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U . D . N º 5 N U E S T R O P L A N E T A T I E R R A ( c o n t in u a c ió n )
…
3 . L A G E OS F E R A : E ST R UCT UR A Y COM P OSICIÓN
Los resultados de las investigaciones geológicas, sobre todo las sismológicas, durante décadas
ha permitido establecer dos modelos de estructura interna de la Tierra:
a) Modelo geoquímico (según la composición
discontinuidades)
química,
basado
en la existencia
de
b) Modelo geodinámico (según el comportamiento dinámico, basado en el estado físico de
los materiales)
3 . 1 . U n id a d e s g e o q u í m i c a s
A) CORTEZA. Es la capa más externa y tiene un grosor variable, de entre 10 y 70 km. Va desde
la superficie hasta la discontinuidad de Mohorovicic, y se pueden apreciar
−
Corteza continental (25−70 km). Formada por los continentes y sus plataformas
continentales, tiene muy baja densidad (2,7 g/cm3). La edad de sus materiales oscila
entre 0 y 4.000 millones de años.
−
Corteza oceánica (5−10 km). Con una densidad algo superior (3 g/cm3) y materiales más
jóvenes que la anterior.
B) MANTO. Se sitúa entre las discontinuidades de Mohorovicic y Gutenberg, llegando hasta los
2.900 km. Es la capa más importante en volumen (83%) y está formada por rocas
ultrabásicas (peridotitas), más densas a medida que se profundiza. El manto queda dividido
en 2 capas por la discontinuidad de Repetti:
−
−
Manto superior. Entre los 10/70 y 700 km.
Manto
km.
inferior.
Entre los 700 y los 2.900
C) NÚCLEO. Se sitúa entre la discontinuidad de
Gutenberg y los 6.378 km de profundidad.
Por su elevadísima densidad (10−13 g/cm3),
los métodos
sísmicos, magnéticos
y
meteoritos (sideritos) hacen pensar que está
compuesto principalmente de hierro y algo
de níquel (6%), con algunos otros elementos
(quizá S, Si, incluso O2). La discontinuidad
de Lehman −cuya existencia ha sido
discutida recientemente− lo divide en dos
partes:
−
Núcleo externo. De naturaleza fluida (no
transmite ondas S). Entre 2.900 y 5.100
km.
−
Núcleo interno. De naturaleza sólida, a juzgar por el incremento de velocidad de las
ondas P. Entre 5.100 y 6.378 km.
3. 2 . U nidad e s geod i ná m ic a s
El estado físico de los materiales permite dividir la Tierra en diferentes partes, según su
comportamiento dinámico:
•
LITOSFERA. Comportamiento elástico. Engloba la corteza y la parte del manto superior que
queda encima de la astenosfera. Tiene un espesor de 100–300 km y se divide
horizontalmente en placas litosféricas. La hay continental y oceánica.
•
ASTENOSFERA. Comportamiento fluído. Capa semilí quida donde la velocidad de las ondas
P y S desciende mucho, por lo que se llama “canal de baja velocidad”. Sus materiales,
parcialmente fundidos, formarían corrientes de convección que moverían las placas
litosféricas.
Sin embargo, desde los años 90 aparecen nuevos datos que niegan la existencia de la
astenosfera y apoyan la idea de un sistema en donde las corrientes de convección implican
al manto en su conjunto.
•
MESOSF ERA. Comportamiento plástico. Corresponde más o menos al manto inferior,
llegando hasta la discontinuidad de Gutenberg. Forma corrientes de convección por las
diferencias de presión y temperatura con la capa D, que es más densa. Sus materiales son
calientes y sólidos, pero con cierta plasticidad.
•
CAPA D. Se trata de una zona de transición entre los materiales sólidos de la mesosfera y los
líquidos de la endosfera. Aquí las rocas pueden calentarse mucho y subir a la litosfera,
pudiendo desembocar en un volcán.
•
ENDOSFERA. Debajo de la capa D y hasta los 6.378 km, incluyendo 2 zonas:
o
Núcleo externo. El hierro está fundido, originando corrientes de convección que
ayudan a mantener el campo magnético terrestre, muy importante para la vida porque
desvía el viento solar.
o
Núcleo interno. Está formado por hierro sólido formado por cristalización al perder
calor y acumularse en el fondo, por lo que es posible que tienda a aumentar.
4. D E R I V A C O N T I N E N T A L
La teoría de la deriva continental fue enunciada por primera vez por el meteorólogo alemán Alfred
Wegener publicada en 1915 en su libro El origen de los continentes y los océanos.
Además de un ejemplo formidable de intuición científica constituye el precedente más claro de las ideas
movilistas (durante mucho tiempo, gran cantidad de científic os defendieron la idea de un planeta estático,
en lo que se ha dado a conocer con el nombre de teor ías inmovilistas) en el que, cuyo desarrollo condujo a
la formulación actual de la Teoría de la Tectónica de Placas.
4 . 1 . Fo r mu lac ió n d e la te o r ía
Wegener tenía datos de que Groenlandia se estaba alejando lentamente del continente europeo.
Basándose en mapas del siglo XIX, observó que, desde entonces hasta comienzos del siglo XX,
Groenlandia y Europa se habí an separado más de un kilómetro y medio. También observó que P arís y
Washington se estaban alejando y, en cambio, San Diego y Shanghai se aproximaban.
Estas mediciones, aunque no eran completamente correctas, dieron mucho que pensar a Wegener.
Observó, además, que la costa este de América del Sur y la costa oeste de África encajan casi
exactamente, como un rompecabezas. Y pudo comprobar que en Brasil y en el oeste de África había unas
rocas idénticas y de la misma edad. Estos y otros hechos dieron a Wegener la pista definitiva para pensar
que los continentes no estaban fijos, sino que se movían, y que en el pasado habían estado unidos.
A partir de estas observaciones y de trabajos anteriores Wegener formuló su teoría, según la cual todos los
continentes estuvieron unidos en el pasado (hace más de 220 m.a.) en un supercontinente llamado
Pangea, que se habrí a fragmentado y los bloques resultantes habrían derivado con el tiempo hasta su
posición actual. Según Wegener, los continentes estaban formados por “sial” (rocas ricas en sílice y
aluminio) y flotar ían sobre un “sima” (rocas ricas en sílice y magnesio), más denso y pastoso y de
comportamiento plástico, que permitirí a su des plazamiento acercándose o alejándose unos de otros. A
este fenómeno lo llamó deriva continental.
4. 2 . L o s a r g u m e n t o s d e W e g e n e r
Lo más novedoso de esta teoría no era la movilidad continental, sino la cantidad de argumentos que la
s ostenían. Para apoyar su teor ía, en su libro El origen de los continentes y océanos Wegener esgrimió 4
tipos de argumentos:
a)
ARGUM ENTOS GEOGRÁFICOS. Como ya observó Humboldt anteriormente, las líneas de costa de África y
Sudamérica a ambos lados del Atlántico se podían encajar como las piezas de un puzle, e igual
sucedía con otros continentes, aunque de manera mucho menos evidente. Sin embargo, encajando los
límites de la plataforma continental todo encajaba perfectamente.
b)
ARGUMENTOS GEOLÓGICOS. Wegener observó una correlación de datos geológicos entre los distintos
continentes:

Fisiográficos.
Observó una continuidad entre las cadenas montañosas del continente
sudamericano y el africano, y también entre el europeo y norteamericano, que se puede
explicar porque en su momento no estarían separadas por el océano Atlántico.

Litológicos. Coladas basálticas y kimberlitas tanto en Sudamérica (cuenca del Paraná, en
Brasil) como en África (cuenca del Karoo, Sudáfrica).

Estratigráficos. Misma sucesión vertical de estratos no marinos del Paleozoico Superior y del
Mesozoico en Brasil y Sudáfric a.
c)
ARGUMENTOS PALEONTOLÓGICOS. Estudiando la distribución de los fósiles en diversos continentes,
Wegener encontró semejanzas en su flora y la fauna, que es mayor cuanto más antiguos son los
fósiles, sugiriendo que dichos organismos habrían vivido en una masa continental única. Por ejemplo,
fósiles de un mismo helecho de hoja caduca (Glossopteris) en Sudamérica, Sudáfrica, Antártida, India y
Australia.
d)
ARGUM ENTOS PAL EOCLIMÁTICOS. Todos los continentes de origen gondwánico muestran depósitos de la
misma edad de tillitas (rocas sedimentarias de origen glaciar), lo que signific a que Gondwana estuvo
cerca del polo. Análogamente, los continentes laurásicos muestran depósitos de carbón y evaporitas
próximos al ecuador de esa época, lo que sugiere que Laurasia es tar ía cerca del ecuador.
4. 3 . E l p r o b le m a d e l o r i g e n d e l m o v i m i e n t o
Wegener no pudo, sin embargo, explicar el mecanismo responsable del movimiento de los continentes.
Propuso como motor de la deriva continental la fuerza del campo gravitatorio que ejerc e la Luna sobre la
Tierra y origina las mareas, lo que era erróneo. Tampoco acertó al considerar que los continentes surcaban
la corteza con un “efecto proa”, como hace un barco rompehielos al at ravesar los mares congelados. Hoy
sabemos que muchos argumentos de Wegener eran erróneos, pero sentó las bases para la revolucionaria
teoría de la tectónica de placas, que permite explicar el dinamismo terrestre a escala global.
5. T E C T Ó N I C A D E P L AC AS
Como ya hemos citado, la Teor ía de la Tectónica de Placas partió de las ideas de Wegener, pero la
comunidad científic a la rechazó inicialmente, por considerarla incompleta. Así pues, ¿cómo se llegó a la
formulación definitiva de la T eor ía de la Tectónica de Placas, que unificó muc has de las teor ías
desarrolladas anteriormente?
5 . 1 . A n t e ce de n t e s
Tras el punto de partida de la teoría de la deriva continental de Wegener, en 1912, los estudios de
Holmes (1928) con su teoría de las corrientes de convección del manto aportarían un mejor
conocimiento del origen de los movimientos de los continent es.
A partir del Año Geofísico Internacional de 1957-58, acontecimiento en el que participaron 61 naciones, la
utilización de tecnologías desarrolladas a lo largo de la Segunda Guerra Mundial, como el sónar o los
ordenadores, permitieron elaborar mapas precisos del relieve de los fondos oc eánicos y conocer a fondo
su litología y sedimentos.
Estos descubrimientos permitirían la formulación de la teoría de la expansión del fondo oceánico (Hess,
1960), a partir de dos observaciones:
(ver dibujo página 51)
–
Los fondos oceánicos presentan un acusado relieve con grandes cordilleras submarinas con
actividad volcánica llamadas dorsales oceánicas y depresiones profundas llamadas fosas
oceánicas.
–
Las rocas volcánicas cerca de las dorsales son relativamente jóvenes y su edad aumenta al
alejarnos, ocurriendo igual con los sedimentos, que además aumentan su espesor con la distancia.
Así pues, la teoría de Hess propone que el suelo oceánico está en continuo movimiento: expandiéndose en
ambas direcciones a partir del eje de las dorsales, y desapareciendo por hundimiento en las fosas, donde
la corteza oceánica se reintegraría al manto superior. De esta forma, la cantidad global de corteza
oceánica no variarí a a lo largo del tiempo geológic o.
Esta teor ía explica satisfactoriamente el origen de la deriva continental de Wegener y constituye el
antecedente más claro de la Teoría de la Tectónica de Placas. Además, en años posteriores se vio
confirmada por la teoría del paleomagnetismo del fondo oceánico (Vine–Mathews, 1966).
El paleomagnetismo es el estudio del campo magnético terrestre en el pasado, habiendo existido períodos
de polaridad magnética normal (polos N y S magnéticos como actualmente) y otros de polaridad invertida.
Estudiando las anomal ías magnéticas (valores diferentes al teórico como consecuencia de rocas con
minerales magnéticos) del fondo marino, estos autores comprobaron que las rocas volcánicas antiguas a
ambos lados de la dorsal presentaban una distribución en bandas paralelas y alternas de anomalías
positivas y negativas. Esto reflejaba los momentos en que se consolidaron estos materiales, coincidiendo
con perí odos de polaridad positiva o negativa, lo que confirmaba la expansión oceánica.
5. 2 . E n u n c ia d o g e n e r a l
El conjunto de teorías anteriores, sumadas al descubrimiento de una litosfera flotando sobre una
astenosfera plástica (Gutenberg, 1959), condujeron a varios científic os de diferent es nacionalidades a
enunciar la llamada Teoría de la Tectónica de Placas, que pretende explicar de una forma integrada los
procesos geológicos internos (magmatismo, metamorfismo, deformaciones tectónicas, sismicidad) y las
causas de las orogénesis.
Los principios básicos de esta teoría son las siguientes:
1.
La litosfera se divide en bloques más o menos rígidos llamados placas litosféricas. Estas placas son
de extensión y grosor variables, y la may or ía contienen corteza continental y oceánic a. Aunque su
número varía según el autor, existen 7 grandes placas: Norteamericana, Euroasiática, Indoaustraliana,
Africana, Suramericana, Pacífica y Antártica.(ver
2.
dibujo página 50)
Las placas están en continuo movimiento sobre una zona del manto superior donde las ondas sísmicas
se transmiten más lentamente (canal de baja velocidad, o astenosfera). Estos desplazamientos varían
entre 1 y 12 cm/año. Dado que entre las placas no hay huecos, el movimiento de cualquiera de ellas
afecta al resto, lo que produce distintos fenómenos de actividad geológica, sobre todo en los lugares
de contacto entre placas.
Nota: hace una década aparecen nuevos datos que niegan la existencia de la astenosfera y apoyan la
idea de un sistema en donde la corteza se mueve junto con el manto hasta el núcleo terrestre.
3.
4.
Las zonas de contacto de las placas (límites de placa) concentran la mayor parte de la actividad
geológica del planeta (las zonas de intraplaca presentan baja actividad geodinámica). Ello incluye:
•
Sismicidad (terremotos de foco somero, intermedio o profundo)
•
Vulcanismo (expulsión de magma al exterior)
•
Orogénesis (formación de cordilleras)
Los lími tes de placa son de tres tipos: convergentes, divergentes o pasivos.
•
Límites divergentes (constructivos). Allí donde dos placas se separan, con el magma
asciende desde el manto creando corteza oceánica. Se caracterizan por la presencia de un
rift. Presentan vulcanismo, sismicidad y topografía de tipo dorsal oceánic a y rift.
•
Límites convergentes (de structivos). Allí donde dos placas se aproximan, con una placa
experimentando subducción bajo la otra debido a su mayor densidad. Se caracterizan por la
presencia de fosas oceánicas. Presentan un intenso vulcanismo, sismicidad (de todos los
tipos) y topografía tipo cordillera y arco de islas.
− Placa continental + placa continental (una placa portadora de un continente subduce
bajo otra igual, con lo que colisionan los continentes; por ej. Himalaya, Alpes)
− Placa continental + placa oceánica (la placa oceánica subduce bajo la continental,
originando fosas poco profundas y cordilleras pericontinentales; por ej., Andes)
− Placa oceánica + placa oceánica (una placa subduce bajo la otra; por ej., Japón)
•
Límites pasivos (transformantes). Las placas se desplazan lateralmente, por lo que ni se
crea ni se destruye litosfera. Se caracterizan por la presencia de fallas transformantes.
Presentan sismicidad, pero no vulcanismo ni topografí a relevante.
5.
La causa del movimiento de las placas es la energía térmica del interior terrestre. Este calor interno
procede, en parte, de la desintegración de elementos radiactivos y, en parte, de la energía generada
durante la formación del planeta origina las corrientes de convección que mueven las placas. Se trata
de un proceso muy complejo que aún está por explicar, aunque los últimos estudios sugieren que los
movimientos podrí an implicar a todo el manto, llegando células convectivas incluso desde el núcleo
terrestre.
6.
La litosfera oceánica se renueva continuamente. Como se ha explicado, la formación de litosfera en las
dorsales y su destrucción en las fosas explica que los materiales de los fondos oceánicos tengan 185
m.a. como mucho y algunas rocas de los continentes alcancen los 4.000 m.a.
7.
Las placas litosféricas evolucionan en el tiempo, variando su tamaño, número y posición. Ello sucede
cómo de la creación y destrucción de litosfera y del movimiento continuado de las placas. El modelo
actual de evolución de las placas litosféricas se denomina ciclo de Wilson, y se describe en detalle en
el siguiente apartado.
5. 3 . C ic l o d e W i l s o n
El geofísico canadiense Wilson propuso un modelo teórico de evolución de las placas tectónicas en el
tiempo que es ampliamente aceptado por la comunidad científica, aunque hay cierta controversia acerca
de su duración, que se estima en unos 400 o 500 millones de años.
El ciclo de Wilson consta de las siguientes etapas sucesivas:
1)
Se parte de la existencia de un supercontinente, bajo el que se situar ía un punto caliente como
consecuencia del ascenso convectivo de materiales profundos. El calor produciría el abombamiento y
distensión de la litosfera, que adelgazaría y se estir aría para formar una fosa tectónica o rift
intracontinental con importante actividad magmática. Ejemplo: valle de Rift, en África Oriental). Si la
distensión continúa puede producirse fragmentación continental, dando lugar a dos continentes.
2)
Tras la fragmentación, la zona del rift sigue expulsando corteza oceánica (magmas basálticos) entre
los dos continentes, al tiempo que se va formando una pequeña dorsal. Las aguas marinas pueden
invadir esta fosa , asistiendo al nacimiento de un nuevo océano tipo Mar Rojo, que en sus primeros
estadios tendrá forma lineal, paralela a los límites de placa.
3)
El océano continúa extendiéndose gracias a la creación de corteza oceánica en el rift, convertido ya
en una verdadera dorsal oceánica. El resultado es un oceáno tipo Atlántico, cuyos márgenes
continentales pasivos –por ser zonas de intraplaca– se van rellenando de sedimentos en cuencas
geosinclinales.
4)
Llegado un momento el sistema se vuelve inestable y una porción de litosfera fría y cargada de los
sedimentos del geosinclinal, posiblemente situada en un margen continental (hasta ahora pasivo), se
hunde subduciendo bajo el manto, transformando el margen en activo. El resultado es la formación de
un océano tipo Pacífico, que ahora tendrá lími tes destructivos y, por tanto, pierde corteza oceánica
reduciendo su extensión. En sus lími tes la placa litosférica oceánica experimentaría 2 tipos de
subducción ya citados:
a) Placa oceánica + placa continental (origina cordilleras pericontinentales; ej., Andes)
b) Placa oceánica + placa oceánica (origina arcos de islas; por ej., Japón)
5)
Finalmente, la reducción de la extensión del fondo oceánico por la destrucción de litosfera oceánica
lleva inexorablemente al acercamiento y colisión de los continentes (obducción). La obducción
provoca la sutura de las placas y la desaparición de sus lími tes destructivos, formándose un nuevo
supercontinente y originándose cordilleras intracontinentales (ej.: Himalaya, Alpes ).
CICLO DE WILSON