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Tema 3: LA TECTÓNICA DE PLACAS
I.- ANTECEDENTES DE LA TEORIA DE LA TECTÓNICA DE PLACAS:
Los desplazamientos de los continentes y la expansión del fondo oceánico.
1.- LOS DESPLAZAMIENTOS DE LOS CONTINENTES
(La deriva continental)
En 1.912, el meteorólogo alemán Alfred Wegener , propuso lo que él llamó la “ Teoría de los desplazamientos de los continentes” o “Deriva continental ".
La teoría. Según Wegener, hace unos 200 millones de años (finales del periodo Carbonífero) no existían 5 continentes como en la actualidad, sino uno sólo , que él llamó Pangea (" toda la Tierra "). Sobre ese continente aparecieron grietas gigantescas , y se rompió en fragmentos , que dieron lugar a los continentes actuales , que se desplazaron progresivamente , separándose, hasta situarse en la posición que ocupan en la actualidad.
Las pruebas. Wegener se dedicó a recopilar pruebas que justificaran su hipótesis. Veamos algunas:
Pruebas geográficas:
- La forma de las costas a uno y otro lado del océano. Los continentes encajan como piezas de un gigantesco rompecabezas, especialmente África y América. Si en lugar de las costas, los hacemos coincidir por los límites de su plataforma continental, el encaje es mucho más perfecto. En cualquier caso, no encajan exactamente, pero es que la costa actual no es la misma que la que había hace 180 millones de años, cuando se produjo la separación de los continentes.
Pruebas geológicas:
- Continuidad de minerales y rocas a ambos lados de un océano. Los principales yacimientos de oro y piedras preciosas (diamantes y otras) se encuentran en Brasil y los países del Golfo de Guinea. Si se acoplan ambos continentes, los yacimientos coinciden: se trata de un solo yacimiento, que se rompió con los continentes.
- Continuidad en las cadenas montañosas. Las montañas aparecen normalmente alineadas formando cordilleras. En Norteamérica y en Europa, existen cadenas de montañas que tienen la misma antigüedad (200 millones de años), y la misma orientación , de modo que, si llevamos a coincidir ambos continentes, aparecen unas a continuación de las otras: se trata de las mismas cordilleras, por lo que, cuando se formaron, ambos continentes estaban unidos. También las cadenas montañosas del este de Australia se continúan con las de Sudáfrica y Argentina, separadas actualmente por los océanos Índico y Atlántico.
Los Apalaches, en Carolina del Norte Montes escandinavos, en Noruega
- Presencia de morrenas glaciares en zonas de Sudamérica , África , La India Australia y La Antártida , todas de la misma antigüedad (320- 270 millones de años). Las morrenas nos indican que allí hubo glaciares en un tiempo pasado. Sin embargo, es impensable que puedan haberse desarrollado glaciares en unas zonas que se encuentran tan próximas al ecuador. Esto quiere decir que: - cuando se desarrollaron los glaciares, esas regiones no se encontraban allí, sino en las proximidades del polo sur. Posteriormente se desplazaron hacia su posición actual. - todas estas zonas coincidían en un espacio reducido: estaban en contacto, formando un único continente.
En general, existe un parecido asombroso entre los fósiles del Carbonífero Superior (hace 300 millones de años) de Sudamérica, África austral, India y Australia, lo que quiere decir que en ellos habitó una flora y fauna muy semejantes: hace 300 millones de años se encontraban unidos en un único continente, y animales y vegetales pasaban sin problema de un sitio a otro. Lo mismo ocurre con los fósiles de América del N., Europa, Norte de África y Asia, que nos indican que esos continentes se encontraban también unidos en aquél periodo. Sin embargo, los fósiles de los continentes del N. y del S. son diferentes, a pesar de que actualmente están comunicadas las dos Américas, el Norte de África y Europa, o la India y Asia.
También se observa que, después del periodo Carbonífero, los fósiles de Sudamérica, África, La India y Australia son diferentes. La conclusión que sacamos es que la rotura de Pangea ocurrió en varias fases: 1º se rompió en 2 continentes: Laurasia, que quedó en el hemisferio Norte, y Gondwana, en el Sur, 2º después del periodo Carbonífero, Laurasia se escindió en Norteamérica, Groenlandia y Eurasia, y Gondwana se fragmentó en Sudamérica, África, La India, Australia y La Antártida. Los animales y vegetales evolucionaron para dar lugar a nuevas formas en continentes que ya estaban separados y no permitían intercambios. Nosotros podemos determinar el momento de la separación: cuando para una determinada edad los fósiles coincidan, los continentes se encontraban unidos; cuando para una determinada edad los fósiles sean diferentes, se habría producido la separación de los continentes.
Distribución actual de los seres vivos:
- Los animales y vegetales presentes en los distintos continentes del hemisferio norte (América del N., Europa y Asia), aunque diferentes, presentan mayores similitudes entre ellos, como si hubiesen evolucionado a partir de ancestros comunes, que con los del hemisferio S. Lo mismo ocurre con los animales y vegetales presentes en los continentes del hemisferio sur, que siendo diferentes, presentan más similitudes entre ellos que con los del hemisferio Norte.
Ante estos argumentos, parece evidente que los continentes se han desplazado. El siguiente paso que debió afrontar Wegener fue buscar una explicación convincente sobre cómo se habría producido este desplazamiento.
Según Wegener, los continentes están constituidos por rocas ligeras (corteza continental), que se encuentran sobre la corteza oceánica, más densa, guardando un equilibrio de densidades, de tal modo que "flotan" sobre ella como gigantescos icebergs sobre el mar. Estos bloques que se hayan flotando sobre la corteza oceánica pueden desplazarse, como lo hacen los icebergs, y de hecho así lo habrían hecho hasta ocupar la posición que ocupan hoy día.
Wegener no supo explicar cuál era la fuerza que impulsaba a los continentes para que se desplazaran.
- Los inconvenientes de la teoría.
Tanto la corteza continental como la oceánica se encuentran en estado sólido, y es difícil imaginar cómo un sólido puede flotar sobre otro sólido. A pesar de todo, hoy sabemos que los continentes se mueven, aunque no como lo imaginó Wegener. La Teoría de la Tectónica de Placas, partiendo de la idea primitiva de Wegener, ha dado explicación a este problema.
2.- LA EXPANSIÓN DEL SUELO OCEÁNICO
A partir de 1.950, los avances en oceanografía permitieron la exploración del fondo de los océanos. En esta época se produce un descubrimiento importante : en el centro del océano Atlántico, entre América y Europa, existe una alineación de montañas submarinas , que, con una altura entre 1 y 4 km., atraviesan todo el océano de norte a sur. Se le denominó dorsal oceánica.
Posteriormente se observó la existencia de otras dorsales oceánicas en el Pacífico y en el Índico, menos simétricas que la del Atlántico. En total son 65.000 km. de montañas que se extienden y ramifican por todos los océanos del mundo.
Estas cordilleras están formadas por dos alineaciones montañosas paralelas, que dejan entre ambas un profundo valle o depresión , donde: se producen abundantes movimientos sísmicos se observan fenómenos volcánicos: emisiones de lava que solidifica en contacto con el agua del mar.
II.- LA TECTÓNICA DE PLACAS o TECTÓNICA GLOBAL
3.- TEORÍA DE LA TECTÓNICA DE PLACAS
1.970. Partiendo de la teoría de la Deriva de los Continentes y la Expansión del Fondo Marino, varios autores elaboran la Teoría de la Tectónica de Placas.
*** FUNDAMENTOS** :
- La Tierra está constituida de la siguiente manera: La parte más superficial es la Litosfera (constituida por la Corteza terrestre y la parte más externa del Manto). Tiene un espesor de 50-125 km, y es sólida. La Astenosfera , una capa del Manto Superior que se encuentra a 1.400ºC, tª próxima al punto de fusión de sus materiales, que se comportan como si estuviesen fundidos (tienen un comportamiento plástico: se pueden deformar). Su límite inferior se sitúa entre los 200 y 300 km de profundidad. Mesosfera: resto del Manto. Endosfera: Núcleo.
- La Litosfera no es una capa continua, sino que está dividida en fragmentos: las placas litosféricas. La litosfera “flota” sobre la Astenosfera, y se comporta como un cuerpo rígido, que tiende a fracturarse ante cualquier esfuerzo tectónico; por esta razón se encuentra fragmentada. A cada fragmento se denomina placa litosférica.
- Las placas no se limitan a flotar sobre la Astenosfera y no se encuentran quietas, sino que se desplazan. Su movimiento consiste en lo siguiente: * por las dorsales oceánicas está saliendo constantemente material procedente de la Astenosfera, que se enfría , solidifica y ... * pasa a formar parte de una placa litosférica. Aquí se desplaza lateralmente , empujado por nuevas salidas procedentes de la Astenosfera, alejándose de la dorsal (expansión del fondo oceánico). * Cuando choca contra otra placa y no puede continuar, subduce bajo ella: se cuela hacia el interior, y la placa se funde con los materiales de la Astenosfera y desaparece.
Según este modelo, las placas son como “ gigantescas escaleras mecánicas ” (como las de El Cote Inglés o el Carrefour), y los continentes viajan pasivamente sobre ellas.
No son los continentes los que se mueven como propuso Wegener, sino grandes bloques litosféricos que transportan como pasajeros a los continentes; los continentes se mueven y se separan, pero no porque floten, sino porque el magma que sale a través de las dorsales ejerce una fuerza capaz de desplazar a las placas litosféricas.
*** ¿POR QUÉ SE MUEVEN LAS PLACAS?** :
La causa del movimiento de las placas, y sobre ellas los continentes, es el propio calor que emite la Tierra. En la Astenosfera, existen zonas donde abundan los minerales con elementos radiactivos. Los elementos radiactivos se desintegran espontáneamente , liberando gran cantidad de calor , que calienta las rocas más próximas. Las rocas calientes, de menor densidad , ascienden verticalmente hacia la superficie. Esto produce:
- Eurasiática , que incluye el continente europeo y la mayor parte del continente asiático. Se desplaza desde la dorsal del Atlántico Norte hacia el este.
- Indoaustraliana , formada por Australia, la India y el extremo nororiental del océano Índico. Se desplaza hacia el norte , y en su desplazamiento la India ha chocado contra el continente asiático, formándose la cordillera del Himalaya.
- Africana : formada por África, la parte oriental del Atlántico Sur y parte del océano Índico. Se mueve hacia el nordeste.
- Antártica : incluye la Antártida y el océano Antártico.
- Nazca : incluye la parte oriental del océano Pacífico. Formada básicamente por litosfera oceánica. Se desplaza hacia el oeste.
- las otras 4, más pequeñas, son: la placa Arábiga, la del Caribe, la de Cocos, y Filipina.
Evolución de las placas en el futuro: Las placas no son permanentes, su movimiento hace que cambien de forma y tamaño, y pueden desaparecer o aparecer otras nuevas. De hecho, han variado durante los últimos 200 m.a. y lo seguirán haciendo en el futuro.
4.- CONSECUENCIAS DE LA TECTÓNICA DE PLACAS
Tipos de bordes de placa
Una placa típica está delimitada por 3 tipos de bordes:
- Bordes constructivos o bordes divergentes Por las dorsales oceánicas está saliendo material que se incorpora a la placa: se crea placa.
- Bordes destructivos. El material que constituye la placa es empujado por nuevas salidas procedentes de la Astenosfera, de modo que se desplaza en sentido de alejarse de la dorsal. Pero como el globo terrestre tiene dimensiones constantes, es necesario imaginar un mecanismo por el cual desaparezcan materiales otra vez hacia adentro. Esto ocurre en las fosas abisales , profundas depresiones alargadas, similares a gigantescas trincheras, que se han formado al “colarse” la placa oceánica por debajo de una placa contigua con litosfera continental, más ligera. La placa litosférica que se hunde, se fundirá e incorporará de nuevo a la Astenosfera: aquí se destruye placa oceánica, por lo que se denominan bordes destructivos. También se denominan bordes convergentes o zonas de subducción. El fragmento de placa que se sumerge se denomina zona de Benioff. Las fosas oceánicas son las zonas más profundas del oceano. La más profunda de todas es la fosa de Las Marianas, en el Pacífico (11.033 m. de profundidad).
3. Hay otros bordes, donde no se crea ni se destruye litosfera, pero separan dos placas con
movimiento en distinto sentido. Son los bordes pasivos.
A.- DISTRIBUCIÓN DE VOLCANES Y TERREMOTOS
La Tectónica de Placas permite explicar la distribución mundial de volcanes y terremotos.
Dorsales oceánicas Una dorsal es una cordillera de montañas submarinas, formada por una doble alineación de montañas , paralelas y que dejan entre ellas una profunda depresión, valle o rift , por donde están saliendo constantemente materiales procedentes de la Astenosfera. Corresponden a las zonas de ascenso de las corrientes de convección. En contacto con el agua, las lavas se enfrían y solidifican dando lugar a unas estructuras con una forma característica, que reciben el nombre de lavas almohadilladas. Se trata de fenómenos volcánicos.
Las dorsales más importantes se localizan en el océano Atlántico, en el Índico y en el Pacífico. La del Atlántico lo recorre de norte a sur en posición central, y en Islandia emerge sobre el océano.
Islandia está formada por rocas magmáticas, de las que el 90 % son rocas volcánicas y sólo el 10 % rocas plutónicas. La población de Islandia utiliza los manantiales y las fuentes termales para obtener energía, para las calefacciones y, curiosamente, para mantener la temperatura de los numerosos invernaderos. El rendimiento económico que se le puede sacar al suelo volcánico de esta isla es prácticamente nulo, por eso sus habitantes viven mayoritariamente del mar.
Zonas de subducción. En las zonas de subducción se produce un deslizamiento de una placa bajo otra , y ésto origina 2 fenómenos:
- El rozamiento entre las dos placas que se deslizan genera un calor que eleva la temperatura de las rocas en el plano de Benioff, y éstas funden originando magmas. Si el magma consigue salir al exterior a través de una grieta, ya tenemos un volcán. 2. Las superficies de contacto entre las placas que se deslizan no son lisas, sino que presentan cantidad de irregularidades, que hacen que las placas se queden enganchadas , impidiendo su desplazamiento. El continuo empuje de las placas ene esta zona hace que se acumule una importante tensión. Cuando las placas consiguen liberarse, lo hacen bruscamente, originando movimientos sísmicos.
Las zonas de subducción actualmente activas son:
- el borde oriental del océano Pacífico
- Indonesia
- Caribe
- Mediterráneo oriental
- Golfo pérsico
- océano Atlántico meridional
B.- ORIGEN DE LOS OCÉANOS. Etapas de la apertura y evolución de un océano.
0 Fragmento de continente antes de que
inicie la formación de un océano.
Material caliente en estado de semifusión, procedente de la Astenosfera, asciende y presiona sobre la litosfera continental, produciendo un abovedamiento de la zona.
- La litosfera, rígida, se rompe mediante una serie de fallas, y los bloques centrales se hunden: se forma una depresión o fosa tectónica , a modo de trinchera, denominada rift o graven. Frecuentemente estas depresiones se inundan con las aguas de las redes fluviales circundantes , formando lagos y cataratas (Zambece, Nilo).
Rift de África oriental. Entre el Mar Rojo y el lago Nyasa, existe un sistema de valles de rift de 3. km. de longitud. En un futuro, la zona oriental de África ( Etiopía, Tanzania , ...) se separará del continente , y el actual rift dará lugar a un estrecho brazo de mar.
El material ascendente de la Astenosfera alcanza la superficie introduciéndose por el rift, y actúa como una cuña, separando las dos partes del bloque continental inicialmente fracturado. El valle se inunda por agua marina y se forma un estrecho océano.
Mar Rojo. La dorsal que se halla en el fondo del Mar Rojo separó la Península Arábiga de África, y la zona entre ambas fue invadida por el mar que penetra hasta el golfo de Suez. Los mares son todavía someros. Del mismo modo, otra dorsal primitiva separó Madagascar de África.
La formación de litosfera oceánica desplaza a los continentes haciendo que se separen, y el océano se ensancha.
Océano Atlántico.
Fase 2: Rift de África Oriental
Cataratas Victoria. Río Zambece Cataratas del Nilo. Etiopía
C.- LA FORMACIÓN DE LAS MONTAÑAS
Al observar un mapa de la Tierra donde aparezcan representadas las montañas, nos daremos cuenta que aparecen asociadas formando largas cadenas lineales.
Estas cadenas montañosas, que denominamos cordilleras, aparecen en 3 situaciones distintas:
Unas se encuentran ocupando los márgenes de los continentes, paralelas a la línea de costa, como la Cordillera de los Andes o las Montañas Rocosas , en el continente americano.
Otras, como el Himalaya , se encuentra dentro del continente, actuando de frontera entre Asia y La India. Son las cordilleras intercontinentales (“ entre continentes ”: la India fue en el pasado un continente separado de Asia y el Himalaya se formó entre los 2 continentes).
Un tercer tipo, como las que aparecen en el interior de la Península Ibérica ( Sistema Ibérico , Sistema Central , Sierra Morena , etc.), aparecen dentro de los continentes, y no separan nada. Son las cordilleras interiores.
El origen de estos 3 tipos de cordilleras hay que buscarlo en el choque de las placas tectónicas.
a. Cordilleras marginales (Los Andes o las Montañas Rocosas).
Se originan en la zona de convergencia de una placa oceánica con una placa continental. El proceso sería el siguiente:
- En el choque entre ambas placas, la placa oceánica , más densa, subduce , se introduce bajo la continental (más ligera), y se forma una fosa oceánica paralela al borde continental y al pie mismo del talud. La placa oceánica se destruye e incorpora al Manto.
- La erosión del continente da lugar a diversos materiales, que son transportados por los agentes geológicos externos (ríos, etc.) hasta dichas fosas, que se van rellenando de gran cantidad de sedimentos.
- Estos sedimentos son comprimidos por el empuje de ambas placas, y se pliegan y se fracturan , elevándose y generando una cordillera que se incorpora al continente.
- La placa que subduce fricciona contra la placa continental, lo que genera un aumento de temperatura en la zona de Benioff, que funde parte de las rocas. Se forman magmas, que pueden salir a la superficie, dando lugar a volcanes en el margen del continente.
- Asimismo, esta fricción entre las placas, y debido a que en ocasiones se enganchan y posteriormente liberan bruscamente , es causa de numerosos seísmos que ocurren en estas zonas.
D.- ORIGEN DE LOS ARCOS INSULARES
Un arco-isla es una alineación de islas, que se encuentran más o menos paralelas a la costa frente a un continente y separadas de éste. Son ejemplo de arcos-isla Japón , Filipinas , las Antillas , islas Aleutianas , etc.
Se producen por la convergencia de 2 placas oceánicas. El proceso de formación sería el siguiente:
- Dos placas oceánicas convergen , una de ellas subduce bajo la otra. Así se forma una fosa oceánica que puede acumular sedimentos, aunque no en gran cantidad, debido a la lejanía de los continentes, que son las áreas de aporte más importantes (los arcos isla tienen poco material de origen sedimentario).
- En la zona de subducción, en el plano de Benioff, se produce una fricción que eleva la temperatura en la zona, pudiendo fundir rocas que generan magmas , que, si salen al exterior, dan lugar a volcanes, en principio submarinos, pero que puedan acabar generando islas constituidas por rocas volcánicas. Los fenómenos volcánicos se producen a todo lo largo de la zona de contacto de las 2 placas, por eso estas islas aparecen formando hileras, de ahí el nombre de arcos isla.
