2.4: Límites divergentes

En límites divergentes, a veces llamados límites constructivos, las placas litosféricas se alejan unas de otras. Existen dos tipos de límites divergentes, categorizados por dónde ocurren: las zonas de rift continentales y las crestas oceánicas. Las zonas de grieta continental ocurren en puntos débiles en la placa litosférica continental. Una cresta oceánica generalmente se origina en una placa continental como una zona de grieta que se expande hasta el punto de dividir la placa, con agua de mar llenando el hueco. Las piezas separadas continúan separándose y convirtiéndose en continentes individuales. Este proceso se conoce como rift-to-drift.

Rifting Continental

Figura\(\PageIndex{1}\): Fallo que ocurre en límites divergentes.

En lugares donde las placas continentales son muy gruesas, reflejan tanto calor de regreso al manto que desarrolla fuertes corrientes de convección que empujan el material del manto sobrecalentado contra la placa suprayacente, ablandándola. Las fuerzas tensionales creadas por este afloramiento convectivo comienzan a separar la placa debilitada. A medida que se estira, se vuelve más delgada y desarrolla grietas profundas llamadas extensión o fallas normales. Finalmente, las secciones de placa ubicadas entre fallas grandes caen en depresiones profundas conocidas como valles de grieta, que a menudo contienen bloques en forma de piedra angular de corteza descendente conocidos como grabens. Los hombros de estos grabens se llaman caballitos. Si solo cae un lado de una sección, se llama medio graben. Dependiendo de las condiciones, las grietas pueden crecer hasta convertirse en lagos muy grandes e incluso océanos.

Figura\(\PageIndex{2}\): El Triángulo de Afar (centro) tiene la cresta del Mar Rojo (centro a superior izquierda), cresta del Golfo de Adén (centro a derecha) y Rift de África Oriental (centro a inferior izquierda) forman una triple unión que están a unos 120° de distancia.

Si bien aparentemente ocurre al azar, la ruptura viene dictada por dos factores. La ruptura no ocurre en continentes con interiores más antiguos y estables, conocidos como cratones. Cuando se produce la ruptura continental, el patrón de ruptura se asemeja a las costuras de un balón de fútbol, también llamado icosaedro truncado. Este es el patrón de fractura superficial más común que se desarrolla en una esfera que se expande uniformemente porque usa la menor cantidad de energía [68].

Usando el modelo de balón de fútbol, el rifting tiende a alargarse y expandirse a lo largo de una costura particular mientras se esfuma en las otras direcciones. Estas costuras con poca o ninguna actividad tectónica se denominan brazos de grieta fallidos. Un brazo de grieta fallido sigue siendo un punto débil en la placa continental; incluso sin la presencia de fallas de extensión activas, puede convertirse en un llamado aulacogen. Un ejemplo de un brazo de grieta fallido es el Embayment del Valle del Mississippi, una depresión a través de la cual fluye el extremo superior del río Mississippi. Ocasionalmente, los brazos de grieta conectados se desarrollan simultáneamente, creando múltiples límites de ruptura activa. En lugares donde los brazos de la grieta no fallan, por ejemplo el Triángulo Afar, tres límites divergentes pueden desarrollarse cerca uno del otro formando una triple unión.

Figura\(\PageIndex{3}\): Imagen de la NASA de la Cuenca y Cordillera a caballo y captura a través del centro de Nevada.

Las grietas vienen en dos tipos: estrechas y anchas. Las grietas estrechas se caracterizan por una alta densidad de límites divergentes altamente activos. La Zona del Rift de África Oriental, donde el cuerno de África se aleja del continente, es un excelente ejemplo de una estrecha grieta activa. El lago Baikal en Rusia es otro. Las grietas amplias también tienen numerosas zonas de falla, pero se distribuyen en amplias áreas de deformación. La región de Cuenca y Cordillera ubicada en el oeste de Estados Unidos es un tipo de grieta amplia. La falla de Wasatch, que también creó la Cordillera de Wasatch en el estado de Utah, forma el límite divergente oriental de esta amplia grieta (Animación 1 y Animación 2).

Figura\(\PageIndex{4}\): La estrecha grieta de África Oriental.

Las grietas tienen sismos, aunque no de la magnitud y frecuencia de otros límites. También pueden exhibir vulcanismo. A diferencia del magma fundido que se encuentra en las zonas de subducción, el magma de la zona de rifa se crea por fusión por descompresión. A medida que se separan las placas continentales, crean una región de baja presión que funde la litosfera y la arrastra hacia arriba. Cuando este magma fundido alcanza la zona de grieta debilitada y plagada de fallas, migra a la superficie rompiendo la placa o escapando a través de una falla abierta. Ejemplos de volcanes jóvenes de la grieta salpican la región de Cuenca y Cordillera en Estados Unidos. La actividad de la zona Rift se encarga de generar algún vulcanismo único, como el Ol Doinyo Lengai en Tanzania. Este volcán hace erupción de lava que consiste en gran parte de carbonatita, un mineral de carbonato líquido relativamente frío [69].

América del Sur y África se agrietan, formando el Atlántico. Video de Tanya Atwater.

Crestas del Medio Océano

Figura\(\PageIndex{5}\): Progresión de la grieta a la cresta oceánica media.

A medida que avanza la actividad volcánica y la fisura, la litosfera continental se vuelve más máfica (ver Capítulo 4) y más delgada, con el resultado final transformando la placa debajo de la zona de ruptura en la litosfera oceánica. Este es el proceso que da nacimiento a un nuevo océano, al igual que el estrecho Mar Rojo surgido con el movimiento de Arabia lejos de África. A medida que la litosfera oceánica continúa divergiendo, se forma una cresta oceánica.

Las crestas oceánicas, también conocidas como centros de expansión, tienen varias características distintivas. Son los únicos lugares de la tierra que crean nueva litosfera oceánica. El derretimiento por descompresión en la zona de la grieta transforma el material de la astenosfera en la nueva litosfera, que rezuma a través de grietas en la placa oceánica. La cantidad de nueva litosfera que se crea en las crestas oceánicas es altamente significativa. Estos volcanes de grieta submarina producen más lava que todos los demás tipos de vulcanismo combinados. A pesar de esto, la mayor parte del vulcanismo de cordillera media oceánica permanece sin mapear porque los volcanes se encuentran en lo profundo del fondo del océano.

En casos raros, como algunas ubicaciones en Islandia, las zonas de grieta muestran el tipo de vulcanismo, propagación y formación de crestas que se encuentran en el fondo oceánico.

Figura\(\PageIndex{6}\): Edad de la litosfera oceánica, en millones de años. Observe las diferencias en el Océano Atlántico a lo largo de las costas de los continentes.

La característica de cresta es creada por la acumulación de material litosfera caliente, que es más ligero que la densa astenosfera subyacente. Este trozo de litosfera isostáticamente flotante se asienta parcialmente sumergido y parcialmente expuesto a la astenosfera, como un cubito de hielo flotando en un vaso de agua.

A medida que la cresta continúa extendiéndose, el material de la litosfera se aleja de la zona de vulcanismo y se vuelve más frío y denso. A medida que continúa propagándose y enfriándose, la litosfera se asienta en amplias franjas de topografía relativamente sin rasgos llamados llanos abisales con menor topografía [70].

Este modelo de formación de crestas sugiere que las secciones de la litosfera más alejadas de las crestas oceánicas serán las más antiguas. Los científicos han probado esta idea comparando la edad de las rocas ubicadas en varios lugares del fondo oceánico. Las rocas que se encuentran cerca de las crestas son más jóvenes que las que se encuentran lejos de cualquier cresta. Los patrones de acumulación de sedimentos también confirman la idea de propagación del fondo marino. Las capas de sedimentos tienden a ser más delgadas cerca de las crestas oceánicas, lo que indica que ha tenido menos tiempo para acumularse.

Figura\(\PageIndex{8}\): Extendiéndose a lo largo de varias crestas oceánicas, mostrando simetría de bandas magnéticas. Por Tanya Atwater.

Figura\(\PageIndex{9}\): Una progresión en el tiempo (siendo “a” primero y “c” último) que muestra un centro de expansión cada vez más ancho mientras registra cambios en el campo magnético de la Tierra.

Como se mencionó en la sección sobre paleomagnetismo y el desarrollo de la teoría tectónica de placas, los científicos notaron que las crestas del medio océano contenían anomalías magnéticas únicas que aparecen como bandas simétricas a ambos lados de la cresta. La hipótesis de Vine-Matthews-Morley [20] propone que estas inversiones alternas son creadas por el campo magnético de la tierra que se imprime en el magma después de que emerge de la cresta [71]. El magma muy caliente no tiene campo magnético. A medida que las placas oceánicas se separan, el magma se enfría por debajo del punto Curie, temperatura por debajo de la cual un campo magnético se bloquea en minerales magnéticos. Las inversiones magnéticas alternas en las rocas reflejan el intercambio periódico de los polos norte y sur magnéticos de la tierra. Este patrón paleomagnético proporciona un gran registro histórico del movimiento del fondo oceánico, y se utiliza para reconstruir la actividad tectónica pasada y determinar las tasas de propagación de crestas [72].

Video de la ruptura de Pangea y formación del Océano Atlántico norte. Por Tanya Atwater.

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Figura\(\PageIndex{10}\): Ventilación hidrotermal de fumador negro con colonia de gusanos tubulares gigantes (6'+).

Gracias a su geología distintiva, las crestas oceánicas albergan algunos de los ecosistemas más singulares jamás descubiertos. Las crestas suelen estar tachonadas con respiraderos hidrotermales, fisuras profundas que permiten que el agua de mar circule por las partes superiores de la placa oceánica e interactúe con la roca caliente. El agua de mar sobrecalentado vuelve a subir a la superficie de la placa, transportando gases y minerales disueltos, y pequeñas partículas. El agua hidrotermal emitida resultante parece humo negro bajo el agua.

Los científicos conocían desde hacía algún tiempo estas áreas geotérmicas en el fondo oceánico. Sin embargo, no fue sino hasta 1977, cuando los científicos que pilotaban un vehículo de inmersión profunda, el Alvin, descubrieron una próspera comunidad de organismos agrupados alrededor de estos respiraderos hidrotermales [73]. Estos organismos únicos, que incluyen gusanos de tubo de 10 pies de largo más altos que las personas, viven en la completa oscuridad del fondo oceánico privado de oxígeno y luz solar. Utilizan la energía geotérmica que proporcionan los respiraderos y un proceso llamado quimiosíntesis bacteriana para alimentarse de compuestos de azufre. Antes de este descubrimiento, los científicos creían que la vida en la tierra no podría existir sin la fotosíntesis, un proceso que requiere luz solar. Algunos científicos sugieren que este tipo de ambiente podría haber sido el origen de la vida en la Tierra [74], y tal vez incluso la vida extraterrestre en otras partes de la galaxia, como en la luna de Júpiter Europa [75].

Referencias

• 20. Frankel, H. El desarrollo, recepción y aceptación de la hipótesis de Vine-Matthews-Morley. Hist. Perno. Phys. Biol. Sci. 13, 1—39 (1982).
• 68. Sears, J. W., St. George, G. M. & Winne, J. C. Sistemas de grieta continental y magmatismo anorogénico. Lithos 80, 147—154 (2005).
• 69. Dawson, J. B., Pinkerton, H., Norton, G. E. & Pyle, D. M. Propiedades fisicoquímicas de las lavas de carbonatitas alcalinas:Datos de la erupción de 1988 de Oldoinyo Lengai, Tanzania. Geología 18, 260—263 (1990).
• 70. Davis, E. E. & Lister, C. R. B. Fundamentos de la topografía de las crestas. Planeta Tierra. Sci. A lett. 21, 405—413 (1974).
• 71. Cox, A., Doell, R. R. & Dalrymple, G. B. Reversiones del Campo Magnético de la Tierra. Ciencia 144, 1537—1543 (1964).
• 72. Atwater, T. & Molnar, P. Movimiento relativo de las placas del Pacífico y América del Norte deducido de la propagación del fondo marino en los océanos Atlántico, Índico y Pacífico Sur. en 13, 136—148 (Publicación de la Universidad de Stanford de..., 1973).
• 73. Corliss, J. B. et al. Aguas termales submarinas en la Grieta de Galápagos. Ciencia 203, 107321083 (1979).
• 74. Wächtershäuser, G. Evolución de los primeros ciclos metabólicos. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 87, 200—204 (1990).
• 75. McColom, T. M. Metanogénesis como fuente potencial de energía química para la producción primaria de biomasa por organismos autótroficos en sistemas hidrotermales en Europa. J. Geofys. Res. 104, 30729—30742 (1999).