1 Geotectónica 2015 (U.B.A.) T.P. N ° 5 Nombre: . . . . . . . . . . . . Fecha: . . . . . . . . . . . . GEOTECTONICA TRABAJO PRACTICO Nº 5 MOVIMIENTOS ABSOLUTOS Y RELATIVOS FUERZAS EN LAS PLACAS LITOSFÉRICAS, HOTSPOTS Objetivos 1) Analizar las diversas fuerzas que actúan sobre las placas litosféricas que son responsables del movimiento y en base al análisis establecer el orden de importancia de las mismas. 2) Analizar el concepto de movimiento relativo y absoluto de placas; establecer velocidades en base a datos de hotspots. Movimientos Absolutos Con los movimientos relativos entre placas no es posible definir los movimientos absolutos de las placas en relación con, por ejemplo, el eje de rotación de la tierra, o cualquier sistema de coordenadas fijas. Para describir los movimientos relativos entre dos placas sobre la base de la Teoría de Propagación de los Fondos Oceánicos es necesario que entre ellas exista por lo menos un camino hipotético que atraviese sólo límites de divergencia. Uno de los métodos para evaluar los movimientos relativos de las placas consiste en asumir arbitrariamente que una placa, o borde de placa se encuentra fijo. A partir de esta presunción pueden calcular los movimientos relativos de otras placas siempre y cuando se cumpla la condición de límite de divergencia. La definición de los movimientos absolutos se realiza actualmente mediante mediciones satelitales, las cuales a través de compleja tecnología laser permite obtener los movimientos absolutos de las diferentes placas. Estos utilizan sistemas de referencia fuera de la Tierra, que permiten conocer la posición instantánea de cada uno de los continentes. Además los Puntos Calientes (hot spots) sirven de base para un segundo método muy utilizado por los geofísicos que se describe a continuación. ______________________________ Figura 1 : Cadenas de islas y montes oceánicos en el Océano Pacífico: Dorsal Hawaiana, Emperador e Islas de Marshall - Ellice. Notar el polo de Euler (70ºN, 66ºO y θ=18º) al movimiento de la placa pacífica. Para más detalles ver Wessel et al. 2006. 2 Geotectónica 2015 (U.B.A.) T.P. N ° 5 Los Puntos Calientes como referentes fijos La mayor parte de las zonas volcánicas de la tierra corresponden a márgenes de placas, ya sean convergentes o divergentes. Sin embargo, existen algunas áreas vólcanicas aisladas que se encuentran distantes de tales márgenes. Estas regiones, junto con las áreas volcánicas inusualmente activas que sí se encuentran sobre márgenes divergentes, se denominan Puntos Calientes (hot spots). Ejemplos de ellos son Islandia, Azores, Galápagos, Hawaii-Emperador, Yellowstone; contando en total 41 puntos calientes activos. El origen de los Puntos Calientes aún es objeto de estudio, especialmente en el caso de aquellos ubicados en el interior de las placas. No obstante, independientemente de su origen, los Puntos Calientes constituyen, en el Océano Pacífico, varias cordilleras oceánicas formadas por islas volcánicas. La Figura 1 muestra estas cadenas de islas volcánicas y montes submarinos ubicados en el Océano Pacífico. Los volcanes activos se encuentran en el extremo sureste de cada cadena y las edades radimétricas sugieren que las rocas volcánicas en cada cordillera son progresivamente más antiguas desde el sureste hacia el noroeste. Se ha establecido que tales cadenas volcánicas se han producido debido al movimiento de la Placa Pacífica por encima de los Puntos Calientes "fijos" en el manto. Sin embargo, algunos estudios indican que el hotspot de Hawaii habría tenido movimiento de deriva hacia el sur entre los 81 y 45 millones de años. Estos sistemas hotspots pueden ser utilizado para calcular las velocidades absolutas mínimas del movimiento de las placas. Ejercicio 1: *** En la Figura 2 se indican las velocidades relativas de expansión de las Dorsales CentroAtlántica y de Carlsberg en el Océano Indico. Suponiendo que los movimientos entre las placas analizadas tienen en común sus respectivos polos de rotación; y que las magnitudes de las velocidades lineales se midieron sobre el mismo círculo menor centrado en dicho polo, estime: (i) Velocidad de movimiento (ii) Dirección de movimiento (a) Placa Americana fija (b) Placa Australiana fija Figura 2 : Sección de la Tierra desde la Placa Americana (Océano Atlántico) hasta la Placa Australiana (Océano Indico) pasando por la de Africa. 3 Geotectónica 2015 (U.B.A.) T.P. N ° 5 Ejercicio 2: Ubique cada una de las fuerzas listadas a continuación en la Figura 3. Determine si son fuerzas que oponen resistencia al movimiento, colaboran con él o producen ambos efectos: FUERZA PRODUCE EMPUJE PRODUCE RESISTENCIA FDO (Oceanic drag force) FDO (Continental drag force) FRP (Ridge push force) FTF (Transform fault force) FSP (Slab pull force force) FRS (Slab resistance force) FRO (Overrriding resistance force) FSU (Trench Suction force) FRB (Bending resistance force) FCR (Collisional resistance force) Figura 3: Esquema con los vectores de fuerzas actuantes en las placas litosféricas. AMBOS 4 Geotectónica 2015 (U.B.A.) T.P. N ° 5 Ejercicio 3: Sabiendo que la velocidad de convergencia de una losa oceánica depende de: la edad de la corteza oceánica (Figura 4.A), la longitud del segmento subducido (Figura 4.B y C), los cambios mineralógicos asociados a la profundidad, la interacción de la losa con la discontinuidad 660km (Figura 4.B y C), la presencia de fallas transformes (generación de tearings), cambios de espesor de la corteza oceánica (seamounts), la relación entre el perímetro de la losa y la longitud de la trinchera (Figura 4.D) Analice las zonas de subducción de las placas de Filipinas y de Cocos en base a la información que se muestra en la Figura 4 y justifique las diferencias de velocidad existentes entre ambas regiones (Figura 4.D). ¿Qué factores de los mencionados anteriormente son predominantes en cada caso? Ejercicio 4: En siguiente cuadro, se especifican las tres tipos de límites de placas (a-c). Indique cúal de estos márgenes se caracterizan por poseer mayor sismisidad e identifique sus características geológicas más importantes. Hipocentros sísmicos superficiales (<50 Km) Actividad ignea Hipocentros Actividad ígnea caracterizada Ausencia de caracterizada sísmicos un por erupciones actividad plano inclinado por erupciones de lavas ígnea (de 300 a 700 de lavas básicas intermedias y y de gabros km de prof) granitos (a) Margen de placa constructivo (b) Margen de placa destructivo (c) Margen de placa conservativo Ejercicio 5: A partir de la edad de las cadenas volcánicas formada por el hotspost de Hawaii y la velocidad absoluta mínima promedio de la Placa Pacífica: 1. Calcular las velocidades de la dorsal de Hawaii y Emperador. 2. ¿Cuánto tiempo ha estado activo en el punto caliente de Hawaii-Emperador?. 3. En base a la Figura 5, calcule las velociades (mm/año), dirección y sentido de los segmentos Hawaii-Yüyarku y Kókó Guyot-Sulko. ¿Qué representa estas velocidades? 4. ¿Qué cambios se han producido en la dirección y la velocidad del movimiento de la placa Pacífica desde los 60Ma hasta la actulidad, asumiendo que el hotspot de Hawaii ha estado activo y fijo desde entonces?. Geotectónica 2015 (U.B.A.) T.P. N ° 5 Figura 4. A) Edad del fondo oceánico. Los recuadros corresponden a las placas de Filipinas y Cocos. B) Zona de subducción de Filipinas. Se muestran cuatro perfiles trasversales con las profundidades de los sismos registrados. C) Subducción de la placa de Cocos con la profundidad de la zona Wadati-Benioff . D) Velocidades de convergencia vs. longitud de trinchera. 5 6 Geotectónica 2015 (U.B.A.) T.P. N ° 5 Figura 5 : Cadenas de islas y montes oceánicos en el Océano Pacífico. Dorsal asísmica Hawaii-Emperador con las edades en Ma y distancia al hotspot actual. Bibliografía campus.exactas.uba.ar (Carpeta TP 5, archivos KMZ y artículos relacionados) Quinteros, J. and Sobolev, S.V. (2013). Why has the Nazca plate slowed since the Neogene?. Geology, 41(1), 31-34. Wessel and Muller, 2009. In: Watts (ed) Crust and Lithosphere Dynamics: Treatise on Geophysics http://goo.gl/CKv02C Wessel P, Harada Y, and Kroenke LW (2006). Towards a selfconsistent, high-resolution absolute plate motion model for the Pacific.Geochemistry, Geophysics, Geosystems 7, doi:10.1029/2005GC001000. * * *