Geotectónica de placas

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Cuadro de texto: Geotectónica de placas


 


Tabla de contenido

Geotectónica de placas. 2

Historia de los acontecimientos que conducen a la formulación de la teoría de la tectónica de placas  2

Evidencia  usada por Wegener: 2

Otra teoria. 3

La teoría de la tectónica de placa. 4

Confirmación de la teoría de Placas Tectónicas. 4

Paleomagnetismo. 4

Campo magnético Terrestre. 5

La prueba reina de la teoría de placas tectónicas. 5

Deriva Continental y Expansión oceánica. 6

Observaciones iniciales - Deriva Continental 7

Para tener en cuenta cuando se usa un compas. 8

Expansión del fondo oceánico. 8

Placas Tectónicas. 9

Terremotos y Volcanes. 12

Estructura interna de la Tierra. 13

Las capas exteriores de la tierra: litosfera y astenosfera. 13

Mecánica de Placas. 14

Leyes de la Tectónica de placas. 14

Dirección de movimientos relativos. 14

Tasas de movimientos relativos. 15

Existen 3 tipos de límites de placa ( o margenes) : 15

Límites de Placas Divergentes. 17

 

Geotectónica de placas

 

FG07_004Historia de los acontecimientos que conducen a la formulación de la teoría de la tectónica de placas

La tectónica de placa es una teoría.

          En 1915, un científico, Alfred Wegener ("padre de la tectónica de placas"), mientras que trabajaba cerca del Polo Norte, vió que su aguja del compás no señalaba al PN.  Es decir el norte verdadero y el norte magnético estaban en dos lugares separados.  Wegener teorizó que los polos (norte y al sur)"vagaban" con tiempo.  Él lo llamó “deriva polar“ ("Polar Wandering".).

          También notó cómo los continentes se armaban como un rompecabezas,  muy notorio entre la costa occidental de África y la costa del este de América del sur. Además, las rocas de estos lugares eran del mismo tipo, misma edad, y con el mismo tipo de fósiles.

          Su teoría revisada se conocía como "deriva continental", él pensó que no eran los polos los que cambiaron de lugar, sino los continentes.

          Wegener murió de un ataque al corazón durante un viaje donde estudiaba los glaciares cerca del Polo Norte a principios de 1930 y su trabajo fue olvidado virtualmente por varias décadas.

 

 

Evidencia  usada por Wegener:

  1. Forma de los  continentes
  2. Fósiles similares en ambos continentes
  3. Cinturones montañosos
  4. Cinturones Minerales

 

 

 

 

FG07_006Evidencia adicional usada por Wegener para apoyar la hipótesis de la deriva continental:

          Las montañas se alinean en el hemisferio norte

          Norteamérica, Europa, América del sur, y África se agrupan.

Otra explicación de Wegener era que África, América del sur, la India, y Australia sufrieron una glaciación al mismo tiempo

 

Otra teoria

Alrededor de la II guerra mundial se desarrolló una tecnología (eco sonda), por un geólogo y comandante, Harry Hess.  Él notó que las rocas a ambos lados de la dorsal (centro Atlántica) eran una imagen especular.  Él teorizó que la zona de la dorsal emanaba magma de los volcanes submarinos y que el material se separa lateralmente a ambos lados de la dorsal. Hess tomó más y más muestras para sostener sus resultados, como parte de una serie de perforaciones a bordo del buque de investigación, Glomar Challenger

 

 

 

 

 

 

 

 

 


VIDEO DE SEPARACION DE PANGEA

 

 

La teoría de la tectónica de placa

propone que las placas litosféricas rígidas se mueven a través de la superficie de la tierra.  Hay aproximadamente 12 placas importantes y 8 de menor importancia que se mueven en concierto una con otra

Algunas se separan, otras se empujan y algunas se mueven horizontalmente.

El movimiento de la placa es conducido por uno o más de los mecanismos siguientes:

  1. Convección -- calor transferido por el movimiento de un líquido (magma)
  2. Conducción -- calor transferido por la fricción de las placas
  3. Push-Pull Slab (movimiento reciproco de las placas): placas densas van hacia abajo y el magma genera fuerzas ascendentes (upwelling)

          varios procesos geológicos ocurren en los límites o márgenes de las placas:

1.  Los volcanes tienden a entrar en erupción en los márgenes de placa como resultado de la subducción

2.  Los terremotos ocurren donde las placas se ponen unas contra otras

3.  El cinturón montañoso ocurre mientras que una placa es empujada sobre otra

4.  El Seafloor ocurre donde dos placas oceánicas se separan

Confirmación de la teoría de Placas Tectónicas

Paleomagnetismo

El Paleomagnetismo es la disciplina que, enmarcada dentro del Geomagnetismo, se encarga del estudio del campo magnético de la Tierra (o de cualquier otro cuerpo planetario) en el pasado. El hecho de que se pueda estudiar el pasado de un campo potencial, se debe a que el campo geomagnético al contrario de otros campos, como el gravitatorio, puede quedar grabado en las rocas a través de varios procesos físico-químicos.

 

Este proceso ha permitido una mejor comprensión de los mecanismos de generación del campo geomagnético de origen interno y sus características, así como de la historia del planeta.

 

Entre los posibles mecanismos de adquisición de remanencia magnética, la más característica es la remanencia térmica o termorremanencia (TRM, Termal Remanent Magnetisation). Cuando un material está sometido a altas temperaturas por encima del punto de Curie, los minerales ferromagnéticos contenidos en el material cambian su estado magnético, pasando a ser súperparamagnéticos (mientras que los minerales antiferromagnéticos, no). En este estado, un campo magnético pequeño (como lo es el c.m.t., cuya intensidad máxima no alcanza las 60 microT) es capaz de orientar los momentos magnéticos atómicos de los minerales en concordancia direccional masiva. Cuando el material se enfría por debajo de la temperatura de bloqueo (que depende del tamaño de grano) la imanación inducida se bloquea, adquiriendo el material una magnetización característica de causas térmicas (por termorremanencia). Esta remanencia es muy estable y sólo desaparece cuando se calienta nuevamente el material a temperaturas mayores que la de Curie o se le aplica un campo magnético particularmente intenso.

 

Entre los más importantes descubrimientos gracias al paleomagnetismo podemos citar el movimiento de las placas tectónicas de la Tierra (deriva continental). El hecho de que en algunos lugares existan estructuras geológicas donde la imanación registrada está orientada hacia el Polo Sur Geográfico, indica que el campo magnético de la Tierra sufre periódicas inversiones. En 3,6 millones de años ha habido 9 inversiones de la posición de los polos magnéticos. El ritmo de inversiones magnéticas es caótico, ya que no se rige por ninguna ley física. Estas inversiones suelen completarse en varios miles de años; siendo sus causas completamente desconocidas. En el proceso de inversión además de disminuir la intensidad magnética, hay una coincidencia con cambios climáticos de escala global.

 

Las anomalías magnéticas son las alteraciones en los valores de la intensidad del campo magnético terrestre, producto del magnetismo propio de algunas rocas que se encuentran en la corteza terrestre

Campo magnético Terrestre

La prueba reina de la teoría de placas tectónicas

• convección del núcleo externo (metálico) genera el campo magnético terrestre

http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/1bachillerato/estrucinternatierra/imagenes/fieldsm.gif• se comporta aproximadamente como un imán, con un polo norte y uno

sur

• cuando la roca se solidifica en las dorsales queda grabado la orientación

del campo magnético

• las corrientes del núcleo cambian con el tiempo

• el campo magnético se INVIERTE con el tiempo

• capas de rocas de diferente edad, registran esta campo magnético terrestre

y sus variaciones.

Deriva Continental y Expansión oceánica

El científico Alfred Wegener primero cayo en cuenta como las formas de los

continentes encajaban, como si se tratara de un rompecabezas. Pero había

otras observaciones que sugerían que los continentes habían estado unidos en

algún momento.

El formulo la teoría de la deriva continental. Sin embargo, Wegener no pudo

explicar el mecanismo de como los continentes podían moverse.

El investigador Henry Hess encontró por primera vez las dorsales meso oceánicas. Con este descubrimiento, surgió la idea que nueva litosfera es formada

a lo largo de estas dorsales, y que este nuevo material empujaba las placas

http://almez.pntic.mec.es/~jmac0005/ESO_Geo/TIERRA/Fotos/_deriva.jpgtectónicas.

La prueba absoluta fue el descubrimiento de las bandas magnéticas en el

fondo oceánico: las rocas oceánicas registraron las inversiones del campo magnético

de la Tierra con el tiempo. Al patrón de las bandas es simétrico con respecto a

las dorsales, dando soporte a la idea de la expansión.

Sin embargo, gracias a otras observaciones geofísicas, sabemos que la tierra

no se esta expandiendo, por lo cual la litosfera tiene que ser consumida en algún

otro lugar.

La idea de las zonas de subducción apareció cuando los pozos de agua profundas

(deep sea drilling project) no encontraron rocas m´as antiguas a los 200

Millones de años.

Con las placas tectónicas tenemos una teoría que explica las observaciones

de Wegener y como la litosfera se puede generar y consumir de tal forma que la

tierra no este cambiando su tamaño (expandiéndose o encogiéndose).

1

Observaciones iniciales - Deriva Continental

• primero postulado por Alfred Wegener en 1915

• los continentes casan como partes de un rompecabezas.

• registros fósiles concuerdan en dos continentes separados por un océano.

• depósitos glaciares, carbón y otras unidades geológicas concuerdan en dos

continentes separados

• las curvas de desplazamiento polar aparente no concuerdan entre continentes

Curvas de desplazamiento polar aparente

• muestra la posición aparente del norte magnético con el tiempo

• se calcula la inclinación y declinación en capas geológicas (estratos) aledaños

en un perfil geológico en un lugar

• se determine la edad de las capas (comparando fósiles o con métodos

radioactivos de datación)

• construir la curva de desplazamiento polar para este lugar

• construir curvas para diferentes continentes

• intentar que las curvas cuadren

• si las curvas cuadran, entonces los continentes se encontraban juntos en

ese momento

• si las curvas para todos los continentes cuadran, entonces todos los continentes

forman un supercontinente (Pangea). Las curvas muestran el

desplazamiento polar real (como cambio el polo norte magnético con el

tiempo

Para tener en cuenta cuando se usa un compas

• el polo magnético real cambia dramáticamente con el tiempo debido a

http://www.lareserva.com/home/fimage/holew.jpgcambios en el campo magnético de la tierra

• el desplazamiento polar aparente muestra una combinación/superposición

del movimiento de los continentes y desplazamiento del polo norte.

• los científicos estudian esto e intentan separar los dos efectos

• en el año 2000, el polo magnético norte se encontraba en 81.5 deg N, 111.4

deg W.

• el polo magnético norte se mueve alrededor de 15 km por año.

2

• los equipos de GPS tienen como referencia el polo norte geográfico. Recibe

la señal de al menos 4 satélites en ´orbita. 4 son necesarios para triangular

la posición geográfica y la altitud.

Expansión del fondo oceánico

• este es el link necesario para explicar porque se mueven los continentes

• Postulado por Harry Hess en los 50’s

• El observo que el fondo oceánico se profundiza al alejarse de las dorsales

mesooceanicas (MORs - mid-ocean ridge) ! el fondo oceánico se asienta

con el tiempo?

ítem los sedimentos se ponen más gruesos al alejarse de MOR ! MOR

mas jóvenes?

• flujo de calor as mayor en MOR que al alejarse ! MORs dejan salir el

calor?

• dragando el fondo del océano se observa que las rocas oceánicas son distintas

a las continentales.

• se observan terremotos a lo largo del MOR ! fracturas oceánicas jóvenes?

la idea entonces es que nueva roca oceánica es formada en los MOR, la cual se

va moviendo (y alejando) del MOR, e igualmente se va enfriando

Prueba que el fondo oceánico se expande

• anomalías magnéticas se pueden mapear en el fondo oceánico

– El campo magnético terrestre sufre inversión con el paso del tiempo

– cuando las rocas oceánicas se enfrían debajo de la Temperatura de

Curie (500 C) los dominios ferro magnéticos de la roca retienen la

dirección de magnetización.

– instrumentos en barcos (magnetómetros) registran esta magnetización

remanente

– las bandas son simétricas con respecto al eje del MOR

La conclusión: nueva corteza formada en MOR, que posteriormente se

aleja a la vez que se enfría y se vuelve mas vieja

Perforación del mar profundo

– se perforan rocas en el corteza oceánica y se determina la edad de la

roca basamento

– se relacionan la edad y las inversiones magnéticas

3

– la corteza oceánica es mas vieja al alejarse del MOR

– no se encuentra roca oceánica mas antigua que 200M años. (las mas

viejas rocas continentales tienen hasta 4 Billones de años).

Conclusión: rocas oceánicas tienen que ser consumidas en alguna parte

Placas Tectónicas

• litosfera partida en una serie de placas (12 principales) que se mueven

• nueva corteza es formada en MOR

• corteza vieja es consumida en las zonas de subducción

• ambos procesos se encuentran acompañados de terremotos y vulcanismo

• en general: los terremotos y volcanes marcan los limites entre placas; es

decir que las placas interactúan en sus limites, poco donde de ellas

http://farm4.static.flickr.com/3025/2948948505_f70d7c40a9_o.jpg• globalmente, nueva corteza es formada y vieja corteza es consumida es

cantidades similares

• es decir, la tierra no se esta expandiendo

La tectonica de placas es una ”gran teoría unificadora de las geociencias que

explica”

• el movimiento de los continentes

• terremotos

VIODEO DE  PLACA SUBDUCIENDOCE

 

• vulcanismo

• la gran mayoría de rasgos en la superficie de la Tierra

• formación de nueva litosfera

 

• consumo de vieja litosfera

Producción y consumo de litosfera

• Nueva litosfera es formada en las dorsales oceánicas

• el nuevo material empuja las dos placas (separándolas) ! expansión del

fondo oceánico

• cerca de dorsal, la nueva litosfera es caliente, baja densidad y tiene flotabilidad

(bouyant)

• la litosfera se va enfriando y la densidad aumenta. El material además se

engruesa (crece por debajo)

http://www.laalianzadegaia.com/images/Obduccion-Time-web.jpg4

• a medida que se vuelve vieja, eventualmente se vuelve tan densa que no

puede flotar sobre astenosfera

• la placa empieza a subducir (hundirse)

• no hay litosfera oceánica mas antigua de 200 M años

• solo la litosfera oceánica subduce

• la parte seducida de la placa también se le llama slab

• un aplaca usualmente comprende litosfera continental y oceánica

• cuando dos placas con litosfera oceánica se encuentran, la mas densa es

 

forzada a subducir

• litosfera continental posee alta flotabilidad (baja densidad) y no tiende a

subducir

• Caso de los Himalayas: Esta es una colisión cont-cont y a lo largo de este

límite de placas convergente, no se presenta subducción. Al contrario, se

http://benvenutiinparadiso.files.wordpress.com/2009/10/himalaya.jpgpresenta formación de grandes cadenas montañosas.

Las 2 fuerzas que impulsan el movimiento de placas

• la convección del manto impulsa el movimiento en el interior, pero no es

el mecanismo principal para mover las placas

• slap pull (jalon de placa): la fuerza mas dominante, la placa densa que

subduce jala toda la placa

• ridge push (empuje de dorsal): fuerza menos dominante, el magma menos

denso (flotabilidad) sube en la dorsal y empuja para separar las placas

Terremotos y Volcanes

• gran mayoría de terremotos (EQ) y volcanes se encuentran en los lımites

entre placas

• EQ profundo solo detrás de fosas oceánicas

• cerca de fosas oceánicas, EQ se encuentran en la banda que limita la placa

http://www.digitalmediadesign2009.com/iris/blog/wp-content/uploads/2009/01/volcan.jpgque se esta hundiendo (Zona de Wadati-Bennioff)

• EQ profundos ocurren a profundidades máximas de 670 km

VIDEO DE UN VOLCAN

Conclusión: La corteza es consumida en las fosas oceánicas o zonas de subducción; h cierta profundidad las placas ya no se comportan de forma frágil

 

 

Estructura interna de la Tierra

layerearth

          3 capas químicas: el núcleo,

el manto y la corteza

 

 

 

El Núcleo

          dividido en 2 capas: núcleo interno sólido y a núcleo externo líquido.

El Manto

          La mitad de la parte de la tierra

          Constituido de minerales ricos en hierro, magnesio, silicio y oxígeno.

La Corteza

          rica en O y Si con pocas cantidades de Al, Fe, Mg, Ca, K y Na.

          Dos tipos de corteza:  la corteza oceánica y la continental

        corteza oceánica se compone de rocas relativamente densas: basalto

        corteza continental constituida por rocas de menor densidad, tales como andesitas y granitos.

Las capas exteriores de la tierra: litosfera y astenosfera.

          La astenosfera es parte del manto que fluye, presenta un comportamiento plástico característico.

          El flujo de la astenosfera es parte de la convección del manto, que desempeña un papel importante en el movimiento de las placas litosféricas.

 

 

 

 

Mecánica de Placas

          Movimientos instantáneos relativos y absolutos

          Uniones constructivas, destructivas y conservativas

          Esfuerzos actuantes ¿porqué se mueven las placas?

Leyes de la Tectónica de placas

1)      La superficie de la tierra esta dividida en placas rígidas (segmentos esféricos del orden de los 100 Km. de espesor) que forman la litosfera (placas litosféricas)

2)      Las placas se crean en las dorsales oceánicas (uniones constructivas), zonas de acreción.

3)      Las placas se mueven sin deformación sobre un medio viscoso: zona de baja velocidad

4) Las placas se destruyen en las zonas de subducción

5) La parte continental de una placa no es sumergible

6) Los límites de placas se definen sismológicamente.

7) La energía interna de la tierra es disipada en los márgenes de placa por medio de terremotos (mecánicamente) y volcanismo (térmicamente).

8) Los movimientos de las placas rígidas son gobernados por leyes matemáticas que rigen los movimientos en una esfera. El movimiento entre dos placas puede ser definido por un polo de rotación (polo de Euler) y por la velocidad angular relativa

Dirección de movimientos relativos

          Las direcciones son obtenidas a partir de dos fuentes:

a)      las direcciones de las fallas transformantes de los ridges meso-oceánicos son paralelas al vector del movimiento relativo de las placas que limitan. Las fallas transformantes son las estructuras mas marcadas de todas las cartas batimétricas de los océanos.

b)      La ubicación de los focos sísmicos da información de los movimientos relativos y con este se puede calcular fácilmente un vector deslizamiento que da la dirección y el sentido del movimiento.

VIDEO   Creación de corteza terrestre y cuencas oceánicas. Separación de continentes

 

 

Tasas de movimientos relativos

          FG07_022Las tasas relativas (velocidades relativas) están dadas por la distribución de anomalías magnéticas simétricas respecto al ridge meso-oceánico. Las velocidades son un promedio sobre un periodo de 3 Ma. Esto es lo que se denomina como cinemática instantánea. Esos 3 Ma corresponden al periodo más corto sobre el que es posible obtener una medida fiable de la velocidad, se necesitan de una determinada cantidad de anomalías par obtener una medida precisa.

          Hoy son mensurables los desplazamientos de las placas por medio de satélites geodésicos, que dan una medida precisa del desplazamiento sobre una decena de años.

Existen 3 tipos de límites de placa ( o margenes) :

 

1.      Convergente -- (compresión)

2.     Divergente -- (tensión)

3.     Transforme -- (movimiento strike-slip)

Los límites de la placa pueden ocurrir en los continentes o en los ambientes marinos (océanos) o ambos al mismo tiempo.

ü  El movimiento convergente de la placa se asocia a:

  1. FG07_023Compresión
  2. Fallamiento inverso
  3. Creación de una zona de subducción.
  4. Procesos de creación de cinturones montañosos
  5. Colisiones de placas:
    1. CC vs. CC;    ii. CC vs. CO;   iii. CO vs.  CO

ü  límites divergentes oceánicos se asocian a:

  1. Tensión o extensión (separación)
  2. Fallamiento normal.
  3. Rifting (como en las dorsales meso-oceánica)
  4. Creación de magma dentro de la zona de rift

ü  Las Fallas transformantes se asocian a lo siguiente:

  1. Movimiento horizontal
  2. Fallas de deslizamiento de rumbo
  3. Compensación lateral de las unidades la roca

Las zonas volcánicas (continentales y oceánicas) asociadas a tectónica de placa se localizan:

en zonas de subducción.

FG07_013colisión continente vs. océano (ej: Andes, NW del  pacífico de los E.E.U.U.

colisión co-co  (ej: Japón, Filipinas);  Rocas basálticas

en zonas de rift (spreading centers) continental u oceánicos

zonas divergentes océano - océano (ej.: mid-oceanic rift); Rocas Basálticas

zonas  de rift Continental (ej.: Rift del Este Africano); Rocas graníticas

El volcanismo de "puntos calientes" se localizan en:

Regiones Oceánicas;  (ej: cadena de islas hawaiana );  Rocas basálticas

Regiones Continentales;  (ej: Yellowstone Nat. Park);  Granitos/Andesitas

Zonas sísmicas (terremotos) asociadas a tectónica de placas:

Placa oceánica en subducción;  focos sísmicos someros

focos sísmicos (Terremotos) intermedios;  fusión parcial y ascenso de  magma;

focos sísmicos  profundos donde losa de la corteza es hundida  por gravedad

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ring of fireLímites de Placas Divergentes

          Océanico – Océanico

          Continente - Continente