TEMA 15: "LA DINÁMICA LITOSFÉRICA".

1.-EL CALOR INTERNO DE LA TIERRA:

Como hemos visto en el tema anterior en el interior de la Tierra el calor es muy intenso, siendo su origen la desintegración de elementos radiactivos, la cristalización del núcleo, así como el calor remanente de la acreción de planetesimales y la decantación de elementos muy densos hacia el núcleo durante la formación de la Tierra.

Este calor presenta un gradiente geotérmico que es el responsable de procesos que se pueden observar en la superficie terrestre: vulcanismo, movimiento de los continentes y salida de corteza basáltica al exterior por las dorsales oceánicas.

2.-IDEAS FIJISTAS SOBRE EL ORIGEN DE LOS RELIEVES TERRESTRES.

El origen de relieves volcánicos es fácilmente explicableà se originan a partir de rocas que se funden en el interior terrestre debido a las altas temperaturas y pueden ascender y salir al exterior por los volcanes.

Pero, ¿cómo explicar el origen de las cadenas montañosas, que además en muchas de ellas se encuentran fósiles marinos en sus cumbres?

Para explicarlo surgieron teorías fijistas, las que suponen que los relieves de los continentes siempre han estado en los lugares que ocupan actualmente, no prevén movimientos horizontales, solo de ascenso y hundimiento.

S.XVIà Da Vincià fósiles en las montañas por la invasión de los continentes por parte del mar.

S.XVIIIà Wernerà neptunismo= Tierra cubierta por un océano primigenio, quedando sedimentos de seres marinos en las cumbres de las montañas.

S.XIXà teoría contraccionista= la Tierra al enfriarse va perdiendo volumen y se forman arrugas en su superficie que corresponden a las cordilleras.

S.XIX, 1873à Danaà teoría del geosinclinal= depresiones de la corteza donde se acumulan sedimentos y se va hundiendo, hasta que en un momento dado se levanta provocado por el calor interno de la Tierra (¿?).

3.-TEORÍAS EVOLUCIONISTAS: LA DERIVA CONTINENTAL.

Primera teoría movilista, Wegener, 1915à los continentes estuvieron un día todos unidos formando un único supercontinente que denominó Pangea (=toda la tierra).

EVIDENCIAS APORTADAS POR WEGENER:

• Pruebas geográficas: tomando el borde de la plataforma continental los continentes encajan a un 95%.
• Pruebas geológicas: coincidencia de la edad de las rocas, y continuidad de cordilleras en diferentes continentes.
• Pruebas paleoclimáticas: tillitas (sedimentos depositados por glaciares) indican glaciares que ocupaban al mismo tiempo diferentes continentes.
• Pruebas fósiles: especies fósiles coincidentes a ambos lados del Atlántico, e incluso en varios continentes.

Todo lo anterior solo se explica si los continentes hubiesen estado unidos en el pasado en el momento en el que se produjeron esos hechos.

Pero Wegener no acertó a dar una explicación correcta del movimiento de los continentes. 
Él lo achacaba a la fuerza centrífuga que empuja a los continentes hacia el ecuador, y a la fuerza de la mareas, así como a que los continentes se mueven sobre el fondo oceánico, como si fuera corcho sobre el agua.

Entonces, ¿cómo se explica el movimiento de los continentes?

4.-LA EXPANSIÓN DEL FONDO OCEÁNICO:

Mediante el uso del sonar se fue cartografiando el fondo oceánico, de este modo se descubrieron las dorsales oceánicas, inmensas cordilleras (2000-3000m) sobre las llanuras abisales.

Al estudiarlas con detalle se descubrió que:

• Son relieves volcánicos por donde se expulsa continuamente lava basáltica.
• No existen sedimentos en ellas, pero sí al irse alejando.
• Presentan bandeado paleomagnético simétrico, a ambos lados de la dorsal existen bandas paralelas que tienen un magnetismo igual.
• La edad de las rocas basálticas aumenta a medida que nos alejamos de la dorsal, las más antiguas en el borde continental, pero ninguna supera los 190 m.a.

Todos los datos anteriores sirvieron para que en 1962, Harry Hess, propusiera la teoría de la extensión del fondo oceánico: las dorsales son fracturas de las placas litosféricas en las que el material del manto sale al exterior como lava basáltica que al solidificarse forma nueva corteza oceánica a ambos lados, y así el océano va haciéndose más ancho, y por tanto hace que se separen los continentes.

Pero ahora surge otra pregunta: si se está formando continuamente nueva corteza, ¿la Tierra está aumentando de volumen?

5.-LAS PLACAS LITOSFÉRICAS:

La respuesta es, no. Existen otras zonas en las que la corteza se destruye al mismo ritmo que se crea, y esto lo puede hacer al estar adherida a la parte superior del manto, más denso, formando la litosfera, y por lo tanto puede hundirse hacia el manto superior. La litosfera oceánica puede hundirse bajo la corteza continental ya que su composición basáltica la hace más densa que la litosfera continental, cuya corteza está formada por granito, por eso encontramos rocas muy antiguas en los continentes y no en los océanos.

El proceso de hundimiento de una placa oceánica hacia el manto sublitosférico se denomina subducción. Se ve favorecido por un proceso denominado subsidencia térmica que es el hundimiento de la litosfera debido al aumento de densidad cuando se enfría y se contrae tras haber estado caliente y dilatada.

6.-LA SUBDUCCIÓN Y LOS BORDES DE PLACA:

Las placas oceánicas se engrosan en sus extremos, y se enfrían, con lo que son cada vez más densas y al llegar al límite con un borde continental de placa se hunden bajo él, acelerándose así mismo ya que a medida que subduce está sometida a cada vez más presión, se comprime, sigue aumentando su densidad y así aumenta la velocidad de hundimiento (ejemplo del barco que se hunde más deprisa a medida que se llena de agua).

Tipos de bordes de placa:

• Bordes destructivos= zonas de subducción: desaparece litosfera oceánica (bordes convergentes).
• Bordes constructivos= dorsales oceánicas: formación de nueva litosfera oceánica (bordes divergentes).
• Bordes pasivos= fallas transformantes: zona entre dos tramos de la dorsal separados, se forma por un movimiento de cizalla.

Pero debemos explicar que hace que se muevan las placas litosféricas.

Ya hemos visto en temas anteriores que el manto se comporta de forma plástica, como un fluido muy viscoso, y que en él se producen corrientes de convección muy lentas que van a permitir que las placas litosféricas se muevan tanto verticalmente como horizontalmente, todo ello utiliza como motor el calor interno del núcleo terrestre. Entonces tenemos varios tipos de movimientos de placas que tratamos a continuación.

7.-MOVIMIENTOS DE LAS PLACAS LITOSFÉRICAS:

• Movimientos verticales= la isostasia: cuando aumenta el peso de la corteza puede hundirse sobre el manto plástico, por ejemplo en una glaciación, o en una cuenca sedimentaria al aumentar el peso por la acumulación de sedimentos.

Cuando disminuye de peso, como por ejemplo Escandinavia tras la última glaciación, el manto empuja hacia arriba y esa zona se levanta.

• Movimientos horizontales:
• Divergente: dos placas separándose, en los bordes constructivos.
• Convergente: dos placas acercándose, en los bordes destructivos.
• De cizalla: dos placas se deslizan una lateralmente a la otra, en los bordes pasivos, las fallas transformantes.

Estos movimientos son muy lentos, pero en los lugares donde se dan la actividad geológica es muy intensa. Estas manifestaciones las encontramos en el siguiente apartado.

8.-LA ACTIVIDAD EN LOS BORDES DE PLACA:

Las manifestaciones son las siguientes:

• Vulcanismo.
• Sismicidad.
• Deformaciones de rocas.
• Metamorfismo.
• Magmatismo.
• Formación de relieves.

Como conclusión de todo lo anterior podemos decir que tras la utilización del sonar para cartografiar los fondos oceánicos también se han utilizado los datos recogidos por toda la geografía del planeta sobre la localización de los volcanes, y los terremotos, de esta manera se han definido los bordes de las diferentes placas litosféricas (convergentes, divergentes y de cizalla) y se ha acabado de definir la teoría que explica el movimiento de los continentes, la TECTÓNICA DE PLACAS. En esta animación podemos ver las placas litosféricas con sus bordes, su movimiento, y la distribución de volcanes y terremotos.

Como hemos podido comprobar ha sido largo el camino recorrido para poder explicar que la superficie terrestre es cambiante, y que todo ello se debe al calor interno de la Tierra, corroborando finalmente lo postulado por Wegener hace ya casi un siglo y desechando los postulados de las teorías fijistas.

A partir de este momento, una vez revisados todos los elementos que constituyen la base de la tectónica de placas pasamos a comprender todos los efectos que estos movimientos producen en la superficie terrestre.

9.-BORDES DE PLACA CONVERGENTES:

Convergencia entre dos placas oceánicas:

Cuando litosfera oceánica se enfría y engrosa, se da subsidencia térmica provocando la rotura de esa placa que empieza a hundirse bajo otra placa oceánica (=subducción). Esto sucede por ejemplo entre la placa Pacífica y Filipinas, dándose los siguientes fenómenos

• Gran inclinación de la placa subsidente.
• Formación de arcos de islas en la placa cabalgante debido al gran magmatismo producido al fundirse las rocas de la placa que subduce al entrar en el manto sublitosférico,  que asciende y sale al exterior por los volcanes. Además gran actividad sísmica.
• Se produce erosión tectónica arrastrándose fragmentos de la placa cabalgante hacia la subducción.
• Gran actividad volcánica por la fusión de minerales formando cámaras magmáticas que ascienden y forman volcanes.
• Placa subducente poca presión sobre la cabalganteà No se forman prismas de acreción, pero se forman fosas oceánicas muy profundas (fosa de Japón, de Tonga, de Polinesia, y la de las Marianas). Busca y localiza en un mapa estas fosas.

Investiga qué archipiélagos y qué fosas oceánicas se han formado por la convergencia entre dos placas oceánicas.

Convergencia entre placa oceánica y continental:

• Placa subduce con menor ángulo.
• Vulcanismo e intrusión de rocas volcánicas graníticas en la corteza continental
• Proceso de obducción cuando la placa subducente arrastra arcos de islas que se arrancan e incorporan a la litosfera continental cabalgante, se denominan ofiolitas.
• Placa subducente mucha presión sobre la cabalgante:
• Formación de prismas de acreción, y fosas oceánicas no muy profundas (fosa peruano-chilena).
• Sismicidad muy elevada.
• Formación de un orógeno o cordillera, como los Andes. 

Busca otros orógenos formados por la convergencia entre una placa oceánica y una continental.

Convergencia entre dos placas continentales:

• Se produce la colisión continental pero no se hunden en el manto al ser muy ligera.
• Las dos litosferas continentales quedan incrustadas y cabalgadas una sobre otra.
• En la zona de contacto se forma un órógeno por engrosamiento y apilamiento de sedimentos.
• Pueden encontrarse ofiolitas derivadas de la obducción de fragmentos de la corteza oceánica que se encontraba entre las dos placas continentales.
• Formación de fallas por la rotura de la litosfera continentalà sismicidad.
• Gran deformación y metamorfismo de las rocas. Fusión de rocasà rocas graníticas (plutónicas).

Ahora debéis descubrir por vosotros mismos qué orógenos de los que encontramos en la Península Ibérica se han formado por algunos de los fenómenos de convergencia anteriores. Una pista, en el Norte de Navarra se encuentra uno de ellos, y veremos como se formó en nuestro viaje a Zumaia.
Incluye también además del Himalaya y las de la Península Ibérica, otras cordilleras que se hayan formado de este modo.


Una vez vista todos los movimientos de las placas litosféricas, la dinámica litosférica, nos adentramos ahora en comprender los movimientos que se producen en el manto, es decir, la dinámica sublitosférica.


10.-LA DINÁMICA SUBLITOSFÉRICA:
La litosfera oceánica que subduce bajo otra placa oceánica, o bajo una continental, está formada por material frío y denso que sufre dos efectos: -la deshidratación y la -fusión parcial de algunos minerales que formarán un magma granítico que tiende a ascender (causa de la actividad volcánica de estas zonas).
Estos dos efectos junto con la compresión aumenta su densidad de estos materiales basálticos hasta que es tan grande que se hundirá bajo el límite de la discontinuidad de Repetti (670km) hasta la Capa D``.


En la capa D`` estos materiales se calientan, disminuye su densidad, y pueden ascender en forma de penachos térmicos (=plumas o superplumas) (ir a la animación: Alineación de islas volcánicas originadas por un punto caliente) hasta la base de la litosfera formándose puntos calientes (hot spots).


Pero, ¿qué efectos podremos observar en estos hot spots, qué estructuras se formarán? Lo trabajaremos en el siguiente apartado.


11.-LOS PROCESOS INTRAPLACA:


En la litosfera oceánica:
Cuando los puntos calientes están situados en la litosfera oceánica, que es delgada, flexible y fácil de atravesar por los magmas del penacho térmico se forman islas volcánicas, o  mesetas basálticas cuando es un penacho térmico mucho mayor.


Los archipiélagos volcánicos se forman cuando una placa oceánica se va desplazando sobre el penacho térmico y los volcanes se extinguen, y se forman otra en la porción de placa nueva que queda encima del penacho (ir a la animación: Alineación de islas volcánicas originadas por un punto caliente).


En la litosfera continental:
La litosfera continental es más gruesa, fría y rígida que la oceánica, por tanto un penacho térmico situado bajo ella no va a poder perforarla de una forma tan sencilla como a la litosfera oceánica. Así los magmas se acumulan lentamente bajo su superficie calentándola, provocando que pierda densidad al dilatarse, se abomba, se levanta en esa zona, y al final comienza a fracturarse. Esta zona fracturada se denomina rift y por allí comienzan a salir magmas basálticos, formándose finalmente un océano que comienza a ampliarse (dorsal oceánica). Entra aquí y visualiza la animación: Proceso de fragmentación continental (rifting).


El ciclo de Wilson explica que todo comienza con el rifting de un continente, abriéndose un océano que posteriormente comenzará a subducir bajo un continente y acabará cerrándose y formándose un nuevo continente por la colisión de los dos, comenzando de nuevo el ciclo con otro rifting continental. 


Todas las animaciones vistas hasta ahora, y algunas más, que nos sirven para repasar todos los temas de geología podemos encontrarlas en estos dos enlaces: animaciones1 y animaciones2.