Tectonica de placas

Tectónica de Placas. Antonio Arenal

TECTÓNICA TECTÓNICA DE PLACASDE PLACAS

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ANTECEDENTES DE LA TECTÓNICA DE PLACAS:ANTECEDENTES DE LA TECTÓNICA DE PLACAS:LA DERIVA CONTINENTALLA DERIVA CONTINENTAL

• Enunciada en 1922 por Alfred WegenerEnunciada en 1922 por Alfred Wegener, meteorólogo alemán. En un principio la teoría fue rechazada por la “geología oficial”.• Primera gran teoría horizontalistaPrimera gran teoría horizontalista. Origen en el encaje evidente de las costas atlánticas de África y Sudamérica. Postula que todos los continentes estuvieron unidos y han ido desplazándose, derivando, hasta su situación actual• Pruebas y argumentos a favorPruebas y argumentos a favor

• GeográficosGeográficos: encaje de costas en continentes hoy separados• GeológicosGeológicos: correlación de cinturones orogénicos• PaleontológicasPaleontológicas: flora y fauna permo-carbonífera. Lystrosaurus, Mesosaurus. Anillos de crecimiento…• Distribución biogeográfica actualDistribución biogeográfica actual: Dipnoos, aves corredoras, crocodilianos, oligoquetos, marsupiales y lemúridos…• PaleoclimáticosPaleoclimáticos: presencia de tillitas, carbón, arrecifes coralinos…de la misma época en continentes hoy separados.

• No explica los mecanismosNo explica los mecanismos y fuerzas responsables del desplazamiento

• Suponía lisos los fondos oceánicos• Explicaba los desplazamientos por la fuga polar, el efecto de las mareas y la fuerza centrífuga



TECTÓNICA DE PLACASTECTÓNICA DE PLACAS

A partir de los años 60. Consecuencia de la deriva A partir de los años 60. Consecuencia de la deriva continentalcontinental, pero con un espíritu globalizador: interpreta la práctica totalidad de los fenómenos internos y algunos externos. Destacan los norteamericanos Hess, Morgan, Bird y el canadiense Tuzo Wilson; los británicos Bullard, Vine, Matthews y Mackenzie y el francés Le Pichon.

Se fundamenta enSe fundamenta en:

1. La existencia de litosfera dividida en unos bloques de comportamiento rígido llamados placas litosféricas.

2. La litosfera se recicla. Las placas tienen su origen en el Manto terrestre y en él, también se destruyen.

3. Las placas se mueven e interaccionan entre sí dando lugar a los orógenos, los volcanes y los terremotos además de a otros fenómenos geológicos como son el magmatismo, el metamorfismo o variaciones geográficas, biogeográficas o climáticas.



PRUEBAS DE LA TECTÓNICA DE PLACASPRUEBAS DE LA TECTÓNICA DE PLACASPruebas y argumentosPruebas y argumentos •Los de la deriva continentalLos de la deriva continental: Geográficos, geológicos, paleontológicas, distribución biogeográfica actual, paleoclimáticos….•Pruebas oceánicas:Pruebas oceánicas: demuestran que la corteza oceánica se crea en las dorsales de forma continua y que los continentes se van separando poco a poco.

•Edad de las rocas del fondo oceánico: < 180 m.a.•Relieve complejo: 70000 km de dorsales, fosas…•Sismicidad (por esfuerzos tensionales) en las dorsales. Baja

velocidad de las ondas sísmicas.•Edad de los basaltos del fondo oceánico: son más antiguos hacia

el continente y los de la misma edad se localizan a la misma

distancia, son simétricos, respecto al eje de la dorsal.•Bandeado paleomágnético simétrico respecto a la dorsal•El espesor de los sedimentos pelágicos es mínimo en la dorsal

crece hacia el continente.•Medida directa de la velocidad de expansión del fondo oceánico


Edad del fondo oceánico. En rojo el más joven, junto a las dorsales, por ejemplo en la centroatlántica. En azul el más antiguo, por ejemplo, junto a las costas norteafricana y norteamericana.


PRUEBAS DE LA TECTÓNICA DE PLACASPRUEBAS DE LA TECTÓNICA DE PLACAS

PALEOMAGNETISMOPALEOMAGNETISMO Y EXPANSIÓN DE LOS OCÉANOSY EXPANSIÓN DE LOS OCÉANOS

•Campo magnéticoCampo magnético terrestre. Carácter bipolar, variable en el tiempo: Polaridad, intensidad, inclinación y declinación magnéticas.

•PaleomagnetismoPaleomagnetismo

• Magnetismo remanente (polaridad, inclinación…)

• Calculo de paleolatitudes

• Calculo de la posición del polo para una edad determinada.

• Paleopolaridades: bandeado magnético simétrico a ambos lados de las dorsales.



DISTRIBUCIÓN GEOGRÁFICA DE LAS PLACAS TECTÓNICASDISTRIBUCIÓN GEOGRÁFICA DE LAS PLACAS TECTÓNICAS

- - Placa EuroasiáticaPlaca Euroasiática - Placa Norteamericana- Placa Norteamericana- Placa Sudamericana- Placa Sudamericana - Placa Africana- Placa Africana- Placa Indoautraliana- Placa Indoautraliana - Placa Antártica- Placa Antártica- Placa Pacífica- Placa Pacífica - Placa de Nazca- Placa de Nazca

•Placas menoresPlacas menores:• Adriática, Helénica (Egea), Turca, Iraní (Persa) y

Arábiga (Entre las placas Euroasiática, Africana e Indoaustraliana).• Filipinas, Fiji, Salomón y Bismark (En relación con las

placas Euroasiática, Indoaustraliana y Pacífica).• Gorda (entre la Pacífica y la Norteamericana).• Cocos y Caribe (en los contactos de las placas

Pacífica, Nazca, Norteamericana y Sudamericana).• Y otras placas sin confirmar como son la China,

África Oriental, Ibérica, Alborán...



LÍMITES DE PLACAS: BORDES CONSTRUCTIVOSLÍMITES DE PLACAS: BORDES CONSTRUCTIVOS

Dorsales oceánicasDorsales oceánicas: expresión topográfica de estos bordes. 75000 km de dorsales.

Dorsal típicaDorsal típica (Medioatlántica): Dos alineaciones montañosas más un rift (fosa limitada por fallas normales) en el eje central.

•Elevados flujo y gradiente geotérmico. A veces con surgencias de agua caliente. Sismicidad de foco poco profundo.

•Altura desde el fondo: 2500-3500 m

•Anchura total: 1000-3000 km

•Rift: 20-30 km ancho y varios cientos de m de profundidad. Se producen pilow lavas

•Las dorsales rápidas no tienen rift y son frecuentes las coladas de lavas muy fluidas.



BORDES CONSTRUCTIVOSBORDES CONSTRUCTIVOS

LA LITOSFERA OCEÁNICALA LITOSFERA OCEÁNICA

•Se genera en las dorsalesSe genera en las dorsales

•Estructura Estructura

•Se conoce por métodos sísmicos, sondeos y el estudio de ofiolitas (probables fragmentos de litosfera oceánica incorporados al continente en zonas de subducción)

• NIVEL 1NIVEL 1. Capa de sedimentos silíceos de radiolaritas de aprox. 0,5 km de espesor medio. Más gruesa cuanto más antigua y más alejada de la dorsal.

• NIVEL 2NIVEL 2. Zócalo basáltico de unos 2 km de espesor formado por coladas laminares de, espilitas y lavas almohadilladas intercaladas en la parte superior, y un complejo basal (enjambre) de diques laminares basálticos.

• NIVELNIVEL 3. Gabros bandeados y rocas intrusivas básicas, dunitas y peridotitas.

• RESTORESTO formado por rocas ultrabásicas de tipo peridotítico. Comportamiento ductil

• A medida que la litosfera creada se separa de la dorsal se hace cada vez más densa y más gruesa.


1. Cámara magmática

2. Sedimentos

3. Lavas almohadillas

4. Diques basálticos

5. Gabros en capas

6. Dunitas y peridotitas

ESTRUCTURA VERTICAL DE LA LITOSFERA OCEÁNICA


BORDES CONSTRUCTIVOSBORDES CONSTRUCTIVOS

Origen y evolución de las dorsales. Fractura continental y Origen y evolución de las dorsales. Fractura continental y formación de corteza oceánica.formación de corteza oceánica.

1.1. Ascensión de un magmaAscensión de un magma en un punto caliente. Puede ser en el fondo oceánico (no crea ningún tipo de simetría) o debajo de un continente.

2.2. AbombamientoAbombamiento y adelgazamiento de la litosfera continental. Fracturación según un sistema de tres ejes radiales.

3.3. Formación del rift continentalFormación del rift continental (relieve con un graben central) con frecuente vulcanismo y sedimentos continentales.

4.4. Descompresión adiabáticaDescompresión adiabática en la zona de la fractura que provoca la fusión y ascenso de materiales del manto al fondo del rift (se inicia la creación de nueva corteza oceánica)

5.5. Subsidencia e invasiónSubsidencia e invasión por el agua del mar hasta abrir un nuevo océano.


BORDES DESTRUCTIVOSBORDES DESTRUCTIVOS

ZONAS DE SUBDUCCIÓNZONAS DE SUBDUCCIÓN

• La litosfera oceánica se destruye en las zonas de subducción

• La parte externa de las zonas de subducción se caracteriza por presentar fosas oceánicas (expresión topográfica de las zonas de subducción) y arcos insulares.

• En el interior, el plano inclinado teórico a favor del cual se produce la subducción recibe el nombre de plano o zona de Benioff.

• Benioff está delimitado por los hipocentros de los terremotos que se producen. Los focos son más profundos a medida que nos alejamos del borde, hacia el interior, de la placa pasiva.

• En los bordes destructivos el magmatismo puede ser toleítico (origen poco profundo), calcoalcalino y potásico (zonas más profundas).

• Debido al incremento de la presión y de la temperatura con la subducción, hay un metamorfismo regional amplio, bien desarrollado y diferenciado.




FOSAS OCEÁNICAS Y ARCOS INSULARESFOSAS OCEÁNICAS Y ARCOS INSULARES

Fosas oceánicasFosas oceánicas

•Son las zonas más profundas del fondo oceánico.

•Perfil en V. Anchura, 40-120 km. Longitud, 500-4500 km. Sedimentos de origen continental, de la erosión de los arcos-isla o de ambos.

Arco-isla o arcos insularesArco-isla o arcos insulares

•Son grupos (en forma de arco) de islas de origen volcánico asociadas a las fosas oceánicas. Formados por material volcánico y plutónico, y sus sedimentos.

•Separados del continente por unas cuencas oceánicas, llamadas cuencas marginales o cuencas tras arco (“back arc basins”) de hasta 2.000 km de anchura, compuestas por litosfera oceánica joven.

•Se localizan en márgenes continentales, y en subducciones entre dos placas oceánicas.



ZONA DE BENIOFFZONA DE BENIOFF

• Interpretación geofísica de la subducción

• Plano según el cual la placa se hunde en el Manto donde funde

• Se detecta por la alta densidad de focos sísmicos que se distribuyen a lo largo de la superficie

• La profundidad de los hipocentros aumenta hacia el interior de la placa pasiva y disminuye hacia la que subduce

• El ángulo de subducción varía entre los 30-80º

• Velocidad de subducción variable: zonas lentas y rápidas

• Los terremotos que se detectan son de tres tipos:

•Tensionales en la zona superficial

•Cizallamiento en las intermedias

•Compresivo en las zonas más profundas

• A partir de los 670 km no se producen terremotos



TIPOS DE SUBDUCCIÓNTIPOS DE SUBDUCCIÓN

OCEÁNICA-CONTINENTALOCEÁNICA-CONTINENTAL•La placa que subduce es la oceánica (más densa, delgada y plástica) bajo la continental (más gruesa y menos densa).•Importante deformación tectónica, magmatismo y metamorfismo. •Crecimiento de la corteza continental por acreción•Andes y Montañas Rocosas

CONTINENTAL-CONTINENTALCONTINENTAL-CONTINENTAL•Al consumirse la parte oceánica de una litosfera mixta se produce la colisión de las masas continentales•Elevaciones importantes, fallas inversas, fuerte magmatismo y metamorfismo regional. A veces formación de complejos ofiolíticos.•Himalaya

OCEÁNICA-OCEÁNICAOCEÁNICA-OCEÁNICA•Similar a la oceánica-continental•Grandes fosas y arcos insulares arrosariados (Las Antillas)


FALLAS TRANSFORMANTES Y BORDES PASIVOSFALLAS TRANSFORMANTES Y BORDES PASIVOS

•Bordes de placa donde ni se crea ni se destruye corteza oceánica: límites transcurrenteslímites transcurrentes.

•Fracturas perpendiculares al eje de la dorsal de hasta 5 km de profundidad y fondo plano.

•Gradiente geotermico menor que en el resto de la dorsal

•Actividad sísmica poco profunda

•Origen inciertoOrigen incierto. Posiblemente como consecuencia de la esfericidad de la Tierra: iguales velocidades angulares se traducen en velocidades lineales distintas.



PROCESOS INTRAPLACAPROCESOS INTRAPLACA

•Márgenes continentales pasivosMárgenes continentales pasivos, inactivos o de tipo

atlántico: transición de litosfera oceánica a continental en

una misma placa (sin subducción).

•AulacógenosAulacógenos: brazo abortado de un sistema de tres

brazos. Litosfera adelgazada y fosas tectónicas

alargadas. Mar del Norte y cuenca del Amazonas.

•ImpactógenosImpactógenos: depresiones localizadas en el interior de

los continentes como consecuencia de colisiones

intercontinentales. Valle del Rhin y lago Baikal.

•Puntos calientesPuntos calientes: importante actividad magmática

intraplaca. Penachos de Manto desde el nivel D”.

Posición fija respecto al manto en superficie isla

arrosariadas (Hawai). Meseta del Deccan y Yelowstone.


CAUSA DEL MOVIMIENTO DE LAS PLACASCAUSA DEL MOVIMIENTO DE LAS PLACAS

CONVECCIÓN TÉRMICA EN EL MANTOCONVECCIÓN TÉRMICA EN EL MANTO

•Dos grupos de células convectivas: Manto inferior y Astenosfera•Células convectivas únicas que abarcan el conjunto del Manto: subducción↓ - nivel D” → zonas de penachos↑ (el modelo convectivo más aceptado, tomografía sísmica)

TIRÓN SUBDUCTIVO O TIRÓN GRAVITACIONALTIRÓN SUBDUCTIVO O TIRÓN GRAVITACIONAL

•Es el mecanismo que cuenta con más partidarios.•La placa que subduce se densifica y arrastra al resto: olivino→espinela→perovsquita + óxidos de magnesio•Es difícil explicar como se inicia la subducción

DESLIZAMIENTO GRAVITATORIODESLIZAMIENTO GRAVITATORIO

•Según el plano inclinado dorsal-zona de subducción.•Podría complementar el tirón gravitacional.

CUÑA DE MAGMACUÑA DE MAGMA

Pocos partidarios. No explica las grietas abiertas -y no rellenas- en los rifts ni que la tectónica de las dorsales sea distensiva.



TECTÓNICA DE PLACAS EN EL TIEMPOTECTÓNICA DE PLACAS EN EL TIEMPO

EL CICLO DE WILSONEL CICLO DE WILSON

1.1. Fragmentación de la Litosfera continentalFragmentación de la Litosfera continental

Desde el Mar Rojo hasta el lago Nyasa (Great Rift Valley)

2. Inundación del valle del rift2. Inundación del valle del rift

Golfo de Adén y Már Rojo

3. Creación de litosfera oceánica3. Creación de litosfera oceánica

Océanos Atlántico e Índico

4. Subducción de la litosfera oceánica4. Subducción de la litosfera oceánica

Océano Pacífico

5. Cierre de la cuenca oceánica5. Cierre de la cuenca oceánica

Mar Mediterráneo

6. Colisión y fusión continental6. Colisión y fusión continental

Cordillera del Himalaya


EVOLUCIÓN FUTURA DE LA LITOSFERA TERRESTREEVOLUCIÓN FUTURA DE LA LITOSFERA TERRESTRE

• Ciclos supercontinentalesCiclos supercontinentales cada 400-500 m.a.

1. Pangea: subducción limitada, aislado térmicamente el interior terrestre. Se acumula calor en D”.

2. Ascenso de penachos de manto, formación del domo térmico y fractura del supercontinente.

3. Apertura de océanos, magmatismo en las dorsales, subducción

4. Cierre de continentes, suturas y nueva Pangea

• Estos procesos se ralentizarán y cesarán cuando el interior Estos procesos se ralentizarán y cesarán cuando el interior terrestre se enfríe.terrestre se enfríe.

• La futura Tierra según las simulacionesLa futura Tierra según las simulaciones:

• Colisión entre las placas Africana y Euroasiática

• Una posibilidad: continúa la apertura del Atlántico Sur, supone la disminución del Océano Pacífico

• Otra posibilidad: Cierre de la cuenca atlántica por subducción (es gruesa y pesada)

• Desplazamiento hacia el norte de Eurasia y Norteamérica

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