TECTONICA DE PLACAS

TODO COMENZÓ CON ALFRED WEGENER...

En 1915 Wegener sugirió que en el pasado había existido un supercontinente único denominado Pangea. Además, planteó la hipótesis de que en la era Mesozoica, hace unos 200 millones de años, este supercontinente (que estaba rodeado por un único y enorme océano, Panthalassa) empezó a fragmentarse en dos masas continentales mayores: Laurasia al norte (comprendiendo los actuales Norteamérica, Europa y Asia), y Gondwana al sur (Sudamérica, África, Australia, India y la Antártida en continentes). Posteriormente, Gondwana y Laurasia se fragmentaron en continentes más pequeños, los que "derivaron" a sus posiciones actuales. 

La figura muestra, abajo, la Pangea de Wegener. Arriba, la reconstrucción moderna de Pangea.

Wegener y quienes defendían esta hipótesis recogieron pruebas sustanciales que respaldaban sus opiniones. Las principales son:

La similitud de las líneas de costa situadas a los dos lados del Atlántico

La coincidencia es casi notable si, en lugar de las líneas de costa, se hace coincidir las plataformas continentales que se encuentran sumergidas varios centenares de metros por debajo del nivel del mar. Lamentablemente para Wegener, en su época no se conocía con precisión la topografía de los fondos oceánicos. Esto se determinó muchos años después de su muerte.

Evidencias paleontológicas

A través de una revisión exhaustiva de la literatura científica, Wegener descubrió que la mayoría de los paleontólogos de comienzos del siglo XX estaban de acuerdo en que era necesario algún tipo de conexión continental para explicar la existencia de fósiles idénticos en masas de tierra que en la actualidad están separadas por miles de kilómetros de océano.

Algunos de los organismos animales y vegetales cuyos restos fósiles fueron encontrados en continentes actuales y cuya existencia sólo podía ser explicada a partir de la suposición de que tales masas de tierra constituyeron en el pasado un único continente.

Wegener citó también la distribución de los organismos actuales como una prueba de apoyo para la deriva de los continentes. Un caso obvio son los marsupiales australianos que tienen un vínculo fósil directo con la zarigüeya, un marsupial del continente americano. Después de la fragmentación de Pangea, los marsupiales australianos siguieron un camino evolutivo distinto que las formas de vida del continente americano relacionado con ellos.

Semejanzas rocosas y estructurales

Wegener estaba convencido de que las semejanzas en el tipo y la estructura de las rocas en ambos lados del Atlántico relacionaban América con Europa y África. Son numerosos los ejemplos geológicos que documentan la antigua unión continental.

Los Apalaches se sitúan a lo largo del flanco oriental de Norteamérica y desaparecen en la isla de Terranova (Canadá). Montañas de edad y estructura semejante se encuentran en las islas Británicas y Escandinavia (Montañas Caledónicas).

Reconstruyendo Pangea, estas dos cadenas montañosas forman un cordón único y continuo.

Evidencias paleoclimáticas

Wegener dedujo de depósitos glaciares antiguos que grandes masas de hielo cubrieron el hemisferio Sur a finales del Paleozoico (hace unos 300 millones de años).

De la observación de los sedimentos depositados por glaciares y las estrías que estos dejaron en las rocas por las cuales fluyeron, arribó a la conclusión de que...

...Sudamérica, África, Australia, la India y la Antártida estuvieron unidas en el pasado. Analizando las estrías dejadas por los glaciares en las rocas sobre las que fluyeron, dedujo que el polo Sur estuvo situado, hace unos 300 millones de años, en un punto ubicado entre Sudáfrica y la Antártida.

Ejemplo de estrías glaciares.

Wegener murió en 1930. Salvo para unos pocos, su hipótesis, que siempre recibió críticas hostiles, quedó prácticamente en el olvido...

Después de la II Guerra Mundial comenzó un período de exploración oceanógrafica sin precedentes. Con estos estudios, y rescatando los aciertos de la hipótesis de la deriva continental, en 1968 nació la teoría de Tectónica de Placas, teoría compuesta por una gran variedad de ideas que explican el movimiento de observado de la capa externa de la Tierra por medio de los mecanismos de subducción y de expansión del fondo oceánico, que, a su vez, generan los principales rasgos geológicos de la Tierra, entre ellos los continentes, las montañas y las cuencas oceánicas.

TECTÓNICA DE PLACAS

Una placa tectónica es un fragmento de litosfera (litosfera: capa mecánica de la Tierra que está constituida por la corteza -continental u oceánica- y la parte superior del manto, que presenta un comportamiento rígido y se mueve con independencia sobre la astenosfera infrayacente).

Principales placas de la Tierra. Nótese que la mayoría de ellas son de naturaleza mixta: poseen tanto litosfera continental como litosfera oceánica. Otras, como la placa del Pacífico o la de Nazca, están compuestas únicamente por litosfera oceánica.

Las placas se mueven como unidades coherentes en relación con las otras placas. Aunque el interior de las placas puede experimentar alguna deformación, las principales interacciones entre las placas (y por consiguiente, las mayores deformaciones) se producen a lo largo de sus bordes.

Existen tres tipos principales de bordes de placa:
Bordes divergentes  - Bordes convergentes  -  Bordes de falla transformante

Bordes de placa

Bordes divergentes
La mayoría de los bordes divergentes se sitúa a lo largo de las crestar de las dorsales oceánicas, y puede considerarse bordes constructivos, dado que es donde se genera nueva litosfera oceánica. Aquí, a medida que las placas se separan del eje de la dorsal, las fracturas creadas se llenan inmediatamente con magma que asciende desde el manto caliente situado debajo. Este magma se enfría de manera gradual generando roca dura (basalto) y produciendo así nuevos fragmentos de fondo oceánico. De manera continua, las placas adyacentes se separan y nueva litosfera oceánica se forma entre ellas.

La mayoría de los bordes divergentes de placa están situados a lo largo de las crestas de las dorsales oceánicas. El proceso por el cual se crea nuevo fondo oceánico se denomina, con toda propiedad, expansión del fondo oceánico. 

El mapa de arriba nos muestra las edades del basalto de los fondos oceánicos. Dado que la corteza oceánica se forma en las dorsales, su edad será tanto mayor cuando más lejos se encuentre de las mismas. No se ha datado ningún sitio de los fondos oceánicos que supere los 180 millones de años de antigüedad.

También pueden desarrollarse bordes de placa divergentes en el interior de un continente, en cuyo caso la masa continental puede escindirse en dos o más fragmentos más pequeños. Se piensa que la fragmentación de un continente empieza con la formación de una depresión alargada denominada rift continental.

Fragmentación continental y formación de una nueva cuenca oceánica. A) La fragmentación continental se produce cuando fuerzas tensionales estiran y adelgazan la corteza. B) A medida que la corteza continental se va adelgazando y separando, grandes fragmentos de roca se hunden, generándose depresiones conocidas como "valles de rift". A raíz del adelgazamiento de la corteza, el magma asciende desde la astenosfera por lo que se produce actividad volcánica en la superficie. Esta etapa es lo que está ocurriendo en la actualidad en el África oriental. C) La continua expansión genera un mar estrecho y lineal de poca profundidad. Ejemplo actual de esta etapa es el mar Rojo, que se formó cuando la península Arábiga (hoy placa Arábiga) se separó de África, acontecimiento que comenzó hace unos 20 millones de años. D) Finalmente, se crea una cuenca oceánica en expansión y un sistema de dorsales.

Valles de rift del Este de África y mar Rojo. Estos dos lugares, junto con el océano Atlántico, constituyen diferentes etapas de un mismo proceso.

Bordes convergentes
Aunque continuamente se está produciendo nueva litosfera en las dorsales oceánicas, el tamaño de nuestro planeta no aumenta: su superficie total permanece constante. Para compensar la adición de litosfera recién creada, las porciones más antiguas de litosfera oceánica descienden al manto en los bordes convergentes. Dado que la litosfera se "destruye" en los bordes convergentes, éstos también se denominan bordes destructivos.


Según la naturaleza de las placas que convergen, existen tres tipos de bordes convergentes:
a) Convergencia oceánica-continental
b) Convergencia oceánica-oceánica
c) Convergencia continental-continental


Convergencia oceánica-continental

En este caso, la placa con litosfera continental, menos densa, continúa "flotando", mientras que la placa oceánica, más densa que la continental y que la astenosfera que tiene por debajo, se hunde. El lugar donde la placa oceánica desciende (es subducida) hacia la astenosfera, se denomina zona de subducción. A medida que la placa oceánica desciende, el borde frontal de la placa que permanece flotando  se dobla hacia abajo, y la expresión superficial de este proceso es la formación de una fosa submarina. Los sedimentos y la corteza oceánica que se hunden contienen gran cantidad de agua (consecuencia de haber estado tanto tiempo expuesta en el fondo marino); esta agua es transportada a grandes profundidades. A medida que la placa se hunde, el agua es expulsada de los espacios porosos de la roca debido a la gran presión existente; a una profundidad de aproximadamente 100 km esta agua salada  expulsada  se aloja en las rocas de la astenosfera que se encuentra encima y modifica el punto de fusión de las mismas, por lo que parte de ellas se transforma en magma. Como este magma es menos denso que las rocas que lo rodean, asciende de manera gradual hacia la superficie en forma de gigantescas gotas. Si antes de llegar a la superficie parte del magma cristaliza, originará cuerpos plutónicos; si sigue ascendiendo, saldrá a la superficie a través de erupciones volcánicas. Montañas como la cordillera de los Andes, producidas en parte por la actividad volcánica asociada con la subducción de la litosfera oceánica, se denominan arcos volcánicos continentales. 

Volcán Parinacota, en los Andes chilenos. Su origen, como el de los otros cientos de volcanes que presenta esta cordillera, está relacionado con la subducción de la placa de Nazca (con litosfera oceánica) debajo de la placa Sudamericana (que en esa zona posee litosfera continental).

Convergencia oceánica-oceánica

Un borde convergente oceánico-oceánico tiene muchos rasgos en común con los márgenes de placa oceánica-continental. Cuando convergen dos placas oceánicas, una desciende por debajo de la otra, iniciando la actividad volcánica por el mismo mecanismo que actúa en un borde convergente oceánico-continental. En este caso, sin embargo, los volcanes crecen desde el fondo oceánico antes que sobre una plataforma continental. Cuando la subducción se mantiene, acabará por construir cadenas de estructuras volcánicas que emergen como islas. Las estructuras de este tipo se denominan arcos de islas volcánicas. 

La mayoría de los arcos de islas volcánicas se encuentran en el océano Pacífico (islas Aleutianas, Kuriles, Tonga, Marianas, etc.). En el Atlántico sólo hay dos: las Antillas menores (convergencia entre la placa del Caribe y la placa Sudamericana) y las islas Sandwich del Sur (convergencia entre la placa de Scotia y la Sudamericana).

Convergencia continental-continental
En una convergencia de este tipo no se produce subducción, ya que las dos placas involucradas presentan baja densidad y tienden a continuar "flotando" sobre la astenosfera. El resultando es un choque entre dos bloques continentales, y la consecuencia es la formación de una nueva cordillera montañosa compuesta por rocas muy deformadas en la que no hay actividad volcánica.

Un choque semejante se produjo cuando la India, una vez desprendida de Gondwana, "embistió" Asia y produjo el Himalaya: la cordillera más espectacular de la Tierra. Este choque comenzó hace unos 45 millones de años. Antes de que se produzca la colisión continental, las masas de tierra afectadas estaban separadas por una cuenca oceánica. Mientras India se aproximaba a Asia, los fragmentos de corteza oceánica que tenía por delante eran subducidos y se generó un arco volcánico continental, pero cuando finalmente las dos masas continentales chocaron la subducción cesó, ya no hubo más actividad volcánica y se generó el Himalaya.

El Everest, la montaña más alta del mundo. Cordilleras como el Himalaya, generadas a partir de una convergencia continental-continental, se denominan montañas colisionales.

Bordes de falla transformante

En este tipo de borde, las placas se desplazan lateralmente una con respecto a la otra. Se dice que estos bordes son pasivos, ya que en ellos no se produce ni se destruye litosfera (como en los bordes divergentes y convergentes, respectivamente).

La falla de San Andrés, en California, es un borde de falla transformante entre la placa Norteamericana (que en ese sector se desplaza hacia el Sureste) y la placa del Pacífico (que se desplaza hacia el Noroeste). Nótese que algunas ciudades, como Los Angeles, pertenecen a la placa del Pacífico, mientras que otras, como San Francisco, se encuentran directamente sobre el límite entre ambas placas, es decir, sobre la misma falla.

Imagen aérea de la falla de San Andrés.

Con respecto a las zonas de subducción de los bordes convergentes...

El ángulo con el que desciende la litosfera oceánica hacia la astenosfera depende de su densidad. Y la densidad depende de la mayor o menor distancia a la que se encuentre de los lugares donde se forma, es decir, de las dorsales oceánicas. Cuanto más lejos se encuentre de las dorsales, tanto más densa será, ya que habrá transcurrido más tiempo desde su formación y se habrá enfriado más. Cuanto más cerca de las dorsales se encuentre, su densidad será menor ya que se encontrará más caliente.

A) En algunas partes del océano Pacífico la litosfera oceánica tiene más de 160 millones de años y, en general, desciende al manto con ángulos próximos a los 90°. B) Por el contrario, en las costas de Chile y Perú la litosfera es relativamente joven (no tiene más de 40 millones de años), por lo que el ángulo de descenso es pequeño.

COMPROBACIÓN DEL MODELO DE LA TECTÓNICA DE PLACAS
Las pruebas presentadas por Wegener para comprobar su hipótesis de la deriva de los continentes, comentadas más arriba, sirven también para validar la teoría de tectónica de placas. 
Se comentan brevemente a continuación otras pruebas que fueron fundamentales para que esta nueva idea se consolidara.


a) Prueba procedentes de sondeos oceánicos
Los sondeos realizados en los océanos de todo el planeta confirmaron que la edad del fondo oceánico es tanto mayor cuanto más lejos se encuentra de la dorsal en la que se formó, es decir, confirmaron la expansión del fondo oceánico.

El Joides Resolution, uno de los barcos utilizados por los programas Deep Sea Drilling Project (1968-1983) y Ocean Drilling Program (1985-2003) en los que participaron 22 países, y cuyo objetivo fue obtener muestras de los fondos oceánicos.

Mapa que muestra la ubicación de los pozos perforados por los proyectos mencionados.

b) Puntos calientes y plumas ascendentes del manto
Las plumas ascendentes del manto son masas sólidas (rocas) más calientes de lo normal, y por ello menos densas, que ascienden desde zonas profundas, posiblemente desde el límite manto-núcleo. Cuando estas columnas de rocas calientes llegan a la parte superior de la astenosfera, debido a la menor presión imperante, se funden, constituyendo un punto caliente.
Se han identificado alrededor de 40 puntos calientes en distintos puntos del planeta.
Debajo del archipiélago de Hawai, en una zona central de la placa del Pacífico, hay uno, y ha servido para confirmar el desplazamiento de esta placa hacia el Noroeste.

Imagen satelital de algunas de las islas del archipiélago hawaiano, en el Pacífico; la más grande de ellas, al Sureste, es Hawaii; le siguen Maui, Molokai, Oahu y Kauai, la ubicada más al Noroeste. Todas son de origen volcánico, pero la única que presenta actividad volcánica en la actualidad es la Hawaii (abajo a la derecha). En esta isla se encuentran cinco volcanes (Mauna Kea, Mauna Loa, Hualalai, Kohala y Kilauea, este último uno de los mas activos del mundo).

La isla de Hawaii se encuentra sobre un punto caliente, lo cual explica su intensa actividad volcánica en la actualidad. Las otras islas ya no presentan fenómenos volcánicos, y la edad de sus rocas es tanto mayor cuando más alejada se encuentre de la zona donde está emplazado el punto caliente. Es evidente, por lo tanto, que cada una de ellas se formó sobre éste, y que se han desplazado hacia el Noroeste debido al movimiento en ese sentido de la placa del Pacífico, de la cual son parte.

Proceso de formación de islas volcánicas a partir de un punto caliente.

Honolulú, la capital del archipiélago, está situada en la isla Oahu. No hay riesgo de actividad volcánica en la actualidad: la isla se alejó hace ya unos 3 millones de años del punto caliente a partir del cual se formó.

Debajo de Islandia, en el océano Atlántico, hay un punto caliente, y es el responsable de la enorme actividad volcánica que hay en este sector de la dorsal centroatlántica (la parte oriental de la isla pertenece a la placa Euroasiática y la parte occidental a la placa Norteamericana). En Islandia se puede encotrar agua caliente en cualquier agujero que se practique en cualquier parte de la isla; más del 50% de la energía que se utiliza en el país procede de estas fuentes geotérmicas.

El volcán Eyjafjallajokull entró en erupción en marzo de 2010 y sus cenizas paralizaron los aeropuertos de gran parte de Europa.

c) Terremotos de foco profundo
Observando un mapa de sismicidad mundial se puede apreciar que la mayoría de los sismos se producen en los bordes convergentes de placa, o sea, allí donde colisionan dos placas tectónicas. Sin embargo, también pueden ocurrir terremotos en otros lugares del planeta no vinculados a los bordes convergentes, como los bordes divergentes y los de falla transformantes. Ahora bien, los terremotos de foco profundo (aquellos cuyo hipocentro se localiza a más de 300 km de profundidad) se producen únicamente en asociación con los bordes convergentes y las zonas de subducción, es decir, en las covergencias oceánica-continental y oceánica-oceánica.

Mapa de sismicidad mundial. La escala de colores de la derecha indica la profundidad de los focos o hipocentros, expresada en kilómetros.

Distribución idealizada de los focos sísmicos en las proximidades de la fosa de las islas Tonga, en Oceanía (convergencia oceánica-oceánica entre las placas Indoaustraliana y del Pacífico).

LA DANZA DE LOS CONTINENTES...

La fragmentación de Pangea empezó hace unos 200 millones de años, primero en dos supercontinentes menores: Gondwana al sur y Laurasia al norte, los que quedaron separados por el mar de Thetys. Posteriormente, Gondwana y Laurasia continuaron fragmentándose. El proceso continúa, y las placas litosféricas siguen su deriva, por lo general a razón de unos pocos centímetros por año. Por lo tanto, su actual disposición no es permanente. Así, el océano Atlántico se está ensanchando a medida que América y África se separan; en cambio, el océano Pacífico (el remanente del antiguo Panthalassa) se está empequeñeciendo. También el mar Mediterráneo se estrecha, y terminará por desaparecer, pues África avanza hacia el norte al encuentro de Europa. El movimiento de la India demuestra otro fenómeno: cuando Pangea se dividió en Gondwana y Laurasia, la India formaba parte de Gondwana. Pero más tarde, en el Cretácico, hace unos 100 millones de años, se rompió y se desplazó rápidamente hacia el norte a la velocidad inusualmente elevada de 17 cm/año, hasta chocar con Asia y unirse a este continente (esto ocurrió en el Terciario, hace unos 45 millones de años) creando el Himalaya, las montañas más altas de la Tierra. La deriva de la India hacia el norte continúa, como lo demuestran los numerosos y a menudo destructivos terremoto de foco superficial y medio (no hay subducción) que asolan esta parte del mundo. 

Actualmente se sabe que hubo otros períodos de deriva anteriores a Pangea.
Pangea sólo había durado unos pocos cientos de millones de años y se había formado inicialmente a partir de la unión de un conjunto de masas de tierra distintas de los continentes actuales. Tales masas eran a su vez fragmentos de otro supercontinente, que también se había formado a partir de la unión, ocurrida varios centenares de millones antes, de otras masas terrestres más antiguas.
A este supercontinente -el más antiguo mejor documentado- se lo denominó Rodinia. Se formó hace aproximadamente 1000 millones de años. La configuración de Rodinia debió haber sido bastante diferente de la que posteriormente tuvo Pangea. Hace aproximadamente 750 millones de años, Rodinia empezó a fragmentarse. Fueron estos fragmentos continentales, que se separaron, los que se combinaron más tarde para formar Pangea; los montes Urales en Rusia y los Apalaches en Norteamérica son evidencias de la unión de dichos fragmentos continentales.
Evidentemente, la rotura, dispersión y reunión de supercontinentes es un proceso continuo. Por lo tanto, la unión de masas de tierra continuará repitiéndose una y otra vez en el futuro y todos los continentes volverán a reunirse periódicamente en continentes únicos o supercontinentes.

Como estos procesos son alimentados por el calor procedente del interior del planeta, continuarán mientras éste exista. Pero, sabemos, la Tierra se encuentra en un proceso de enfriamiento, por lo tanto las fuerzas irán disminuyendo lentamente hasta que, en un futuro lejano, las placas dejarán de moverse.
Sin embargo, el trabajo de los procesos externos, generados en la energía del Sol, continuará erosionando las estructuras de la superficie de la Tierrra, la mayoría de las cuales acabarán erosionándose hasta ser planas. 
Finalmente, la Tierra se convertirá en un mundo sin terremotos, sin volcanes y sin montañas, dominado por llanuras infinitas.