15.1: Tectónica de Placas y Deriva Continental

Introducción

La superficie de la litosfera se fractura en una serie de placas tectónicas (también conocidas como placas litosféricas o de la corteza) que están en constante movimiento. A medida que estas placas se mueven y chocan, la litosfera se abrocha, se urdimbre y se desgarra. Cuando esto ocurre, la superficie de la Tierra tiembla con gran fuerza, como la que acompaña a los sismos. Los volcanes también son comunes a lo largo de muchos límites de placas.

Figura\(\PageIndex{1}\): Placas tectónicas mayores del mundo (Diagrama Cortesía de USGS)

Tectónica de Placas

La tectónica de placas se refiere al proceso de formación, movimiento y destrucción de placas. Encuentra sus cimientos en dos teorías, la deriva continental y la dispersión del fondo marino. La deriva continental describe los movimientos de los continentes sobre la superficie de la Tierra. La dispersión del fondo marino se refiere a la creación de nuevo material de placa oceánica y el movimiento lejos de la cresta oceánica. Fue Alfred Wegener a principios de la década de 1900 quien sacó a relucir el concepto de que el “caparazón” de la superficie de la Tierra estaba fracturado, y estas “piezas” se desviaron. Blasfemia en la mente de los científicos de la época de Wegener, unos 50 años después sus ideas fueron finalmente aceptadas. Wegener pudo juntar (perdón por el juego de palabras) varios bits de información que llevaron a su conclusión de que la configuración actual de los continentes no es la misma que en el pasado. De hecho, los continentes eran un “supercontinente” llamado Pangea.

Figura\(\PageIndex{2}\): El supercontinente de Pangea (Diagrama Cortesía del USGS)

Mira un mapa de la Tierra así en la Figura\(\PageIndex{3}\). Examina cuidadosamente la costa este de Sudamérica y luego deja que tus ojos se desplacen hacia la costa oeste de África. Parece que podrías “encajar” a Sudamérica contra África como un rompecabezas. Lo mismo puede decirse del ajuste entre Norteamérica, África y Europa (Figura\(\PageIndex{4}\))

Figura\(\PageIndex{3}\): Ubicación actual de las masas terrestres mundiales.

Figura\(\PageIndex{4}\): Ajuste de masas continentales

Cuando deslizamos los continentes juntos, se produce algo sobre la vuelta entre las masas terrestres. Esto posiblemente se deba a la creación de terrenos exóticos, nuevos terrenos que se han formado en otro lugar y se han trasladado a su ubicación actual. Esta notable correspondencia proporciona evidencia circunstancial para la teoría de la deriva continental.

Buscando la evidencia

Si los continentes estuvieran en una sola pieza en algún momento del pasado, deberíamos encontrar fósiles y rocas similares en ambos continentes, que es precisamente lo que Wegener descubrió. Al estudiar el registro geológico, el registro fósil y el registro climático, encontró notables similitudes entre África y Sudamérica.

Figura\(\PageIndex{5}\): Hoja Fossil Glossopteris, Tierra Ellsworth, Antártida. Haga clic en la imagen para agrandar (Crédito Fotográfico USGS DDS21)

Los fósiles de las mismas especies de plantas y animales se encontraron en formaciones geológicas similares en diferentes partes del mundo, especialmente en América del Sur, África e India. Por ejemplo, los fósiles del Glossopteris, un helecho antiguo, se encuentran en Sudamérica, África, Antártida, India y Australia. Se planteó la hipótesis de que tal distribución sólo podría producirse si los continentes fueran todos parte del único supercontinente.

Al examinar la estratigrafía (secuencias verticales) del registro de rocas, Wegener podría señalar más evidencia de Pangea y deriva continental. Wegener señaló que las secuencias de rocas en Sudamérica, África, India y Australia son muy similares. Wegener mostró que las mismas tres capas de fondo ocurrieron en cada uno de los continentes. Se pensaba que la capa inferior, llamada tillita, era de origen glacial. La capa media compuesta por lechos de carbón, esquisto y arenisca contenía fósiles de Glossopteris, al igual que la capa inferior de tillita. La capa más alta y más joven son los flujos de lava. Una similitud tan fuerte en el registro rocoso de estas localidades, ahora separadas por una gran distancia geográfica, dio crédito a la noción de deriva continental de Wegener.

Figura\(\PageIndex{6}\): Perfil estratigráfico simplificado para porciones de Sudamérica, Antártida, Australia, África e India (Cortesía de USGS)

La ocurrencia de características glaciares (Figura\(\PageIndex{7}\)) en el registro geológico de América del Sur, África, India y Australia proporciona más evidencia para la noción de deriva continental. Los glaciares afectaron a todos o parte de estos continentes al mismo tiempo en la historia de la Tierra.

Figura\(\PageIndex{7}\): Evidencia de glaciación para apoyar la deriva continental (Cortesía de USGS)

Figura\(\PageIndex{8}\): Glaciación pasada explicada por deriva continental (Cortesía de USGS)

Video: Pangea (Cortesía Khan Academy)

La corteza móvil

Las ideas de Wegener no fueron aceptadas fácilmente durante su día porque no ofreció un mecanismo plausible para el movimiento de los continentes. Wegener sugirió que fue el giro de la Tierra lo que provocó que las placas “araran” su camino a través del manto debajo (Figura\(\PageIndex{9}\)).

Figura\(\PageIndex{9}\): Movimiento de placas propuesto por Wegener (Cortesía de USGS)

Curiosamente, parecía haber una división en la comunidad científica en un sentido geográfico en ese momento. Los geólogos del hemisferio norte fueron menos aceptados como los que vivían en el hemisferio sur que estaban familiarizados con las rocas que Wegener utilizó para sustentar su hipótesis. No fue hasta 1928 que un geólogo escocés propuso un mecanismo para impulsar la deriva continental. Arthur Holmes creía que un manto fluido poseía corrientes de convección creadas por el calor atrapado debajo de la superficie de la Tierra. Holmes planteó la hipótesis de que las corrientes de convección surgieron hacia la superficie y luego los continentes de drogas a través de la superficie.

Figura\(\PageIndex{10}\): Modelo de corriente de convección de Holmes. (Cortesía de USGS)

Figura\(\PageIndex{11}\): Mid-ocean Ridge (Cortesía USGS) (Haga clic en la imagen para agrandar)

A finales de la década de 1950 y principios de la década de 1960, la investigación oceanográfica estaba abriendo la última frontera en la Tierra, los misterios del fondo oceanográfico. Durante la década de 1950, los sismólogos mostraron que la actividad sísmica se concentró a lo largo del sistema montañoso continuo más largo de la Tierra, la cresta del océano medio. Conocido desde hace más de un siglo, el sistema de cordilleras oceánicas en el Océano Atlántico se eleva unos 6,500 pies sobre el fondo del océano circundante y se extiende por más de 37,500 millas (60,000 km) en todos los océanos del mundo. En la cresta del sistema de crestas se encuentra una depresión o grieta. Estas grietas son de aproximadamente 20 millas de ancho (30 km) y 6,500 pies (2,900 m) de profundidad y son un sitio donde la lava es expulsada al fondo del océano. El material más joven se encuentra cerca de la cresta con rocas de edad creciente más alejadas. Parece que la cresta oceánica es el sitio de propagación del fondo marino que conduce al movimiento de las placas. La clave para la propagación del fondo marino se encontró en las propiedades magnéticas de la roca tendida en el fondo marino.

Figura\(\PageIndex{12}\): Separación del fondo marino y franjas magnéticas

Los geocientíficos encontraron que a medida que se extruye material nuevo desde la cresta del océano medio hacia el fondo oceánico, la polaridad de las rocas se congela en el tiempo. Arrastrando un magnetómetro a través de la cresta, notaron que la polaridad registraba una serie de “volteretas” cuando la polaridad de las rocas se invirtió. Rayas paralelas de inversiones magnéticas a ambos lados de la cresta respaldaron evidencia de propagación del fondo marino. (Ver animación de formación de banda magnética - precaución archivo grande) (Para más detalles ver: North Cascades Geology - Sea Floor spreading” y Rayas Magnéticas y relojes de isótopos (USGS). Estas ideas preparan el escenario para futuras investigaciones que nos han dado una explicación plausible para el movimiento de la corteza y la deriva de los continentes propuestos por primera vez por Wegener.

Teoría Moderna del Movimiento de Placas y Deriva Continental

El movimiento de las placas litosféricas conocidas como deriva continental, se cree que es causado por la desintegración radiactiva de elementos en el núcleo y manto que producen calor. El calor a su vez crea corrientes de convección en el manto que “impulsan” las placas a lo largo de su trayectoria de movimiento. Cuando las placas chocan, las placas más pesadas y densas se sumergen debajo de placas de la corteza más livianas y menos densas a lo largo de las zonas A medida que la placa más pesada se mueve hacia abajo hacia el manto, el aumento de la temperatura y la presión impulsan el agua y otros fluidos volátiles (“deshidratación”) de la corteza oceánica. A una profundidad de 100 kilómetros (60 millas), los fluidos ricos en agua disminuyen el punto de fusión de la roca del manto haciendo que se derrita. El magma que lentamente se mueve hacia arriba y puede ser extruido sobre la superficie como lava (Figura\(\PageIndex{13}\)). Algunas placas se deslizan unas junto a otras, creando sismos, (Figura\(\PageIndex{13}\)) como lo que sucede a lo largo de la falla de San Andrés en California. En muchos lugares la corteza se está separando y alejando en direcciones opuestas, o divergiendo como sucedió para crear el Gran Valle del Rift de África.

Figura\(\PageIndex{13}\): Movimiento del fondo marino y tectónica de placas (Cortesía de USGS)

Figura\(\PageIndex{14}\): Distribución global de sismos y volcanes
(Cortesía de USGS)

Aunque muchos sismos aparentemente ocurren a lo largo de los límites de las placas, también pueden ocurrir lejos de los bordes de las placas. Una de las regiones sísmicas más conocidas es la Zona Sísmica de Nuevo Madrid ubicada en el Valle del Misisipi en el centro de Estados Unidos. Investiga la Zona Sísmica de Nuevo Madrid leyendo El valle del Mississippi - “Toda la Lotta Shakin' Goin' On”. Entonces regresa aquí para continuar.

Video: Tectónica de placas: Evidencia de movimiento de placas (Cortesía de Khan Academy)