Introducción. Los primeros geólogos que estudiaron la estructura interna de las cordilleras apreciaron que la mayoría estaban formadas por un complejo de fallas y pliegues, pero no pudieron explicar las causas de las fuerzas que las habían originado. El motivo es que carecían de los avances tecnológicos actuales y de los métodos de investigación indirecta utilizados hoy en día.

Una de las teorías que intentó explicar la formación de las cordilleras fue la teoría contraccionista que consideraba que como nuestro planeta perdía calor constantemente, se enfriaba, por lo que experimentaba una dismunición de volumen y, por lo tanto, la corteza sólida experimentaba una contracción continua, lo que generaba arrugas (plegamientos de estratos) y fracturas (fallas y diaclasas) de su superfície sólida, es decir generaba el relieve terrestre montañoso.

Otra de las teorías que intentó explicar la formación de las cordilleras fue la teoría del geosinclina, propuesta por los estadounidenses James Hall y James Dwight Dana en 1873, que consideraba que en los mares y océanos al lado de los continentes existían grandes cubetas de sedimentación (geosinclinales), que al acumularse inmensas masas de sedimentos (calizas, margas y arcillas principalmente) se hundían más y eso finalmente provocaba que los bordes de la cubeta se aproximaran y, al hacerlo, provocaban el plegamiento de los estratos si éstos eran deformable o su fractura (fallas) si eran rígidos, generándose así los relieves montañosos.

Otra de las teorías más revolucionarias y que tuvo un notable éxito fue la teoría de la deriva de los continentes, enunciada por el alemán Alfred Wegener en 1912, que planteaba la existencia de un supercontinente, al que denominó Pangea, que hace unos 200 millones de años se fracturó en los actuales continentes, los cuales empezaron a desplazarse hasta su posición actual. La imposibilidad de explicar que fuerza movía a los continentes hizo que no fuera aceptada.

Siguiendo la teoría de la deriva de los continentes, gracias al desarrollo de la geofísica, que permitió el conocimiento del interior del planeta, en la década de los años 60 se planteó la teoría de la tectónica de placas, que es la teoría actualmente aceptada.

Actividades a realizar. Lee las explicaciones sobre el Paleomagnetismo, Crecimiento de la corteza y Tectónica de placas y realiza el ejercicio "Test de respuesta múltiple 11". Después lee el texto sobre las Dorsales, las Colisiones de placas y las Fallas transformantes y realiza los ejercicios "Identificar las diferentes sectores de la tectónica de placas 11" y " Crucigrama 11".

1. El paleomagnetismo

La Tierra actúa como un inmenso imán, con un intenso campo magnético. Este campo magnético no es un campo estático residual, sino que se genera continuamente debido a las corrientes de hierro y niquel líquidos en el núcleo externo terrestre. Estos al circular constituyen una corriente eléctrica la cual genera el campo magnético terrestre, constituyendo así una gigantesca dinamo, la llamada geodinamo. El campo magnético terrestre presenta un Polo Norte y un Polo Sur magnéticos, fácilmente detectables con una brújula. El Polo Norte magnético se encuentra en el Ártico a unos 1.600km del Polo Norte geográfico y el Polo Sur magnético se encuentra en la Antártida a unos 2.860km del polo sur geográfico. Los polos magnéticos terrestres cambian de posición y actualmente lo hacen a una velocidad de unos 40kilómetros cada año. Desde un punto de vista magnético el Polo Norte magnético en realidad es un polo sur magnético ya que a él convergen las líneas de fuerza magnéticas y el Polo Sur magnético en realidad es un polo norte magnético ya que de él salen dichas líneas de fuerza magnéticas.

En las rocas existen minerales ferromagnético, es decir minerales de hierro que son capaces de magnetizarse y mantener su imantación. El más conocido es la magnetita (Fe3O4), que como su propio nombre indica, es un mineral que tiene propiedades magnéticas y, por ello, sus cristales se orientan según el campo magnético terrestre.

En el seno de los magmas hay pequeñas partículas de magnetita que se mueven desordenadamente debido al calor. Cuando el magma se enfría, se origina una roca ígnea en cuyo interior las partículas de magnetita se disponen alineándose con el campo magnético terrestre.

El geomagnetismo es la ciencia que tiene como objetivo principal el estudio del campo magnético de la Tierra, de su origen y de su variación a lo largo del tiempo. El magnetismo fósil o paleomagnetismo es el estudio del la evolución del campo magnético de la Tierra en el pasado. Este estudio se realiza analizando la orientación los cristales de magnetita existentes en las rocas magmáticas del pasado, pues en el momento de su formación se orientaron según la posición del polo magnético en dicho momento.

El hecho de que en algunos lugares existan rocas cuyas partículas de magnetita están orientadas hacia el Polo Sur geográfico, superpuestas a otras rocas cuyas partículas de magnetita están orientadas hacia el Polo Norte geográfico, indica que el campo magnético de la Tierra sufre inversiones periódicas. En los últimos 3,6 millones de años ha habido 9 inversiones de la posición de los polos magnéticos. Se considera que la causa de una inversión magnética es una alteración caótica en la circulación del hierro y niquel fundidos en el núcleo externo.

• Se denominan periodos de polaridad magnética normal, como la que tenemos en la actualidad, cuando el Polo Norte magnético se sitúa cerca del Polo Norte geográfico. Las rocas magmáticas formadas durante este periodo presentan sus cristales de magnetita orientados hacia el Polo Norte geográfico.
  
• Se denominan periodos de polaridad magnética invertida aquellos en que el Polo Norte magnético se sitúa cerca del Polo Sur geográfico. Las rocas formadas en este periodo presentan sus cristales de magnetita orientados hacia el Polo Sur geográfico.

2. El crecimiento de los océanos

El sonar es un sistema de detección del relieve basado en la emisión de sonidos de alta frecuencia bajo el agua y que funciona de forma similar al radar. La exploración de los fondos marinos mediante sonar ha permitido descubrir la forma de los fondos marinos y la profundidad a la que se encuentran, el accidente geológico más destacable es la presencia de largas y elevadas cadenas montañosas, denominadas dorsales oceánicas.

Al estudiar las rocas que constituyen las dorsales y los fondos oceánicos contiguos, se ha podido apreciar gruesas bandas de rocas magmáticas con la polaridad actual, alternadas con bandas de rocas magmáticas con polaridad inversa. También se ha podido comprobar que estas bandas rocosas estaban dispuestas simétricamente respecto al eje de la dorsal.

También se ha podido estudiar los sedimentos depositados en los fondos oceánicos, comprobándose que los situados en las zonas costeras contenían materiales mucho más antiguos que los encontrados en las proximidad de las dorsales.

Los dos descubrimientos anteriores han permitido explicar la expansión del fondo oceánico. Este se produce como resultado del crecimiento de la litosfera oceánica a partir del magma que sale constantemente a lo largo del eje de la dorsal, situado en el centro del océano. Al enfriarse este magma se originan rocas basálticas, cuya polaridad depende del campo magnético terrestre existente en dicho momento.

3. Tectónica global

El geofísico canadiense Tuzo Wilson fue el primero en proponer la teoría de la tectónica de placas en 1965. La hipótesis de la tectónica de placas o tectónica global, defiende que la litosfera se halla dividida en varios fragmentos que reciben el nombre de placas tectónicas. Estas placas flotan y se mueven sobre la mesosfera, empujadas por las corrientes de convección.

4. Placas tectónicas

La litosfera es la capa sólida y externa de la Tierra, situada sobre la mesosfera. Se halla dividida en varios fragmentos, llamados placas tectónicas o placas litosféricas, que pueden clasificarse en:

• Placas oceánicas. Son las que están constituidas exclusivamente por litosfera oceánica, es decir están formadas por corteza basáltica u oceánica y manto residua. Tienen un grosor medio de 65 km.
• Placas mixtas. Son las que presentan sectores de litosfera oceánica y sectores de litosfera continental. Esta última está formada por corteza granítica o continental sobre el manto residual. Tiene un grosor medio de 250 km.

Actualmente la litosfera se encuentra dividida en ocho grandes placas y aproximadamente una cincuentena de pequeñas placas.
Las placas tectónicas se comportan como fragmentos rígidos que, debido a su menor densidad, flotan sobre la mesosfera, y que se desplazan empujados por las corrientes de convección de magma de la mesosfera. Las velocidades de desplazamiento son muy lentas y en pocos lugares superan los 15 cm por año.

El movimiento de las placas y el contacto entre ellas da lugar a tres tipos de márgenes, límites o bordes de placa:

Margen divergente o constructivo. Es el sector por donde crece la placa tectónica debido al continuo aporte de rocas basálticas que se forman al enfriarse el magma proveniente de la corriente de convección magmática que asciende en estas zonas, que corresponden a la zona que se extiende a lo largo del eje de una dorsal.

Margen convergente o destructivo. Es el sector de la placa tectónica que, empujada por la corriente magmática de convección, choca con otra placa y se hunde en la mesosfera, en donde se funde y sus materiales se mezclan con los allí existentes.

Margen pasivo o de fricción. Es el sector de la placa tectónica que roza lateralmente con otra placa que se mueve en sentido contrario.

Test de respuesta múltiple 11

5. Las dorsales oceánicas y el valle del Rift

Las dorsales oceánicas son inmensas cordilleras de hasta 3.000 m de altura y 1.500 km de anchura que recorren longitudinalmente el fondo de los océanos. Estás dorsales poseen un relieve accidentado, con amplias laderas laterales y numerosas crestas que en su parte superior conforman un profundo y estrecho valle central a lo largo de toda la dorsal, que recibe el nombre de Rift. Se trata de una fosa tectónica originada por el hundimiento del terreno central al romperse en bloques que descienden de nivel (fallas directas).

La fosa tectónica está provocada por las corrientes de magma procedentes del manto, que al no poder salir fluyen en sentidos opuestos bajo la placa hasta agrietarla y dividirla en dos placas, provocando el hundimiento del terreno a lo largo de la fractura por la que sale el magma provocando erupciones. El magma, al enfriarse, origina rocas basálticas que se unen a las placas que se forman en este lugar haciéndolas crecer. Por tanto, el eje central de las dorsales es la zona de formación de litosfera de tipo oceánico y, por ello, del crecimiento y expansión del fondo oceánico. Es el lugar donde se forman, crecen y se separan en sentidos opuestos las dos placas tectónicas. En dicho proceso se pueden distinguir las siguientes etapas:

A) El contacto de las corrientes de convección que ascienden por la mesosfera provocan inicialmente la fusión de los materiales de la parte inferior de la litosfera que se vuelve más delgada, además su empuje provoca un abombamiento de la litosfera que finalmente acaba agrietándose.

B) Generalmente las corrientes de magma no pueden atravesar la litosfera y salir al exterior, por lo que se ven obligadas a moverse por debajo de la litosfera en sentidos opuestos generando así fuertes tensiones. Estas provocan el agrietamiento de la corteza, que acaba hundiéndose al producirse series de fallas directas que provocan la formación de una alargada fosa tectónica o rift. Un ejemplo de esta situación son los grandes lagos africanos (Victoria, Tanganica, Malawi, etc.).

C) El continuo arrastre, generado por la corrientes de magma, acaba rompiendo la litosfera a lo largo de la fosa tectónica en dos placas tectónicas. En el eje del rift tiene lugar una erupción fisural por la que mana magma basáltico, que inicia la formación de litosfera oceánica sobre la que se acumula agua originando lagos o mares de forma alargada. Un ejemplo de esta situación sería el Mar Rojo.

D) La formación continuada de litosfera oceánica permite que el fondo oceánico continúe expandiéndose, lo que provoca el alejamiento de los dos bloques continentales y el ensanchamiento del mar que los separa. Un ejemplo de esta situación sería el Océano Atlántico.

6. Colisión de placas

Dado que la forma y el tamaño de nuestro planeta se ha mantenido siempre estable, es imprescindible que existan zonas de destrucción de placas tectónicas, con una tasa de destruccción equivalente al crecimiento de placas que se produce en las dorsales.

En las zonas de colisión entre dos placas se produce un proceso de subducción en el que normalmente una de las placas se hunde bajo la otra y penetra en el manto, en donde sus materiales se funden y la placa comienza a deshacerse.

El avance de la placa es causada por dos fuerzas tectónicas, una que proviene del empuje de las dorsales meso-oceánicas producido por las corrientes de convección magmática y otra que proviene de la fuerza de tracción que genera el sector de la placa que, por su mayor densidad, se hunde en el manto.

Las zonas de colisión suelen ser regiones que se caracterizan por sufrir frecuentes terremotos, erupciones volcánicas y la formación de nuevas cadenas montañosas. Los terremotos se originan en hipocentros los cuales determinan un plano que coincide con la placa que se hunde y que se denomina plano de Benioff. Generalmente la placa suele hundirse formando un ángulo de unos 45º con la superficie.

Según los tipos de litosfera que colisionan se distinguen tres tipos de colisión entre placas:

• Colisión de un sector de litosfera oceánica con un sector de litosfera continental.
• Colisión de dos sectores de litosfera oceánica.
• Colisión de dos sectores de litosfera continental.

• Colisión de un sector de litosfera oceánica con un sector de litosfera continental. En este tipo de colisión se produce una subducción, en donde la litosfera oceánica basáltica, al ser más densa (3 g/cm3), se inclina hacia abajo y se introduce por debajo de la litosfera continental granítica, que es de menor densidad (2,7 g/cm3) y que, por tanto, tiende a mantenerse encima.

El avance de la litosfera oceánica no es constante pues es frenado por el rozamiento que ejerce la litosfera continental. La resistencia al movimiento de avance va acumulando tensión en la zona hasta que la placa logra vencerla y avanza bruscamente originando un terremoto o un maremoto (tsunamis). Al hundirse la litosfera oceánica en el manto produce profundas depresiones o fosas marinas, que pueden alcanzar los 11 km de profundidad.

A medida que la placa oceánica se introduce en el manto, los sedimentos que la cubren son retenidos por la placa continental, de forma que se van acumulando y plegando originando inmensos prismas de acreción, que pueden llegar a originar elevadas cordilleras.

Cuando la litosfera oceánica alcanza una profundidad en la que la temperatura es lo suficientemente elevada se funden parte de los materiales que arrastra formando masas magmáticas que ascienden a través de la litosfera hacia la superficie, donde originan elevados volcanes (estratovolcanes) caracterizados por tener erupciones explosivas.

Colisión de dos sectores de litosfera oceánica.

En este tipo de colisión también se produce una subducción, en la que una de las placas oceánicas se inclina y se desliza por debajo de la otra placa oceánica, llegando a penetrar en el manto. Estas zonas también se caracterizan por presentar una intensa sismicidad y vulcanismo. Los volcanes que se forman son muy altos, de paredes laterales muy empinadas y presentan erupciones de gran violencia. Algunos pueden llegar a emerger por encima del nivel del mar y originar islas volcánicas, que se disponen siguiendo una línea curva en forma de arco, por lo que se denominan arcos de islas. Dispuestas en paralelo a los arcos de islas, hay profundas fosas submarinas, que corresponden a las zonas de subducción.

• Colisión de dos sectores de litosfera continental.

En las colisiones entre dos sectores continentales de dos placas mixtas, dado que ambas presentan la misma densidad ninguna de ellas se hunde debajo de la otra, situación que se denomina obducción. El proceso se inicia tras la subducción de una litosfera oceánica de una placa mixta bajo una litosfera continental, y prosigue hasta que se hunde totalmente en el manto hasta desaparecer, lo que permite que colisionen dos sectores de litosfera continental. El continuo avance de las placas hace que el prisma de acreción acumulado y los materiales de la corteza continental de ambas placas se fracturen y plieguen originando intensas orogénesis.
Las zonas de obducción se caracterizan por la formación de inmensas cordilleras montañosas (denominadas cordilleras intracontinentales), una fuerte sismicidad causada por el continuo empuje de las placas y una escasa o nula actividad volcánica.

7. Las fallas transformantes

Las fallas transformantes se originan cuando los margenes pasivos de dos placas contiguas que se mueven en sentidos opuestos rozan lateralmente entre si. La fricción que se produce entre las dos placas impide el avance gradual y continuado acumulándose energía, cuando la energía acumulada supera la resistencia al avance se produce un deslazamiento brusco de las placas originándose un terremoto. Las fallas transformantes son abundantes en las dorsales oceánicas a las cuales cortan perpendicularmente, por lo que estas cadenas montañosas submarinas no forman una estructura lineal continua.

8. Vulcanismo y sismicidad en los márgenes de placa.

Las características que presentan las erupciones y terremotos relacionados con la tectónica de placas están fuertemente influenciados por el tipo de margen de placa en los que se producen.

Identificar las diferentes sectores de la tectónica de placas 11

Crucigrama11

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