Tectónica de Placas

Facultad de Ingeniería Civil - Universidad Nacional de Ingeniería

LIMA-PERÚ

La tectónica de placas es el nombre de un modelo de la superficie de la Tierra en el cual ésta se divide en secciones móviles llamadas placas. Las placas se desplazan unas respecto de otras produciendo elevaciones, fallas, volcanes, mares y terremotos.

Historia de la tectónica de placas

La teoría de tectónica de placas tiene sus inicios en 1915 cuando

Alfred Wegener propuso su teoría de la " deriva continental."

Wegener propuso que los continentes se separaron a través de la corteza de las cuencas del océano, lo que explicaría porque los contornos de muchas líneas de la costa (como América del Sur y África) parecieran encajar juntas como un rompecabezas. Wegener no era el primero en notar esto del rompecabezas como el ajuste de los continentes (Magallanes y otros exploradores también notaron esto en sus correspondencias), sino que él fue uno de los primeros en darse cuenta que la superficie de la tierra ha cambiado con tiempo, y que los

continentes que ahora se separan se pudieron haber ensamblado juntos en un punto en el pasado. Paleontologos también habían encontrado que existían fósiles de especies similares encontradas en los continentes que ahora son separados por una gran distancia geográfica. Los estudios de Paleoclima, los cuales se refieren a examinar el clima en la tierra, revelaron que los glaciares cubrieron áreas grandes del mundo los cuales también ahora son separados por

grandes distancias geográficas. Estas observaciones se parecían indicar que la litosfera de la tierra se había estado moviendo sobre tiempo geológico. Las ideas de Wegener eran muy polémicas porque él no tenía una explicación del porqué los continentes se movieron, apenas eso allí era la evidencia de la observación que tenían. Cuando, muchos geólogos creyeron que las características de la tierra eran el resultado de que el planeta pasaba por ciclos de calefacción y de enfriamiento, lo que causa la extensión y la contracción de las masas de la tierra. La gente que creía esto fue llamada anti-movilista. Los movilistas estaban en el campo opuesto, junto a las ideas de Wegener, y muchos de ellos habían aceptado la evidencia del movimiento continental, demostrado especialmente en las montañas. Aunque la teoría de la " deriva continental " de Wegener fue refutada más adelante, fue la primera vez que la idea del movimiento de la corteza había sido introducida a la comunidad científica; y puso la base para el desarrollo de la tectónica de placas moderna. Mientras los años pasaban, mayor fue la evidencia para utilizar la idea de que las placas se mueven constantemente en el tiempo geológico. Los estudios paleomagnéticos, que examinan la tierra sobre el campo magnético, mostraron que el Polo Norte magnético vagó aparentemente todo sobre el globo. Esto significó que o las placas se movían, o bien el Polo Norte. Puesto que el Polo Norte está esencialmente fijo, excepto durante períodos de revocaciones magnéticas, esta evidencia fortaleció la idea de la tectónica de placa. Después de la Segunda Guerra Mundial, se creyó aún más en la teoría de la tectónica de placas. En los años 60 un conjunto mundial de sismometros fue instalado para vigilar una prueba nuclear, y estos instrumentos revelaron un fenómeno geológico. Mostró que los terremotos, los volcanes, y otras características geológicas activas para la mayor parte se alinearon a lo largo de cinturones distintos alrededor del mundo, y éstos definían los bordes de las placas tectónicas. Además, otros estudios paleomagnéticos revelaron un modelo rayado de revocaciones magnéticas en la corteza de los fondos del océano. El basalto contiene una cantidad justa de minerales magnéticos llamados magnetita. Cuando la lava se separa, se centra en los océanos y se enfría, formando estos minerales que se alinean con el Polo Norte. La tierra tiene varias revocaciones magnéticas en el pasado, en las cuales los polos norte y sur se invierten por un período de tiempo. Cuando los geólogos y los geofísicos descubrieron que la corteza en el océano registró estas revocaciones, era prueba aún más positiva que la litosfera tuvo que estar en el movimiento, de otro modo no habría ninguna " raya " de la corteza normal e invertida de la polaridad.

Éstos eran algunos de los pedazos finales del rompecabezas que condujo al desarrollo de la teoría de tectónica de placas moderna. Desde su aparición en los años 60, la teoría ha ganado la aceptación extensa como el modelo de los procesos de la tierra.

Placas

La tectónica de placas se ocupa del estudio del movimiento y de la deformación de la corteza de tierra. Este tipo de estudio se basa en la teoría que la litosfera está dividida en siete placas principales y varias placas menores de tal forma que todas se mueven en relación a las otras así como en relación a los llamados " puntos calientes ", que son áreas del material fijo de la capa. La teoría de tectónica de placas intenta explicar el movimiento de la corteza a través del tiempo geológico. El movimiento de la corteza es el de un cuerpo rígido, que considera el estilo de la deformación que vemos. La teoría tectónica de la placa se basa en varias asunciones sobre procesos tectónicos: 1) que el nuevo material es generado por el mar-suelo que se separa en los cantos del medio del océano, que formaron alguna vez parte de una placa, 2) que el área superficial está conservada, por lo tanto el material de la placa debe ser destruido con otro proceso, y 3) el movimiento de placas se acomoda solamente a lo largo de los límites de la placa (Fowler, 1990). Las placas son los cuerpos rígidos de la roca que esencialmente flotan encima de una región del derretimiento parcial llamada el astenosfera. Las placas abarcan la litosfera, integrada por la capa de la corteza (que es la rígida, exterior de la tierra) y la porción sólida de la capa superior. La corteza es de dos tipos básicos, continental y oceánica, que diferencian en base de su composición.

La corteza continental es sobre todo de composición granítica. Esto significa que la roca contiene una abundancia de cuarzo y de feldespatos, por lo que son llamados minerales felsicos (que significa de color claro) La corteza oceánica, por otra parte, es de composición basáltica. Los basaltos contienen minerales tales como olivino y plagioclasa feldespato, por lo que se denominan minerales maficos (de color oscuro). Los dos diversos tipos de corteza se diferencian en densidad y espesor tanto como en la composición -- la corteza continental (densidad promedio = 2,8 gcm-3) es mucho menos densa que la corteza oceánica (densidad promedio = 3,3 gcm-3). La corteza oceánica es 7 a 10 kilómetros grueso, mientras que la corteza continental es 35 a 70 kilómetros grueso.

Límites de placa

Los límites de placa se encuentran en el borde de las placas litosferica y son de tres tipos: convergente, divergente y conservativa. Amplias son zonas de deformación son características usuales de los límites de debido a la interacción entre dos placas. Los tres límites son caracterizados por sus movimientos distintos.

La primera clase de límite de placa es el divergente, o centro que se separa. En estos límites, dos placas se mueven lejos una de la otra. Como las dos se separaran, los cantos del medio del océano se crean como magma del manto a través de una grieta en la corteza oceánica y se enfrían. Esto, alternadamente, causa el crecimiento de la corteza oceánica de cualquier lado de los respiraderos. A medida que las placas continúan moviéndose, y se forma más corteza, el fondo del océano se amplía y se crea un sistema de canto. Los límites divergentes son responsables en parte de conducir el movimiento de las placas. Como usted puede imaginarse, la formación de la corteza nueva de cualquier lado de los respiraderos empujaría a las placas a apartarse, como vemos al canto del Medio Atlantico, que ayuda a Norteamérica y Europa a separase cada vez más lejos. Los cantos del Medio océano son encadenamientos extensos de montañas en el océano y son tan altos si no lo son aun más que los encadenamientos de montaña en el continente. El proceso que conduce realmente al movimiento en estos cantos se conoce como convección. El magma es empujado hacia arriba a través de las grietas de los cantos por las corrientes de la convección. Mientras que un poco de magma entra en erupción hacia fuera a través de la corteza, el magma que no entra en erupción continúa moviéndose bajo la corteza con la corriente lejos de la cresta del canto. Estas corrientes continuas de la convección, llamadas células de la convección, ayudan a mover las placas ausentes de uno para permitir que más corteza sea creada y el suelo de mar crezca. Este fenómeno se conoce como separación del mar al suelo.

Los cantos del medio del océano también desempeñan un papel muy crucial en el desarrollo de la teoría de la tectónica de placas, debido a la calidad única que los minerales basalto que poseen. El basalto contiene una cantidad justa de minerales magnéticos, que alinean con el campo magnético de la tierra sobre la cristalización. En el pasado, el campo magnético de la tierra ha cambiado la polaridad, causando una revocación en el campo magnético, que se preserva cuando los cristales se forman. La alineación de estos minerales magnéticos se puede utilizar para conocer la edad de la corteza, puesto que pueden ser correlacionados con edades de revocaciones magnéticas conocidas en la historia de la tierra. Esto desempeña un papel dominante en el desarrollo de la teoría de tectónica de placas porque es la primera prueba positiva que las placas se movían y lo habían estado haciendo durante la mayoría de tiempo geológico. La corteza más vieja del océano tuvo su origen hace 100-65 millones de años (cretáceo temprano), que es relativamente reciente en tiempo geológico.

Si este es el caso, ¿ a dónde se fue el resto de la corteza ?

Esto nos conduce al segundo tipo de límite de la placa, el convergente. Éstos son los márgenes de la placa donde una placa está reemplazando otra, de tal modo forzando a la otra a ir debajo de ella. Estos límites están en la forma de sistemas del foso y del arco de isla. Toda la vieja corteza oceánica está entrando estos sistemas mientras que la corteza nueva se forma en los centros que se separan. Los límites convergentes también explican porqué la corteza más vieja que la cretácea no se puede encontrar en ningún fondo del océano -- ha sido destruida ya por el proceso del subduccion. Las zonas de subduccion son donde se localizan los terremotos muy fuertes, que ocurren por la acción de la losa abajo que va obra recíprocamente con la losa que reemplaza. El " anillo del fuego " alrededor de los márgenes del Océano Pacífico es debido exactamente a las zonas del subduccion encontradas alrededor de los bordes de la placa del Pacífico. La subduccion también es la causa de la actividad volcánica en lugares como Japón: mientras que una losa va más profunda debajo de la placa que reemplaza, llega a ser más caliente y más caliente debido a su proximidad a la capa. Esto hace que la losa se derrita y forme el magma, que se mueve hacia arriba a través de la corteza y forma eventualmente los volcanes (arcos de isla) en corteza oceánica o masas intrusivas enormes (los plutons y los batolitos) en corteza continental. Las islas aleutianas son otro ejemplo de la expresión superficial de la subduccion.

A veces, cuando hay un límite convergente entre dos placas continentales, la subduccion no puede ocurrir. Puesto que la corteza continental es más boyante, o menos densa, que la corteza oceánica, una placa no reemplaza fácilmente a la otra. En cambio, las placas se arrugan mientras se traslapan una en otra, y se crea un rango muy alto de montaña. Éste es un tipo especial de límite convergente llamado un límite colisional. El Himalaya en la India es el resultado del choque de dos placas continentales (la Indo-Australiana y la placa Euroasiática).

El tercer tipo de límite de placa se llama conservativo. Se llama conservativo porque el material de la placa ni se crea ni se destruye en estos límites, pero las placas resbalan algo más allá de uno. El ejemplo clásico es la falla de San Andres en California. Las placas Norteamericana y Pacífica están pasando por este límite, que es la localización de muchos terremotos. Estos terremotos son causados por la acumulación y el desbloqueo de la tensión mientras que las dos placas resbalan más allá una de otra. Otro ejemplo de un límite transformación (o conservativa) se considera en los cantos del medio del océano, donde los centros que se separan se compensan cerca y se transforman en fallas de algunos metros a varios kilómetros de longitud.

Fuerzas en la tierra

Hay tres fuerzas principales que conducen la deformación dentro de la tierra. Estas fuerzas crean la tensión, y actúan para cambiar la dimensión de una variable y/o el volumen de un material. Los tres tipos principales de esfuerzo son: de compresión, tracción, y corte. Los esfuerzos se acumulan causando la deformación de la roca y de la corteza de tierra. Los esfuerzos de compresión de hacen una roca acortarse. Los esfuerzos de tracción hacen que una roca se alargue, o se separen. El corte ocasiona que la rocas se deslizen entre ellas.