tema 3, Apuntes de Ciencias Naturales. Universidad de Sevilla (US)
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Asignatura: fundamentos de las ciencias naturales, Profesor: Antonio Romero, Carrera: Educacion Primaria, Universidad: US
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TEMA 3. TECTÓNICA DE PLACAS.

1. Precursores de la Teoría: La Deriva Continental. La idea de que los continentes se mueven por la superficie de la Tierra se introdujo a principios del siglo XX, en contraste con la idea previa establecida por estudios sísmicos de que el Manto era sólido rocoso y por tanto la Corteza no podía moverse. El encaje de Sudamérica y África en los mapas mundiales y posteriormente el trabajo de Alfred Wegener (1915) fueron los modelos básicos de la nueva hipótesis de la “Deriva Continental”. Tras observar cómo se separaban los bloques de hielo en sus expediciones a Groenlandia, Wegener sugirió que “hace unos 200 Ma. los continentes estaban unidos “Pangea” que se fue fragmentado hasta la disposición actual”.

Las pruebas que se aportaron para la defensa de esta hipótesis fueron: • Geográficas: Encaje de los continentes • Paleontológicas: Evidencias fósiles y organismos actuales

• Existencia de tillitas (sedimentos glaciares) en zonas ecuatoriales. • Depósitos de carbón de la misma edad (originados en climas cálidos) en

EEUU, Europa, Siberia. • Geológicas: Rocas y estructuras rocosas (Cadenas montañosas) • Pruebas Paleoclimáticas

El encaje de los continentes se criticó diciendo que eran parecidos pero no iguales. La modificación que sufren las líneas de costa hace que el encaje no sea del todo exacto. Se podría haber obtenido un mejor ajuste si se juntan los límites de las plataformas continentales a una profundidad de unos 900 m.

Las evidencias fósiles: Mesosaurus, reptil de agua dulce que aparece en las lutitas del Pérmico en el E. de Sudamérica y en África. Igualmente pasa con Cigmomatus o con Listrosaurus (África, India y Antártida). Glosopteris fue un helecho de semillas grandes y de difícil distribución, sin embargo aparece en sedimentos antiguos de Sudamérica, África, India, Antártida y Australia y además estos organismos sólo podían vivir en zonas frías subpolares, por lo que Wegener dedujo que todos estos continentes estaban juntos y más próximos al Polo Sur que en la actualidad. Las explicaciones que había en esos momentos a estos hechos paleontológicos eran la posibilidad de transporte flotando “rafting”, la unión temporal ístmica o el viaje a través de islotes. Wegener introdujo la deriva continental. Wegener también aportó como prueba que organismos actuales con antepasados comunes habían evolucionado de forma muy diferente en las últimas decenas de Ma.

Desde un punto de vista geológico, se habían encontrado rocas ígneas de 2200 Ma. idénticas en Brasil y África. Además hay cinturones montañosos que terminan en la línea de costa y reaparecen en el otro lado del Atlántico. Por ejemplo los Apalaches y el

Este de Groenlandia tienen características semejantes a los Montes Escandinavos, Inglaterra y a la costa oeste Norteafricana (Orogenia Caledoniana).

Evidencias paleoclimáticas Wegener (meteorólogo) encontró pruebas de cambios climáticos notables en el pasado, de modo que rocas tillíticas o morrénicas típicas de glaciares del Paleozoico están hoy día a unos 30º de latitud del Ecuador.

Wegener decía que simplemente habían estado en otra latitud diferente a la subtropical, y considerando la existencia de “Pangea” había una distribución diferente de los continentes que se explicaba razonablemente la situación de los sedimentos glaciares y del carbón. La principal objeción a la hipótesis de Wegener era el mecanismo impulsor:

• Fuerza gravitatoria del sol y la luna (mareas)

• Los continentes, grandes y pesados, se abrieron paso a través de la corteza oceánica (rompehielos).

Estudio del paleomagnetismo y exploraciones del fondo oceánico. • Declinación magnética: Ángulo que forma el norte magnético con el

norte geográfico. • Inclinación magnética: Ángulo que forma la línea de fuerza magnética

con la superficie de la Tierra.

El campo magnético terrestre presenta líneas de fuerza invisibles que atraviesan el planeta y se extienden de un polo magnético al otro.

Ciertas rocas (lavas basálticas) contienen magnetita que constituye un excelente marcador del campo magnético cuando la roca está aún fundida, y cuando se enfría se mantiene el registro paleomagnético. El estudio del magnetismo de las rocas lávicas permite conocer la localización exacta de los polos. El estudio del magnetismo en las rocas de Europa reveló que el alineamiento magnético en las coladas de lava variaba mucho con la edad de la roca. Hace 500 Ma. el Polo Norte se situaría donde hoy está Hawaii y habría migrado a través del océano Pacífico y Siberia hasta su posición actual (deriva polar aparente). El mismo estudio realizado en Norteamérica revelaba también un desplazamiento del Polo Norte, aunque la situación del mismo era diferente. Reagrupando los continentes la situación del polo calculada en ambos continentes coincidía. Esto indicaba que no era el polo el que había migrado, sino los continentes y por tanto constituía otra prueba de la “deriva continental”.

Nuevos conocimientos. Después de la Segunda Guerra Mundial se pusieron en marcha numerosas exploraciones oceanográficas con equipos avanzados (buques oceanográficos).

• Descubrimiento del sistema global de dorsales oceánicas. • Valle de Rift en el centro de la dorsal centroatlántica. • Intenso vulcanismo y elevado flujo térmico en esas zonas. • Actividad tectónica (terremotos) bajo las fosas submarinas.

• Descubrimiento de los guyots (islas volcánicas erosionadas). • Dragado del fondo oceánico que proporcionó edades <180 Ma. • Acumulación delgada de sedimentos en las llanuras abisales.

Expansión del fondo oceánico (Hess, 1960-1962). Hess incorporó los nuevos descubrimientos en la hipótesis de la “Expansión del Fondo Oceánico”, proponiendo que las dorsales estaban situadas en zonas de ascenso convectivo en el Manto, originando un intenso vulcanismo.

También propuso que las ramas descendientes de las corrientes de convección se situaban cerca de las fosas submarinas. Por tanto los continentes se moverían de forma pasiva arrastrados junto con la Corteza oceánica.

Por otra parte, los geofísicos empezaron a aceptar que la polaridad del campo magnético terrestre cambiaba cada varios centenares de miles de años.

Polaridad normal: magnetismo similar al actual. • Polaridad invertida: magnetismo contrario al actual.

Vine y Mattews (1963) obtuvieron nuevos datos sobre intensidad magnética en las rocas a uno y otro lado de la dorsal Pacífica y los explicaron mediante la conjunción del concepto de expansión del fondo oceánico y de los cambios en la polaridad magnética. Una distribución prácticamente simétrica se obtuvo más tarde al Sur de Islandia. En 1965 Tuzo Wilson sugirió que las dorsales y las zonas de subducción estaban conectados por grandes fallas (fallas transformantes) formando una red continua que dividía la capa externa de la Tierra en “placas rígidas”. Además describió los tres tipos de bordes de placa: en las dorsales las placas se separaban, en las fosas convergían y en las fallas transformantes se deslizaban lateralmente. De este modo, en sentido amplio formuló lo que más tarde se llamaría “Teoría de la Tectónica de Placas”.

2. Tectónica de Placas (1968). Es una teoría compuesta por una gran variedad de ideas que explican el movimiento observado de la capa externa de la Tierra (Litosfera) por medio de los mecanismos de subducción y de expansión del fondo oceánico, que, a su vez, generan los principales rasgos geológicos (continentes, montañas, islas, cuencas oceánicas, etc). Sus implicaciones alcanzan incluso el ámbito económico (yacimientos). Litosfera: El Manto superior y la Corteza suprayacente se comportan de forma rígida de tal forma que se fragmentan en “Placas” que se mueven entre sí. Los fenómenos tectónicos (generación de magmas, etc.) están concentrados en los límites de placas y están relacionados con los movimientos relativos de éstas y con su interacción con el Manto subyacente, mientras que las zonas internas de las placas permanecen estables. El espesor de la Litosfera es variable:

• En las dorsales pocos Km. • Bajo las cuencas oceánicas unos 100 Km • Bajo la Corteza Continental 100-150 Km. • Bajo los Escudos antiguos hasta 250 Km. • Bajo la Litosfera, las condiciones de presión y temperatura existentes permiten

que el Manto sea más plástico, lo que permite que las placas se desplacen.

Hay 7 Placas principales: Norteamericana, Sudamericana, Pacífica, Africana, Euroasiática, Australiana y Antártica.

Cada Placa suele incluir un continente y también fondo oceánico. Algunas placas pueden estar formadas únicamente por litosfera oceánica. Placas tamaño mediano: Caribeña, Nazca, Cocos, Filipina, Arábiga, Scotia y Juan de Fuca. Tamaño más pequeño: la de Alborán. Las Placas se mueven relativamente unas respecto a otras a velocidades medias de unos 5 cm/año. La causa de este movimiento es la distribución desigual del calor del interior de la Tierra. El Manto caliente asciende y la Litosfera fría desciende por densidad. Los roces entre las Placas pueden generar terremotos, volcanes y grandes codilleras.

3. Bordes o límites de Placas. En dichos bordes se concentran estas actividades geológicas.

Hay tres tipos de bordes:

• Divergentes (constructivos), donde las Placas se separan, permiten el ascenso del material caliente del Manto, que se funde y crea nueva litosfera cuando el material se enfría y solidifica.

• Convergentes (destructivos), donde las Placas se juntan provocando el descenso de Litosfera oceánica bajo la otra Placa. Al final se consume toda la Litosfera oceánica produciéndose, en su caso, el choque entre Litosferas continentales (orogénesis o creación de cordilleras).

• Transformantes (pasivos), donde las Placas se desplazan lateralmente sin producción ni destrucción de Litosfera.

Límites divergentes La mayoría de los bordes divergentes coinciden con las dorsales oceánicas, que ocupan >70000 Km de longitud, 1000-4000 Km de anchura y entre 2-3 Km de altura. Algunas poseen un valle central “Rift”. Las velocidades lentas producen mayores relieves que las rápidas. Cerca de la dorsal, las nuevas rocas creadas están todavía muy calientes por lo que su densidad es baja y tienen una alta “flotabilidad”. Esto hace que las dorsales se encuentren elevadas respecto del fondo marino. Cuando la Litosfera oceánica creada se aleja de la dorsal, el material se enfría, se contrae y se incrementa su densidad lo que hace que se hunda y se rellenan con sedimentos. En los continentes, la formación de un borde divergente comienza con el abombamiento de la litosfera continental por la presencia un punto caliente, lo que provoca su estiramiento y fragmentación, formándose una depresión alargada denominada rift continental. Esta fragmentación continental permite el ascenso del manto caliente, originándose la actividad volcánica en la superficie. La progresiva separación de la corteza continental generará un mar lineal, y si el proceso continúa se creará una cuenca oceánica en expansión y un sistema de dorsales como el que existe en el Océano Atlántico. Ejemplos de bordes divergentes: la apertura del Mar Rojo y la dorsal Mesoatlántica.

Límites convergentes En los bordes convergentes una de las placas se hunde bajo la otra en un proceso llamado subducción. Esta subducción genera en la superficie una fosa submarina de miles de Km de longitud, 8-12 Km de profundidad y 50-100 Km de anchura. Las zonas de subducción se producen por diferencias de densidad, siendo la litosfera más densa la que subduce por debajo de la más ligera (Litosfera continental < Litosfera oceánica joven < Litosfera oceánica antigua). El ángulo de subducción varía en función de la antigüedad de la Litosfera oceánica que subduce. Cuando la Litosfera oceánica tiene más de 15 Ma. Su densidad es mayor que la del Manto superior plástico infrayacente y tiende a hundirse. La interacción de la placa que subduce con la Placa suprayacente produce eventos de interacción particulares como terremotos, tsunamis, volcanes, etc. A 150 ó 200 km de profundidad se crean condiciones favorables para la fusión de las rocas de la placa suprayacente. De este modo se generan numerosos cuerpos magmáticos que ascienden hacia la superficie, generando un arco volcánico continental (interacción entre una placa oceánica y otra continental) o un arco de islas volcánicas (interacción entre dos placas oceánicas). Cuando se produce la convergencia de dos placas continentales ninguna de las dos tiene capacidad de subducir bajo la otra debido a su baja densidad (colisión de las dos masas continentales). Así se han originado muchas de las cordilleras más importantes del planeta. Ejemplos de bordes convergentes podemos citar:

• Litosfera oceánica con litosfera continental: el Oeste de Chile, en la zona occidental sudamericana.

• Litosfera oceánica con litosfera oceánica: Islas Aleutianas, Las Antillas, Islas de Tonga, Islas Marianas, etc.

• Litosfera continental con litosfera continental: Himalayas, Alpes, Pirineos, Béticas.

Límites transformantes Los bordes transformantes o pasivos se observan bien en los desalineamientos de los segmentos de las dorsales (fallas transformantes), pero realmente conectan los cinturones activos globales (bordes convergentes, bordes divergentes y otras fallas transformantes). Ejemplos de bordes transformantes: la falla de San Andrés (USA), la falla del Caribe (entre Cuba y Santo Domingo). Falla de las Azores-Gibraltar, afecta a la Península Ibérica.

4. Procesos de intraplaca Normalmente las zonas de intraplaca suelen ser pasivas desde el punto de vista tectónico, en el sentido de que tanto la actividad ígnea como la sísmica se concentran en los bordes de placas. Pero existen ciertas zonas de intraplaca donde se manifiestan fenómenos como puntos calientes procedentes de plumas térmicas del Manto. Por ejemplo, en medio de la Placa Pacífica las islas Hawaii-Emperador forman una cadena (no son arco isla) cuya edad es proporcional a su distancia de Hawaii. Su origen se debe al ascenso de una pluma térmica ascendente del Manto, que cerca de la superficie está sometida a menor presión y funde los materiales, dando lugar a islas volcánicas en áreas denominadas “puntos calientes”. A medida que la placa litosférica se desplaza por encima del punto caliente, crea un flujo térmico elevado, un abombamiento de la Corteza y origina este “rosario” de islas con estas características.

5. Evolución temporal del movimiento de Placas. Ciclo de Wilson. El continente Pangea se formó hace unos 300 Ma. (Carbonífero) por colisión de múltiples continentes. Por medio de la fragmentación continental y posterior expansión del fondo oceánico, se empezó a separar hace unos 200 Ma. (Triásico-Jurásico). Hace 65 Ma. (Cretácico) la mayor parte de las masas continentales ya estaban separadas y el proceso continúa hasta hoy día. La convergencia de placas y el consumo de la litosfera oceánica en las zonas de subducción harán que las masas continentales vuelvan a unirse, posiblemente dentro de unos 250 Ma., para formar una “Novapangea”, aunque sobre su disposición existen numerosas interpretaciones. A este ciclo de apertura y cierre de los océanos se le conoce con el nombre de Ciclo de Wilson o del Supercontinente.

6. La Tectónica de Placas y la Península Ibérica. La Península Ibérica forma parte de la Placa Euroasiática, pero a efectos geológicos, tanto por su constitución, como por su comportamiento ha funcionado como una microplaca independiente. La parte más antigua de la placa Ibérica, el Macizo Ibérico, corresponde a un fragmento de la Pangea (hace unos 300 Ma.) en la zona de sutura de dos grandes supercontinentes, Laurasia y Gondwana, por lo que se trata de una antigua cordillera montañosa sometida a erosión desde su formación, con materiales antiguos (Paleozoico) y muy deformados. Representa el núcleo alrededor del cual se disponen las cordilleras jóvenes de la Península: los Pirineos, las Cordilleras Béticas, las Cordilleras Costero-Catalanas y la Cordillera Ibérica, todas ellas formadas por materiales más modernos.

Desde la formación de la Pangea y durante su fragmentación, la parte emergida de la península estuvo bañada por el mar de Thetys, formándose un borde continental estable donde se acumularon sedimentos hasta el inicio de la orogenia Alpina hace unos 60 Ma. En este momento comienza una nueva etapa de colisión en el Mediterráneo, que provoca el choque de pequeños fragmentos continentales que levantan, entre otras, los Alpes y los Pirineos. En particular, por el Sur, se produjo la colisión con la pequeña placa de Alborán que levantó las cordilleras Béticas. Entre el Macizo Ibérico y las Cordilleras jóvenes se formaron cuencas marinas que se fueron rellenando por materiales más recientes que se encuentran sin deformar. Son la Depresión del Ebro, las Cuencas del Duero y Tajo y la Depresión del Guadalquivir. Ésta última se formó entre el Macizo Ibérico y las Cordilleras Béticas, constituyendo un brazo de mar que se fue rellenando de sedimentos hasta la retirada definitiva del mar hacia su posición actual. Actualmente nos encontramos en un régimen compresivo debido al acercamiento entre las placas europea y africana, con un máximo de intensidad en las provincias de Almería y Granada. Por otro lado, el límite transformante Azores-Gibraltar conecta la dorsal Mesoatlántica con el borde convergente entre África y Europa, lo que provoca una fuerte actividad sísmica junto al Cabo San Vicente que puede generar tsunamis y afecta a las provincias del Golfo de Cádiz (Huelva y Cádiz en España).

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