GUIA DE REFORZAMIENTO

TEMA:TECTONICA DE PLACAS

                                           

                                        DINAMICA DE LA TIERRA

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. Paleontólogos 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 sismómetros 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.

            11.-      ¿Resume los puntos más relevantes de la Tectónica de placas?

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 astenósfera. 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, continentales y oceánicos, 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 félsicos (que significa de color claro) La corteza oceánica, por otra parte, es de composición basáltica. Los basaltos contienen minerales tales como olivino y plagioclasas 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 litósfera 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 Atlántico, 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 remplazando 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 subducción.

Las zonas de subducción 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 remplaza. El " anillo del fuego " alrededor de los márgenes del Océano Pacífico es debido exactamente a las zonas del subducción encontradas alrededor de los bordes de la placa del Pacífico.

La subducción también es la causa de la actividad volcánica en lugares como Japón: mientras que una losa va más profunda debajo de la placa que remplaza, 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 subducción.

A veces, cuando hay un límite convergente entre dos placas continentales, la subducción no puede ocurrir. Puesto que la corteza continental es más boyante, o menos densa, que la corteza oceánica, una placa no remplaza 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 Andrés 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 deslicen entre ellas.

¿CÓMO SE MIDE EL MOVIMIENTO DE LAS PLACAS DE LA TIERRA?
Nuestro planeta no es un cuerpo casi muerto como Marte. Su interior continúa muy caliente y actuando como verdadero motor de los cambios geológicos que afectan a su superficie.
La erosión borra las huellas de pasados acontecimientos, pero los volcanes y los terremotos continúan demostrando su actividad. Éstos además, proporcionan pistas sobre la estructura interna de la Tierra: si los situamos sobre un mapa veremos que su distribución no es aleatoria. Al contrario, la mayoría se encuentran siguiendo líneas de actividad bien definidas, zonas donde el material del manto terrestre sale a la superficie o donde grandes rocas de la corteza se desplazan produciendo movimientos sísmicos.

Diversidad de teorías
Aunque inicialmente controvertida, en los años sesenta surgió la teoría que sugiere que estas líneas de actividad son en realidad los márgenes de placas que se mueven sobre la superficie terrestre. Los científicos piensan que dicha superficie está compuesta por diversas placas de unos 80 kilómetros de espesor, las cuales se desplazan lentamente sobre una masa más fluida.

No está claro cuál es el motivo del movimiento de las placas, pero se sospecha que es debido a un fenómeno de convección. La materia del manto terrestre, más caliente, cuanto más cerca estuviera del núcleo, más ascendería empujando las placas, para volver a descender al enfriarse. Algo así pasa con el aire de la atmósfera.

Otra teoría alternativa sugiere que el fondo marino más antiguo, más frío y pesado, sería atraído por la gravedad con mayor fuerza que los fondos más jóvenes, provocando desplazamientos.

En todo caso, las placas cambian de posición, chocando entre ellas, y deslizándose unas debajo de otras. En estos puntos la actividad geológica es más intensa, provocando la aparición de montañas o de profundas simas.

Los continentes y el fondo de los océanos descansan sobre las placas. De esta manera, el desplazamiento modifica su aspecto.

Origen de los continentes
Hace 225 millones de años, aún existía un único continente denominado Pangea. Hoy en día, Pangea se ha fragmentado, el agua ha invadido las zonas bajas y la apariencia de la Tierra ha variado sustancialmente. Por supuesto, seguirá cambiando con el paso del tiempo.

Sin embargo, no ha sido fácil demostrar, que efectivamente las placas se están moviendo hoy en día, ya que el desplazamiento es muy lento y su medición muy complicada.

Sabemos que se ha producido en el pasado, porque de otro modo sería casi imposible explicar el por qué de la aparición de las montañas, la periódica actividad de los volcanes, los mencionados terremotos, o justificar las razones por las que los fósiles de animales prehistóricos que vivían en una misma zona se encuentran ahora distribuidos a lo largo de diversos continentes, pero hemos tenido que esperar a la llegada de la era espacial para poder constatar que efectivamente aún existe una tectónica de placas.

Precisión en las mediciones
Las velocidades barajadas para este fenómeno no suelen superar unos pocos centímetros al año, así que el grado de precisión en la medición de las distancias entre placas debe ser muy elevado. El uso de satélites es uno de los sistemas más precisos empleados en la actualidad, en sus dos modalidades, óptica y electrónica.

Los satélites geodésicos, el primero de los cuales, el ANNA-1B, fue colocado en órbita en 1962, sirven como puntos de referencia de dos o más lugares situados sobre la superficie terrestre. Basta con utilizar una cámara en dirección al satélite para obtener una imagen sincronizada de su paso sobre el bien conocido cielo estelar. La comparación de diversas imágenes procedentes de varios lugares de observación permite realizar cálculos de triangulación bastante aproximados.

Mayor precisión se obtiene utilizando señales de radio (teniendo en cuenta el efecto Doppler) o, sobre todo, rayos láser, que son enviados hacia el satélite para ser reflejados y retornar al punto de origen. El láser es apuntado hacia el vehículo y activado según un protocolo de tiempo predeterminado. Cuando se detecta el retorno del pulso mediante un dispositivo fotoeléctrico, es posible medir la distancia exacta entre el satélite y el punto de observación.

Este tipo de medidas se hace en condiciones de luminosidad ambiental adecuadas. Dos mediciones simultáneas desde dos puntos distintos permite determinar las coordenadas de uno de ellos respecto al otro y por tanto la distancia entre ambos.

Por ejemplo, situando dos puntos de observación a ambos lados de la falla de San Andrés, un lugar de contacto entre placas, se puede mantener un control periódico de su movimiento relativo.

Hay otros métodos de determinación de posiciones, como el archiconocido GPS, pero su grado de precisión para aplicaciones civiles es inferior. Para detectar movimientos de sólo 2 ó 3 centímetros al año se hacen necesarios medios más aptos, como el citado láser.

Movimiento tectónico
Variaciones tan pequeñas pueden parecer casi anecdóticas y poco demostrativas de un movimiento tectónico, pero la realidad es que a escala geológica tienen mucha importancia.

Así, el ritmo de separación de 2 centímetros al año entre América del Norte y Europa coincide con un recorrido de 4.000 km en un plazo de 200 millones de años (fecha en la que aún estaban en contacto), exactamente la anchura actual del océano Atlántico.

El movimiento tectónico no siempre implica una separación de continentes. Placas como la de la India/Australia y la Eurasiática están colisionando en estos momentos y levantando la cadena del Himalaya. En otros casos, las placas sólo se rozan, produciendo una importante actividad sísmica, ya que no se trata de un deslizamiento suave sino que a menudo es abrupto y súbito, debido a la enorme presión acumulada.

Para determinar qué puntos son más susceptibles de sufrir terremotos o volcanes, resulta fundamental la medición de los desplazamientos tectónicos con los medios actuales.

SISMOLOGÍA Y TECTÓNICA DE PLACAS

La ciencia que estudia los aspectos relacionados con la ocurrencia de temblores de tierra, terremotos o sismos se denomina sismología. Esta es una ciencia joven, puesto que gran parte de sus métodos e instrumentos de observación fueron desarrollados a lo largo del siglo XX. A pesar de esto, la sismología ha logrado avances notables. Quizá una de sus más valiosas contribuciones al entendimiento de nuestro planeta lo constituya su aportación a la llamada Tectónica de Placas.

Para esbozar esta teoría consideremos en primer lugar la estructura interna de la Tierra. En la figura 1 podemos ver esquemáticamente su constitución, mas adelante veremos como contribuyó la sismología a proporcionarnos este conocimiento.

El núcleo terrestre está compuesto en gran parte por elementos metálicos como el de fierro y el níquel. El manto terrestre tiene una composición a base de silicatos abundantes en potasio, sodio y calcio. El cascarón más externo de la Tierra, el cual comprende la corteza y parte del manto, con un espesor de aproximadamente 100 Km., parece comportarse como un cuerpo rígido "flotando" en el resto del manto en donde pueden presentarse movimientos como si se tratara de un fluido. Esta conducta semejante a la de un fluido tiene sentido solamente en tiempos geológicos, es decir, en tiempos del orden de millones de años.

cascarón exterior llamado litosfera no es continuo sobre la superficie de la Tierra. sino que está formado por diferentes "placas", que hacen contacto unas con otras, como los gajos de una pelota de fútbol. Las placas sufren movimientos relativos, debidos a fuerzas de origen aún no completamente conocido, aplicadas a lo largo de las mismas.

Como la superficie del planeta esta cubierta por las placas, el movimiento relativo entre ellas solo se logra si en algunos de los márgenes de las mismas se está creando nueva litosfera mientras que en otros márgenes algunas de ellas "cabalgan" o se enciman sobre otras; un proceso al que se conoce actualmente como subducción.

Debido a estos movimientos los continentes han variado su posición relativa a través del tiempo geológico y se cree que en un tiempo estuvieron todos reunidos en un gran continente llamado Pangea. Esto nos explica el ajuste que existe entre, por ejemplo, las costas de Sudamérica y África. La figura 3 nos muestra. la distribución geográfica de estas placas. Las zonas de creación de nueva litosfera se presentan como cordilleras submarinas y las zonas de subducción forman a menudo trincheras submarinas de gran profundidad. Podemos también notar que las diferentes placas no coinciden con los continentes y los océanos, sino que pueden tener corteza continental y oceánica.

No se sabe con certeza qué causa los esfuerzos que producen los movimientos de las placas, pero se cree que éstos son producidos por transferencia convectiva de calor, término que significa que el calor es llevado de un lugar a otro por el movimiento mismo del medio

Un ejemplo de este proceso, mas cercano a nuestra experiencia, ocurre cuando se hierve agua o cualquier otro líquido. El fluido más cercano a la fuente de calor se expande, se vuelve menos denso y tiende por lo tanto a subir a la superficie donde se enfría y es desplazado hacia el fondo por las nuevas parcelas ascendentes. De esta manera se establece un proceso continuo de ascenso y descenso del liquido en celdas permanentes formadas por las corrientes del fluido

    

  

Aunque el manto terrestre está compuesto por minerales, en su seno pueden presentarse corrientes de convección como en un líquido; pero como se ha mencionado, que esto solo tiene sentido en periodos de tiempo muy largos. Una manera de entender este proceso consiste en considerar un cierto volumen de roca. Si aplicamos a éste una tensión por un tiempo corto, la roca vuelve a su posición inicial es decir se comporta elásticamente. Si la tensión se aplica por un período prolongado de tiempo, la roca quedará deformada permanentemente, es decir la roca "fluye" plásticamente.

De esta manera podemos ver que el concepto de material rígido, elástico o fluido depende de las fuerzas y el periodo de tiempo en que le son aplicadas a un material. Incidentalmente, esto nos explica también los plegamientos en los estratos que observamos muchas veces en las rocas expuestas por los cortes hechos en las carreteras.

¿Cuál es la relación de este fenómeno con los temblores? En primer lugar notemos que en una zona de subducción el movimiento de una placa bajo la otra se realiza venciendo las fuerzas de fricción, generadas en el contacto entre ambas. A lo largo de este contacto, llamado zona de Wadati-Benioff(WB), el movimiento de una placa contra la otra tiene lugar discontinuamente, por "brincos". Es esto precisamente lo que genera los temblores en esas regiones. Para imaginar estos procesos pensemos en un bloque de cemento sobre una mesa

Usando el GPS para medir los terremotos

El GPS está siendo utilizado por los científicos para estudiar la deformación en curso de la corteza en California meridional causada por la falla de San Andrés y otras fallas en el área de Los Ángeles. La SCIGN mide los movimiento, a escala de milímetro, de la corteza entre los terremotos, y también registra el desplazamiento de estaciones durante terremotos, pero no mide las sacudidas reales de la tierra causada por un terremoto. Los terremotos se pueden medir en una variedad de maneras. Tradicionalmente, la dimensión del terremoto ha sido determinada por los varios métodos sismológicos, que examinan la magnitud de las sacudidas, que se relaciona directamente con la energía expulsada en un terremoto.

El GPS mide la magnitud del terremoto examinando la cantidad final que una estación se ha desplazado en un acontecimiento. Esto es hecho examinando la distancia total que una estación ha movido en un terremoto, comparando su posición antes del acontecimiento con su posición posterior al acontecimiento. Los científicos han encontrado que hay un lazo entre la cantidad de desplazamiento causada por un terremoto y su magnitud. Es usando la relación entre el desplazamiento y la magnitud por la que los científicos pueden medir la dimensión relativa de un terremoto usando GPS. El GPS no se utiliza para medir sacudidas reales de la tierra debido a la manera en que se recogen los datos.

Actividad: En un trabaja de equipo ( 5 alumnos) copia las preguntas en tu cuaderno y respóndelas.

                

1.                  ¿Cuál es la relevancia del mecanismo de convección en la dinámica

             interna y externa de la Tierra?

2.                  ¿Por qué se generan terremotos?

3.                  Caracterizar los distintos tipos de ondas generadas a partir de los

            terremotos.

4.                  ¿Dónde y por qué se genera el campo magnético terrestre?

5.                  ¿Qué son las zonas de subducción?

6.-        ¿Explica  cuales son las interacciones de las placas?

7.-        ¿A que se debe  la existencia del campo magnético terrestre?

               8..-        ¿Qué teoría explica el movimiento de las placas?

9.-       ¿De qué manera funcionan las corrientes de convección?

            10.-       ¿Que placas tectónicas son la causantes de los sismos en Chile?

             11.-      ¿Resume los puntos más relevantes de la Tectónica de placas?

NOTA: LOS CONTENIDOS TRATADOS SERAN EVALUADOS EN LA PRUEBA DE NIVEL