Revista (Blog)

 
GEOLOGÍA
28 de Octubre de 2009
LA TEORÍA DE LA TECTONICA DE PLACAS LITOSFÉRICAS
GEOLOGÍA | Jose Antonio Díaz  
 
LA TEORÍA DE LA TECTONICA DE PLACAS LITOSFÉRICAS  
Este artículo describe la Teoría de la Tectónica de Placas. Está orientado a facilitar la comprensión de determinados términos geológicos contenidos en la Guía de la Geología de la Provincia de Granada.
 
 
Introducción:

No fue hasta la segunda mitad del siglo XX, cuando se comenzó a investigar los fondos marinos. El desarrollo de nuevas técnicas de prospección geofísica permitió realizar importantes descubrimientos.

 
Una de las primeras tareas desarrolladas, mediante el uso del sonar, fue la de obtener un mapa del relieve de los fondos oceánicos. El resultado fue desconcertante. La inmensa parte de los fondos submarinos se encuentran a gran profundidad, entre 5.000 y 6.000  metros. Pero de vez en cuando, este fondo se elevaba unos 2.000 o 3.000 metros sobre las llanuras abisales, formando una especie de montaña aislada sobre el fondo abisal.  Conforme se fue completando esta cartografía submarina, se observó que estas “montañas”, no estaban aisladas sino que se agrupaban en alineaciones de varios miles de kilómetros de longitud, formando verdaderas cordilleras submarinas, sobre los fondos oceánicos. Como estas cordilleras oceánicas suelen ocupar una posición media en las cuencas oceánicas, con respecto a las líneas de costas continentales, se les denominó Dorsales mesoceánicas y posteriormente se abrevió a Dorsal Oceánica. Una característica curiosa de estas Dorsales oceánicas, es que poseen un valle central, justo en la “cima” de las mismas.  A estos valles se los conoce como valles de fractura o Rift.
 

Un análisis detallado de la morfología de estas Dorsales, llevó al descubrimiento de otras estructuras de gran importancia, las llamadas Fallas Transformantes. Estas son grandes fallas que desplazan el eje o valle central de las Dorsales. En un principio no se supo cuál era el origen y función de estas fallas, por  lo que fueron objeto de intenso estudio y debate.

Otro de los hallazgos fue la presencia de profundas y estrechas fosas marinas, de hasta 11.000 metros de profundidad y que poseen desde cientos a miles de kilómetros de longitud. Estas estructuras también dejaron perplejos a los primeros investigadores del relieve de los fondos oceánicos.


La expansión del Suelo Oceánico:

La piedra angular sobre la que se sustenta la Teoría de la Tectónica de Placas, es la Teoría de la expansión del suelo oceánico. Según esta teoría, el fondo oceánico se expande a partir del eje o Rift de las Dorsales oceánicas. Esto indica que dos puntos situados a ambos lados de la Dorsal se separarán cada vez más conforme avanza el tiempo. Simultáneamente a la expansión del suelo oceánico y para rellenar el hueco dejado en el valle central debe emplazarse roca nueva.

La primera confirmación de esta teoría de la expansión del suelo oceánico, vino de la mano de las prospecciones magnéticas. Las rocas volcánicas e ígneas poseen  minerales susceptibles de orientarse según la dirección del campo magnético terrestre. Cuando la roca se enfría, los minerales se orientan según la dirección magnética del momento, quedando pues fosilizadas como pequeñas brújulas, en el interior de las misma. El hecho es que el campo magnético terrestre se invierte cada pocos millones de años, de forma que el polo magnético Sur, pasa a Norte y viceversa. Aún no conocemos, en profundidad, el mecanismo que produce este curioso fenómeno. Sin embargo, ha sido muy útil para corroborar las primeras hipótesis que sugerían la expansión del suelo oceánico a partir del eje de las Dorsales oceánicas.



De esta forma en el año 1963, se obtuvieron las primeras pruebas en forma de bandas de rocas con polaridad normal (con respecto a la actual posición de los polos) y con polaridad invertida. A través de los años se han podido realizar estupendos y muy precisos mapas de la distribución de la polaridad magnética de las rocas de los fondos oceánicos. De esta forma podemos decir que es en las Dorsales Oceánicas donde se produce la expansión del suelo oceánico y por tanto la creación de la denominada Corteza Oceánica.
 
 
Corteza Continental y Corteza Oceánica:

Los primeros datos sobre la estructura del interior de la Tierra se obtuvieron del análisis de la velocidad de propagación de las ondas sísmicas. Hay un tipo de ondas sísmicas llamadas “P”, que se propagan muy bien en los medios rígidos y bastante peor en los dúctiles o plásticos. El primer cambio importante de la velocidad de propagación de estas ondas, se produce a poca profundidad (con respecto el radio del globo terrestre de 6.731 Km) y produce una reflexión importante de estas ondas. Este límite define la profundidad que alcanza la Corteza terrestre.  Esta es la conocida como discontinuidad de Mohorovicic o simplemente Moho.

Este límite no es uniforme, poseyendo mucha más profundidad bajo los continentes, que bajo los océanos. Mientras en las áreas continentales es de entre 20-40 Km, en los océanos generalmente no sobrepasa los 10. La transición de un área a otra es suave, no presentando saltos bruscos.  Sin embargo, bajo algunas cordilleras, la Moho puede alcanzar profundidades importantes, de hasta 70 Km. Esto es consecuencia de un engrosamiento de la Corteza continental.
 
 
 
Así pues podemos distinguir fácilmente la Corteza continental de la oceánica, por la profundidad a la que se encuentra la Moho. También es posible hacerlo mediante el estudio de las velocidades de propagación de las ondas sísmicas, siendo mucho más homogénea en la Corteza oceánica, que en la continental, ya que está compuesta esencialmente por rocas ígneas. La distribución de velocidades en las áreas continentales es, bastante más compleja, reflejo de la gran variedad de rocas que la componen: sedimentarias, metamórficas e ígneas.


Placas litosféricas:

Inmediatamente debajo de la Moho, se encuentra el llamado Manto terrestre. Está compuesto principalmente por minerales del grupo de los silicatos,  por lo que las ondas sísmicas aumentan de velocidad de propagación bajo la Moho. Pero la característica más singular es que a unos 100-120 Km de profundidad existe una capa de baja velocidad de transmisión de las ondas sísmicas, por lo que debe ser una capa algo plástica y por tanto deformable. Esta capa se llama Astenosfera y marca el límite de lo que se conoce como Litosfera, por lo que esta última incluiría la Corteza terrestre (ya sea continental u oceánica) y parte del Manto superior.


Los límites de las Placas litosféricas:

Ya en la introducción de este artículo se ha dado alguna pista, de dónde se localizan los límites de las Placas litosféricas. Tres son los tipos de límites que puede presentar una Placa litosférica:

  • Límite Constructivo, Divergente o Dorsal Oceánica
  • Límite Destructivo, Convergente o Zona de Subducción
  • Falla Transformante

 

Márgenes Continentales:

Geográficamente hablando, los continentes  se corresponden con las extensiones terrestres elevadas sobre el nivel del mar. Desde principios del Siglo XX, se han ido elaborando hipótesis acerca del origen y la distribución actual de los continentes en el Globo terráqueo. No ha sido hasta el desarrollo de la Teoría de la Tectónica de Placas y el avance de los métodos de prospección geofísica, cuando se ha avanzado firmemente en este terreno.  
Uno de los primeros descubrimientos fue que los continentes no terminan en la línea de costas, sino que se prolongan en la plataforma  continental y más allá en el pie de talud continental.
 

 
Ahora bien, existen situaciones en las que no existe esta plataforma continental, en cambio encontramos profundas fosas, cercanas a la línea de costa. En función de estas características se han definido dos tipos de márgenes continentales:

  • Margen continental pasivo o “Tipo Atlántico”: por haber sido definido en la costa Este de Norteamérica.
 
 
 
En el margen continental pasivo la Corteza continental y la Corteza oceánica permanecen unidas, formando parte de una misma Placa tectónica, compartiendo pues, el Manto litosférico, la transición entre ambas cortezas es gradual mediante la llamada “Corteza de tipo intermedio”, que posee características híbridas. El rasgo distintivo de los márgenes continentales pasivos es la presencia de una Plataforma marina más o menos extensa.

  • Margen continental activo o “Tipo Andino”: por haber sido definido en la costa Oeste de Sudamérica.
 
 
 
Los márgenes continentales activos presentan características muy diferentes de los pasivos. Un rasgo distintivo es la presencia de una profunda y estrecha fosa en el margen continental. En este caso estamos en un margen continental en el que convergen dos placas distintas.  La placa de la derecha sólo posee Corteza oceánica, que al ser algo más densa, se subduce bajo la placa de la izquierda que posee Corteza continental menos densa. Durante este proceso de subducción, los sedimentos y el agua que contienen en sus poros, es introducida hacia el interior del Manto, lo que provoca la fusión de las rocas ígneas que componen la Corteza oceánica y la formación de una cuña sedimentaria en la zona de la fosa, que se conoce como Prisma de acrección. Esta fusión forma una masa magmática que tiende a abrirse paso a través de la Corteza continental, desarrollando una importante actividad volcánica en superficie. Se cree que la subducción se inicia cuando la Corteza oceánica supera los 200 millones de años de antigüedad, pues no se conocen fondos oceánicos más antiguos. Al parecer la Corteza oceánica, se vuelve más frágil, se rompe y se separa de la Corteza continental, a la que permanecía unida, (Ver gráfico del Margen continental pasivo), sumergiéndose inmediatamente bajo la Corteza Continental, formándose de esta manera un nuevo límite de placa, del tipo: Zona de Subducción.
 
 
Mapa Terrestre de las Placas Tectónicas o Litosféricas:

Las placas tectónicas pueden poseer Corteza continental y oceánica a la vez, o sólo Corteza oceánica, como por ejemplo la Placa de Nazca.
 
 
 
El número de Placas puede variar sensiblemente según autores.

Existen áreas de la Tierra, como el Mar Mediterráneo, en donde la complejidad es muy alta, por lo que aún no están totalmente definidas una serie de microplacas que conforman un mosaico verdaderamente confuso, es como un puzzle en el que las piezas están aún pendientes de encontrar un encaje definitivo. Especialmente dificultosa es la interpretación de los datos geofísicos obtenidos en el Mediterráneo Occidental. Aunque es evidente la presencia de la Placa Africana y la Euroasiática, no está nada claro el tipo de límite que comparten. Tampoco está definida la relación de estas dos últimas placas con la Microplaca Mesomediterránea o de Alborán, situada entre ambas. Por lo tanto La Cordillera Bética es una de las más investigadas, en la actualidad. Existe un verdadero interés, a nivel mundial, por conocer la estructura en profundidad y la historia geológica de esta intrincada región geológica.



El movimiento de las Placas litosféricas:

La superficie de la Tierra es finita, por lo que la continua creación de Corteza oceánica a través de las Dorsales oceánicas, ocasiona un problema de espacio que debe ser resuelto con la destrucción de esta Corteza oceánica o bien de la Corteza continental. Sin embargo tal como hemos visto la Corteza continental es menos densa que la oceánica y esta es lo es aún menos el Manto litosférico sobre el que flotan ambos tipos de cortezas terrestres. Así pues la única solución al problema de esta falta de espacio, es la destrucción de la Corteza oceánica en las áreas de subducción, creándose de esta forma Márgenes continentales activos o los llamados Arcos Isla.

Pero ¿cuál es el motor que expande el suelo oceánico y mueve las Placas litosféricas?. No existen evidencias directas de los fenómenos que se desarrollan en el Manto terrestre, no obstante, mediante el análisis de datos geofísicos como la velocidad de la propagación de las ondas sísmicas y las anomalías gravimétricas (la fuerza de la gravedad varía de unos puntos a otros), se han obtenido modelos informáticos que permiten hacernos una idea bastante aproximada de lo que ocurre bajo la Corteza terrestre, sea esta oceánica o continental.
 
 
 
El Manto terrestre no es homogéneo, en algunos puntos es más caliente y en otros puntos es algo más frío, lo que hace que se produzca un lento, pero continuo movimiento de los materiales que lo componen, desde las zonas frías a las calientes y viceversa. Estas son las denominadas corrientes de convección. De esta forma son movidas las Placas litosféricas sobre la superficie del planeta y sus efectos más visibles son  la expansión del suelo oceánico, la subducción de corteza oceánica y la colisión de continentes.
 
 

Las Plumas mantélicas, los Puntos calientes y el origen de los Océanos:

Existe una capa especial en el límite del Núcleo interno y la base del Manto, se trata de la llamada Capa “D”. Se sospecha que es rica en elementos pesados radioactivos, como el Uranio. El calor proporcionado por la desintegración de estos elementos, produce la fusión parcial del Manto en su contacto con el Núcleo interno. Es en esta capa donde se producen las llamadas Plumas mantélicas, que ascienden a través del Manto, generando los llamados Puntos calientes. Estos Puntos calientes son muy importantes, pues si se desarrollan bajo un continente, pueden dar lugar a una futura Dorsal oceánica. Suena extraño, pero es así, los océanos nacen en el interior de las masas continentales. Los puntos calientes permanecen fijos (con respecto al centro del Globo terráqueo) durante mucho tiempo, de decenas a centenares de millones de años. En el caso de que el punto caliente se sitúe bajo la Corteza oceánica, da lugar a la formación de islas que se elevan varios miles de metros sobre el fondo marino, tal es el caso, por ejemplo, de las Islas Hawai. Veamos como los océanos se generan en el interior de los continentes.
 
 
1.    En una primera fase se produce una tumefacción o abombamiento de la superficie terrestre, que eleva esta área varios miles de metros sobre el nivel del mar, producida por el ascenso de una Pluma mantélica.
2.    La fase anterior termina con la formación de una serie de fallas, que liberan parte de la tensión que soporta la Corteza continental. En el valle central o Rift, se instalan ríos y lagos, como hoy puede observarse a lo largo de los Rift-Valleys africanos. El material caliente de la Pluma mantélica accede en gran cantidad a la superficie, formándose alineaciones volcánicas, más o menos continuas, de miles de kilómetros de longitud. Aún no existe una Corteza oceánica típica, sino una Corteza denominada intermedia, que presenta características híbridas entre la continental y la oceánica.
3.    El empuje de los materiales volcánicos que van accediendo a través de Rift hace que las dos masas continentales se separen definitivamente. Entremedias se instala un mar cerrado y alargado, con poca circulación de agua. Ya existe una típica Corteza oceánica. En este estadio se encuentra el Mar Rojo.
 
 
 
4.    Conforme pasan los millones de años, este mar se va ensanchando hasta que se instala un verdadero océano. Los bordes de los continentes que quedan a ambos lados del océano, ya adquieren la morfología típica de Margen continental, tipo atlántico o pasivo. Este es el estado en que se encuentra el Océano Atlántico.
5.    Los continentes podrían seguir separándose indefinidamente, sin embargo, al llegar a los 180-200 millones de años, de iniciarse la formación de la Corteza oceánica, esta alcanza una densidad y rigidez que hace que se fracture, se separe del margen continental y descienda bajo el continente, siendo finalmente consumida por el Manto litosférico. El arrastre de sedimentos marinos y agua junto con la Corteza oceánica hacia el interior del Manto facilita la fusión de esta, dando lugar a magmas que se abren paso hacia la superficie, a favor de fracturas e impulsados por la presión del vapor de agua y otros gases. En superficie las estructuras típicas son los volcanes, fumarolas, géiseres, etc. De esta forma se originan los Márges continentales tipo andino o activos. Los orógenos así formados también son conocidos como Cordilleras de tipo andino.
 
 
 
 
 
La colisión entre continentes: la formación de Cordilleras tipo Himalayo o Alpino.
 
 
Cuando la Corteza oceánica que está siendo consumida en un Margen continental activo lleva tras de sí una Corteza continental, se producirá inevitablemente una colisión entre ambos continentes. Este proceso producirá orógenos llamados de colisión o tipo himalayo o también de tipo alpino.
 
Como vemos en el siguiente gráfico la India se encontraba hace 70 millones de años en medio del Océano Índico. La India se desgajó de la Placa africana mediante un proceso de rifting, ya descrito en el apartado anterior. Esta expansión del suelo oceánico empujó a la Placa India hasta su choque con la Placa Euroasiática, hace unos 20 millones años, no habiendo concluido aún este proceso. Evidentemente el borde de la Placa Eurosiberiana ha funcionado, durante decenas de millones de años, como un Margen continental activo o de tipo andino, por lo que en el mismo existió una cordillera del mismo tipo.
 
 
 
Conforme los continentes se van aproximando, los sedimentos depositados en los fondos oceánicos van siendo comprimidos en el borde del margen activo. Parte de estos sedimentos son arrastrados, junto con agua marina, durante la subducción de la placa oceánica. Esto favorece la fusión de la Corteza oceánica que se hunde bajo el Manto litosférico. De esta forma se producen magmas que ascienden, llegando a la  superficie terrestre dando lugar a la presencia de volcanes.

Llega un momento en que la Corteza oceánica se consume por completo y el océano desaparece. Los sedimentos oceánicos y las rocas sedimentarias localizadas en los márgenes continentales son fuertemente deformados, comenzando la elevación de la cordillera. Algunas porciones de la Corteza oceánica quedan “pellizcadas”, entre las rocas de ambos continentes. Es lo que se conoce como zona de sutura o de “melange” (por la mezcla de rocas procedentes de la Corteza continental y la oceánica).

Esta suma de masas continentales, produce un engrosamiento de Corteza continental. En este tipo de orógenos se encuentran los mayores espesores de la Corteza terrestre de hasta 70 Km de profundidad. Ejemplos de Cordilleras de colisión, son el Himalaya, los Alpes o los Apalaches en Norteamérica.

 
Los Arcos Isla:
 
Si la ruptura de la Corteza oceánica se produce en el fondo marino, entonces lo que ocurre es que se forma un nuevo límite placa, del tipo subducción, es decir, una placa se introduce en el Manto bajo la otra. Al igual que ocurre en los márgenes activos, esta litosfera oceánica se va consumiendo por el efecto del calor y la presión. Como el plano de subducción es inclinado, el vulcanismo asociado a la fusión de la Corteza oceánica se manifiesta a cierta distancia de las fosas marinas.
 

 
 
Las fosas oceánicas marcan en superficie, el límite entre placas. Son las depresiones más profundas de la Tierra, superando en algunos casos los 10 Km de profundidad. Ejemplos de Arcos Isla, son el archipiélago japonés, las Islas aleutianas, las Antillas del Mar Caribe, etc.
 
 

Consecuencias: Vulcanismo, sismología.

La distribución de volcanes y focos sísmicos entorno al Océano Pacífico, formando una especie de cinturón de fuego y terremotos, siempre ha llamado la atención de la comunidad científica. Hasta el desarrollo de la Teoría de la Tectónica de Placas litosféricas, no ha existido un modelo global que pudiera explicar razonablemente bien esta peculiaridad de nuestro planeta. Así los en los Márgenes continentales activos y los Arcos Isla se concentran los sismos y son las áreas terrestres con mayor densidad de focos sísmicos, consecuencia del roce entre placas que se subducen.
 
 
 
Otras áreas sísmicamente activas son las Dorsales oceánicas, si bien la intensidad de los terremotos es menor. Sin embargo, las fallas transformantes sí que pueden presentar terremotos de gran intensidad, en especial cuando estas penetran en la Corteza continental, como es el caso del Oeste norteamericano (Los Ángeles, San Francisco), la región de Anatolia (Turquía) y la denominada Falla de las Azores, que desaparece bajo el Mar del Alborán (entre la Península Ibérica y el Norte de África).
 
 
 
La Tectónica de Placas en el Ámbito de la Cordillera Bética:
 

La Cordillera Bética, junto con el Mar del Alborán,  son en la actualidad unas de las áreas del Planeta que mayor interés geológico presenta para los científicos. El hecho es que aún no hay un modelo definitivo para la formación de esta cordillera y mucho menos de la Tectónica de placas de la región. Existen fuertes divergencias entre los distintos autores, existiendo numerosos modelos para la formación de este orógeno.
 
 

Este apartado se verá en profundidad y toda su complejidad en la descripción de la historia geológica de las Zonas Internas de la cordillera. Por ahora adelantaremos aquellos aspectos en los que los geólogos y geofísicos están de acuerdo:
 
1.    Al menos están implicadas tres unidades litosféricas: La Placa Euroasiática (representada por la Península Ibérica), La Placa Africana y por último la antiguamente denominada Microplaca de Alborán ahora llamada Placa Mesomediterránea.

2.    Que la convergencia entre estas tres placas se remonta como mínimo al Oligoceno hace unos  34 millones de años.

3.    La Cordillera Bética es un orógeno de tipo Alpino, lo que implica la colisión de dos áreas continentales.

4.    El Mar de Alborán no posee Corteza oceánica. El fondo de esta área marina es netamente continental, si bien, unos 150 Km al Este del Cabo de Gata (Almería) existe ya un fondo marino con Corteza oceánica reconocible como tal.

5.    La existencia de focos sísmicos profundos la bajo Cordillera Bética y el Mar de Alborán son indicadores de un Manto litosférico anómalo. Por ahora de confusa y diversa interpretación.

6.    La expansión del suelo oceánico en las Cuencas Argelo-Balear y Liguro-Provenzal está relacionada con la colisión de las tres placas litosféricas ya referidas.
 
 
 
 
 


 
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