UD14 by Patricia González

UNIDADE DIDÁCTICA 14

TECTÓNICA DE PLACAS

1. PRIMEIRAS IDEAS As teorías que non aceptan o desprazamento continental denomínanse FIXISTAS. As que defenden esta mobilidade son as teorías MOBILISTAS. A comezos do século XX a xeoloxía estaba dominada pola teoría contraccionista, segundo a cal, a Terra primixenia estaba completamente fundida. A medida que se foi arrefriando, foron solidificando zonas máis profundas, o que suporía unha redución do seu volume. A codia, dilatada nun principio polo calor inicial, foise engurrando ao arrefriar. As cordilleiras serían esas engurras da codia. Os contraccionistas aceptaban os movementos verticais propostos pola isostasia, pero consideraban imposible os desprazamentos horizontais dos continentes. 2

1.1 PRIMEIRAS IDEAS MOBILISTAS A historia das ideas mobilistas está unida ao libro « El origen de los continentes y océanos» (Wegener, 1915), que defendía que os continentes desprazábanse. Wegener non foi o primeiro en falar da mobilidade continental, debeu verse influído por Taylor ao ler o seu extenso traballo (1910) onde expuña a hipótese sobre a mobilidade dos continentes.

1.2 TEORÍA DA DERIVA CONTINENTAL Para Wegener, todas as terras emerxidas estiveron unidas formando un supercontinente ao que chamou Pangea. O único océano que arrodeaba a Pangea chamouse Panthalassa. Os continentes actuais serían o resultado da división de Pangea e o desprazamento dos fragmentos que a integraban. Wegener aportou moitos datos que apoiaban a súa teoría: 3

a) Argumentos xeográficos A forma dos continentes, especialmente a cada lado do Atlántico (como África e Sudamérica), permitía encaixalos como as pezas dun quebracabezas. Para outros científicos este axuste era máis aparente que real, xa que existían solapamentos e ocos entre ditas pezas. Wegener argumentou que procesos como a erosión costeira e os cambios no nivel do mar impedían un axuste perfecto. A coincidencia é aínda maior se se teñen en conta non as costas actuais, senón os límites das plataformas continentais. b) Argumentos paleontolóxicos Wegener estudou a distribución de moitos fósiles, como Mesosaurus, un réptil que viviu nos ríos de Sudáfrica e Sudamérica hai 270 m.a. Wegener sinalou que se as ideas evolucionistas eran certas, non podía explicarse a existencia simultáneas das mesmas especies en lugares tan distantes. Era imprescincible que estiveran unidos no pasado. 4

c) Argumentos xeolóxicos Wegener analizou certas cordilleiras e outras formacións xeolóxicas a ambos lados do Atlántico e descubriu que existían cordilleiras da mesma idade e mesma clase de rochas. d) Argumentos paleoclimáticos Wegener descubriu que existían zonas na Terra con climas actuais moi diferentes dos que tiveron no pasado. Existen lugares que hoxe posúen clima tropical ou subtropical, pero que estaban cubertos de xeo fai 300 m.a. A existencia de tillitas (depósitos glaciares) da mesma antigüidade en lugares como a Antártida, India ou Australia, que hoxe teñen latitudes moi diferentes, demostra o anterior. Tamén existen rexións que no pasado tiveron clima tropical, o que favoreceu a formación de grandes xacementos de carbón, e que hoxe en día se atopan en climas moi fríos. 5

1.3 A CAUSA DOS DESPRAZAMENTOS Wegener non sabía con certeza que causaba o movemento dos enormes bloques, pero suxeriu que a forza centrífuga da Terra e a forza gravitacional do Sol e da Lúa poderían impulsalos pola codia oceánica. Os erros da súa teoría foron basicamente dous: - Os fondos oceánicos tamén se moven, ás veces xunto cos continentes e outras veces de forma autónoma. - As causas dos desprazamentos non eran esas. Holmes, un dos defensores da teoría de Wegener, aportou como causa da deriva continental a mesma que provocara previamente a expansión do fondo oceánico: as correntes de convección. Suxeriu que cando o material rochoso das profundidades do manto se quenta, perde densidade e ascende a superficie ,onde arrefría e afúndese, para posteriormente volver a quentarse e ascender de novo. A partir do estudo da topografía, o paleomagnetismo e a historia xeolóxica do fondo oceánico faise moito más atraíble a idea de Holmes. 6 O estudo dos fondos oceánicos proporcionou valiosos datos:

- Dorsais oceánicas. O océano Atlántico está percorrido de norte a sur por un relevo submarino que se eleva de 2 a 3 Km sobre as chairas circundantes e emerxe en Islandia. É a dorsal atlántica. Esta dorsal bifúrcase cara o Índico e o Pacífico, superando os 60 mil Km de lonxitude. A dorsal atlántica ten un suco central limitado a ambos lados por fallas normais, denominado rift. A pacífica non ten este rift central. - Distribución e escaseza dos sedimentos. No océano hai un continuo depósito de sedimentos, aínda que en cantidades moi pequenas. Pero os científicos atoparon espesores da codia oceánica moito menores dos esperados. - Xuventude da codia oceánica. Nos fondos mariños os sedimentos atópanse situados seguindo os principio de superposición de estratos: é máis antigo canto máis profundo. En cada zona, a idade dos máis antigos coincide coa a do basalto situado baixo deles. É a idade da codia nese lugar. Nas cuncas oceánicas repítense tres datos: • Nas dorsais os basaltos formáronse no último millón de anos. • A idade dos basaltos aumenta ao afastarnos da dorsal. • Esa idade non supera os 180 m.a. Que pasou cos fondos máis antigos?? 7

2. O NACEMENTO DA TECTÓNICA DE PLACAS A partir de 1961 xorden novos datos e propostas que apuntan cara o mobilismo: - En 1962, Hess propón que as dorsais oceánicas son centros formadores de nova codia oceánica. - Un ano máis tarde, Vine e Matthews desenvolven a idea de Hess baseándose en datos paleomagnéticos. - Despois Wilson introduce o termo placa para referirse aos grandes bloques de litosfera que se moven de forma unitaria. - En 1967, Morgan e Le Pichon fan un desenvolvemento completo da nova teoría mobilista: a TECTÓNICA DE PLACAS. 8

3. A DORSAL E A SÚA DINÁMICA

As dorsais oceánicas son grandes elevacións submariñas nas que se produce nova litosfera oceánica a partir de materiais magmáticos procedentes do interior terrestre. Os materiais así producidos, afástanse a un e outro lado da dorsal.

3.1 TEORÍA OCEÁNICO

EXTENSIÓN

FONDO

O basalto da codia oceánica amosa unha magnetización en bandas paralelas ao eixe da dorsal, que alternativamente teñen polaridade normal (a actual) e polaridade invertida. O seu estudo amosa que os polos norte e sur do campo magnético terrestre intercambiáronse moitas veces, pero descoñécese a causa destes cambios. O bandeado magnético descuberto por Vine e Mathews confirmaba a teoría da extensión do fondo oceánico elaborada por Hess, segundo a cal, nas dorsais orixínase nova litosfera oceánica a partir de materiais do manto terrestre. 9

Esta teoría explica: - A distribución dos sedimentos nas concas oceánicas. - O aumento da idade dos fondos oceánicos ao afastarse da dorsal. - A distribución do bandeado magnético na codia oceánica. - A importante actividade volcánica que hai nas dorsais. - A actividade sísmica nas dorsais: terremotos de foco superficial, pero moi frecuentes.

3.2 POR QUE SE AFUNDE A CODIA OCEÁNICA? A teoría da extensión do fondo oceánico explica o funcionamento da dorsal. Explica por que os materiais que a compoñen son actuais e por que a idade das rochas aumenta a medida que nos afastamos dela. Pero, por que non hai fondos oceánicos de idades superiores aos 180 m.a.? Porque se afundiron. A SUBDUCCIÓN é o proceso polo cal a litosfera introdúcese no interior terrestre como consecuencia do incremento da súa densidade. Observamos que no eixe da dorsal a litosfera é moi fina. Baixo este, acádanse temperaturas de 1000ºC a 2 Km de profundidade. Lonxe da dorsal, a litosfera está máis fría, é máis densa e atópase a maior profundidade. A medida que envellece, a litosfera faise máis grosa e incorpora máis manto superior. Cando a litosfera ten entre 80 e 100 m.a. a súa densidade media comeza a superar a do manto situado baixo dela. De todo isto deducimos que esas temperaturas fan que a dorsal se eleve 2 ou 3 Km sobre os fondos, xa que as rochas se dilatan e fanse menos densas. 13

A litosfera arrefriase en contacto coa auga do océano, reduce a súa densidade e diminúe a súa elevación. Este afundimento, ou subsidencia, producido polo arrefriamento progresivo da litosfera denomínase subsidencia térmica. Todo aumento de grosor da litosfera, tradúcese nun aumento da súa densidade media, pois incorpora manto litosférico frío e este é máis denso que o sublitosférico. A litosfera oceánica tenderá a afundirse. A subducción non se produce inevitablemente cundo esta litosfera alcanza os 100 millóns de anos, senón que pode retrasarse ata os 160 ou 180 m.a., xa que o manto sublitosférico, aínda que quente e dúctil, é sólido, polo que diciculta o afundimento. 14

4. ZONAS DE SUBDUCCIÓN As zonas de subducción son lugares nos que se destrúe litosfera. Esta destrución faise a un ritmo tal que, a escala planetaria, equilibra a cantidade de litosfera xerada nas dorsais.

TIPOS DE SUBDUCCIÓN As zonas de subducción sitúanse nos límites entre dúas placas litosféricas que teñen un movemento converxente. En función dos tipos de litosferas implicadas diferenciamos 3 situacións: a) Converxencia continental- oceánica: límite entre Suramérica e o océano Pacífico. A codia oceánica subduce baixo a codia continental. b) Converxencia oceánica- oceánica: como o límite entre o pacífico e as illas de Xapón. Litosfera oceánica subduce baixo litosfera oceánica. c) Converxencia continental- continental: como a cordilleira do Himalaia. A placa que subduce ten un tramo oceánico e, tras el, outro continental. Unha vez que subduciu toda a litosfera oceánica, prodúcese a colisión dos dous continentes (Obducción). 15

CARACTERÍSTICAS DAS ZONAS DE SUBDUCCIÓN

1. Coexisten dous relevos moi pronunciados: un negativo, a fosa oceánica, e un positivo, a cordilleira ou o arco insular. 2. Son as zonas con maior actividade sísmica do planeta. Nelas hai terremotos de foco superficial (<70 Km), intermedios (foco entre 70- 300 Km) e profundos (o foco sitúase entre 300- 660 Km). 3. Teñen actividade magmática. A litosfera oceánica que subduce está fría e contén auga, pero o rozamento coa codia continental aumenta a temperatura, e a auga baixa o punto de fusión dos minerais. Prodúcese unha fusión parcial da rocha. 16

EXERCICIOS: Pรกxina 280, exercicio 10 Pรกxina 281, exercicios 11 e 12 Pรกx 283, exercicio 14

5. LÍMITES TRANSFORMANTES Ademáis de dorsais e zonas de subducción, as placas litosféricas poden ter outro tipo de marxe: fallas transformantes. Nelas prodúcese un desprazamento lateral dunha placa con respecto a outra. Neles nin se crea nin se destrúe litosfera, por iso considerámolos límites conservativos. Hai 2 tipos de bordes conservativos: 1. Fracturas que acomodan o espazo entre placas continentais, que se moven lateralmente unha con respecto a outra. É o caso da falla de San Andrés, en California. 2. Fallas que cortan transversalmente ás dorsais oceánicas, producindo un desprazamento lateral da dorsal de ata varios centos de Km. Os bordes conservativos non presentan vulcanismo asociado, pero si sismicidade. Son frecuentes os terremotos, aínda que só aqueles de foco somero. Este tipo de bordes non teñen un relevo característico. 19

EJERCICIOS 13, 14 Y 15 PÁGINA 283. 22

6. TECTÓNICA: UNHA PERSPECTIVA GLOBAL A Teoría da Tectónica de placas relaciona e inclúe dentro da dinámica global do planeta procesos como a orixe dos volcáns, a formación de cordilleiras, a orixe e distribución dos terremotos ou os cambios na distribución de terras e mares. A Tectónica sinala que a litosfera móvese, e explica cales son as causas e as consecuencias destes movementos. Podemos resumir esta teoría nos seguintes puntos básicos: 1. A litosfera atópase dividida nun conxunto de fragmentos ríxidos denominados placas. As placas son anacos de litosfera cun grosor entre 50-200 km e posúen unha extensión superficial moi variable. A maioría delas son mixtas (conteñen litosfera continental e oceánica). Existen 7 grandes placas: Euroasiática, Africana, Indoaustraliana, Pacífica, Norteamericana, Suramericana e Antártica. Entre elas sitúanse algunhas placas de tamaño medio, como Nazca, Caribe ou Cocos, así como decenas de microplacas, como a das Azores. 23

2. Os bordes de placas litosféricas poden ser de tres tipos: a) Diverxentes: son as dorsais. Xérase nova codia oceánica. b) Converxentes: son as zonas de subducción. Neles destrúese litosfera. c) Conservativos: son as fallas transformantes. Non se crea nin se destrúe litosfera. Unha placa desprázase lateralmente sobre outra. 3. As placas litosféricas desprázase sobre os materiais dúctiles do manto sublitosférico. Fano a unha velocidade de 112 cm/ano, seguindo distintas direccións. Entre placas non hai ocos, por iso o movemento dunha afecta ás que a rodean, provocando afastamento ou aproximación de continentes e, incluso, colisións entre eles. Así, os límites de placas son as zonas máis activas do planeta. Neles orixínanse cordilleiras e a maior parte dos terremotos e volcáns. 4. Os movementos de placas son causados pola enerxía térmica do interior terrestre e a enerxía gravitatoria. A enerxía térmica impulsa as correntes de convección do interior terrestre e permite a existencia dun manto dúctil baixo a codia. A enerxía gravitatoria é a responsable de que se produza a 24 subducción.

5. A litosfera oceánica é renovada continuamente, mentres que a continental ten un carácter máis permanente. Así, non existe codia oceánica de máis de 180 m.a., mentres que na codia continental atopamos rochas de máis de 4000 m.a. 6. Ao longo da historia da Terra cambiou a posición, a forma e o tamaño das placas litosféricas, e tamén o seu número. Todo isto queda perfectamente explicado no CICLO DE WILSON. A litosfera continental é máis grosa que a oceánica e non dispón de zonas, como as dorsais, a través das cales poda evacuar a calor do interior terrestre. Un supercontinente actúa como unha manta que dificulta a perda de calor xerado pola desintegración de elementos radiactivos, así como o transmitido desde o núcleo. A acumulación de calor baixo o manto orixina penachos térmicos que irrumpen na superficie orixinando un punto quente ou hot spot. Aquí comeza o ciclo de Wilson. 25

Os puntos quentes elevan en determinados lugares a litosfera e adelgázana, ata que se racha e rompe deixando escapar magma e orixinándose un gran val con actividade volcánica, o rift continental. (Esta é a situación actual do Val do Rift en África, a zona dos grandes lagos). Co depósito de magma a ambos lados do val do rift comeza a formarse codia oceánica, que separa os fragmentos continentais. Coa separación, o rift vai sendo invadido polo mar e transformándose nunha dorsal oceánica. Os continentes quedan separados por unha pequena conca oceánica. Este é o caso do actual Mar Rojo. O proceso continua e os continentes sepáranse progresivamente. A conca oceánica faise máis ancha e a dorsal ben desenvolvida. É o caso do Océano Atlántico actual. Cando a conca acada certo tamaño, os bordes de contacto cos fragmentos continentais vólvense fríos e densos e afúndense baixo os continentes, xerándose unha zona de subducción. Aquí prodúcese unha cadea montañosa que bordea o continente (Andes). A codia oceánica desprázase desde a dorsal ao borde destrutivo como unha cinta transportadora, polo que a conca oceánica deixa de crecer. (Caso do océano Pacífico).

Dado a forma esférica da Terra, outras dorsais empurran aos continentes en sentido contrario, co cal a conca oceánica faise máis estreita, como ocorre no mar Mediterráneo. Finalmente, ao desaparecer a conca oceánica, as dúas masas continentais chocan (obducción) orixinándose un continente único, e na sutura de unión fórmase unha cordilleira, como a do Himalaia. O supercontinente impide a liberación de calor, comezando así un novo ciclo. Isto ocorreu varias veces ao longo da historia da Terra. Ocorre, segundo algunhas hipóteses, cada 400-500 m.a.

7. A TECTÓNICA NA ACTUALIDADE Desde 1960 foron moitas a s investigacións realizadas e os novos datos aportados. Algúns confirmaron aspectos clave da Tectónica, outros introduciron axustes. Confirmouse que: A) Aumenta a idade dos fondos oceánicos a medida que nos afastamos da dorsal. B) Existen zonas nas que a litosfera oceánica vella e fría introdúcese no manto. (A tomografía sísmica permitiu ver eses enormes bloques que se afunden). C) As placas litosféricas móvense.

Cambios na Tectónica clásica: A)O rift central so o teñen as dorsais lentas, é dicir, aquelas que xeran menos litosfera oceánica. Hai outras dorsais, como a do Pacífico, moito máis rápidas, que carecen de rift. B)O magma que alimenta á dorsal ten unha raíz máis superficial do esperado. So nos puntos quentes o magma é de procedencia profunda. A tomografía sísmica amosa penachos térmicos, formados por rochas quentes que parten da capa D’’ e ascenden lentamente cara a base da litosfera. Alí actúan como un soplete que perfora a litosfera e xera actividade magmática. Islandia ou Hawai son manifestacións en superficie deses penachos térmicos. C)As placas que subducen poden acadar a base do manto. Probablemente a capa D’’ estea formada por fragmentos de vellas capas. Alí, en contacto co núcleo son requentadas e inician o seu ascenso. D)O concepto de ASTENOSFERA queda en desuso. Para os pais da Tectónica a clave da dinámica litosférica residía nunha capa que se estendía desde a base da litosfera ata a base do manto superior, que chamaron astenosfera. Nela, as rochas estarían parcialmente fundidas e iso permitiría as correntes de convección, con rama ascendente nas dorsais e rama descendente nas zonas de subducción. 33

OBSOLETO!!!!

Pero hoxe sabemos que isto non é así: - A convección non se limita ao manto superior, senón que inclúe tamén o manto inferior. - A convección segue un percorrido moito máis caótico: os tramos descendentes están marcados polas zonas de subducción, pero os ascendentes son máis locais e parecen coincidir cos penachos térmicos. (Aínda hai dúbidas sobre os detalles do proceso convectivo). E) En 1970 considerábanse as correntes d convección da astenosfera o motor do movemento das placas. Hoxe sabemos que a enerxía térmica do planeta é esencial na dinámica terrestre, e o papel da enerxía gravitatoria é determinante. Esta intervén a través de dous mecanismos: - A maior altura da dorsal e a subsidencia térmica favorecen a escorredura da litosfera oceánica, afastándose da dorsal. - A litosfera subducida é lenta e fría e as presións dominantes no manto fana aínda máis densa. Así, o extremo da placa que subduce tira da parte superficial da placa e a arrastra. Por todo isto, a SUBDUCCIÓN sería a causa do movemento superficial das placas. Aínda hoxe, a causa dos movementos segue xerando dúbidas. 35

FIN COMEZAMOS ACTIVIDADES DAS FOTOCOPIAS.