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APUNTES FUNDAMENTALES DINÁMICA TERRESTRE ...

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TEMA 2 LA DINAMICA TERRESTRE. TECTONICA DE PLACAS Bloque I Tema 2. La dinámica Terrestre: Tectónica de placas • Deriva Continental • Pruebas de la tectónica de placas. • Placas litosféricas • Bordes divergentes. • Bordes convergentes. • Bordes de falla transformante. • Actividad Intraplaca. • Comprobación del modelo de la tectónica de placas. • Medición del movimiento de placas. • ¿Qué impulsa los movimientos de las placas? • La importancia de la teoría de la Tectónica de placas. Deriva continental •Principios del siglo XX: Procesos de deformación observados en la corteza terrestre debidos a la fuerza compresiva generada por el enfriamiento paulatino de la Tierra y la consiguiente contracción de la superficie terrestre. •En 1915 Alfred Wegener (meteorólogo y geofísico alemán) publicó El origen de los continentes y los océanos. Hipótesis de la Deriva continental: en el pasado había existido un único supercontinente denominado Pangea (en griego "toda la tierra"), que se fragmentó hace 200 millones de años en continentes más pequeños, los cuales fueron abriéndose paso sobre la corteza oceánica(~rompehielos) desplazándose hasta sus posiciones actuales. •Wegener y quienes defendían esta hipótesis, recopilaron una enorme cantidad de evidencias geológicas, paleontológicas y climatológicas que respaldaran sus opiniones. Pruebas de la tectónica de placas Deriva continental: •Semejanzas entre las líneas de costa. •Fósiles •Evidencias Paleo climáticas. •Tipos de rocas y características geológicas. Paleomagnetismo Expansión del fondo oceánico. Pruebas procedentes de sondeos oceánicos Puntos calientes y plumas del manto. Pruebas de la tectónica de placas: •Semejanzas entre las líneas de costa actuales a ambos lados del Atlántico, Wegener propuso que los continentes pudieran haber estado unidos en el pasado. •Más adelante, los científicos propusieron que el verdadero límite de los continentes se encuentra en el borde de su plataforma continental. •En 1965, mapa que intentaba ajustar los bordes de las plataformas continentales sudamericana y africana a profundidades de 900 metros. A pesar de que había regiones solapadas y en otras se producían huecos, el ajuste era notables.

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TEMA 2 LA DINAMICA TERRESTRE. TECTONICA DE PLACAS Evidencia: los fósiles coinciden en costas opuestas de los mares •Evidencias de la deriva continental: registro fósil. •Fósiles mesozoicos idénticos en rocas de Sudamérica y África. •Wegener citó casos concretos de fósiles que tenían escasas posibilidades de cruzar un vasto océano que ahora separa ambos continentes: •Mesosauro •Reptil de agua dulce de hace 260 millones de años encontrado sólo en el sur de África y SE de Sudamérica. Si hubiera sido capaz de atravesar el océano sus restos tendrían una distribución más amplia. •Glossopteris helecho fósil Glossopteris (Carbonífero-Pérmico) Caracterizada por grandes semillas de difícil dispersión, pero que estaba muy distribuida entre África, Australia, India y Sudamérica (posteriormente también se descubrieron restos en la Antártida). Sólo crecían en un clima subpolar, por lo que Wegener también llegó a la conclusión de que cuando las masas de tierra estuvieron unidas se encontraban más cerca del polo Sur. Evidencias paleoclimáticas •Wegener (meteorólogo) encontró pruebas de cambios climáticos globales notables en el pasado. •Sur de África, Sudamérica, India y Australia encontró sedimentos de hace 300 ma transportados por glaciares con las estrías dejadas por el hielo en las rocas subyacentes. Estas zonas en la actualidad se encuentran en una franja de unos 30o en torno al Ecuador con clima tropical o subtropical. •Hemisferio Norte: registro fósil de helechos desarrollados en grandes pantanos tropicales (campos de carbón de EE. UU., Europa y Siberia). Pangea pasó por una glaciación a finales del Paleozoico, los continentes estaban unidos y se situaban cerca del Polo Sur. En esta configuración, los glaciares se movían radialmente hacia Australia, India, África y Sudamérica. Evidencia: tipos de roca y características geológicas •Si los continentes estuvieron juntos, las rocas en posiciones adyacentes debían ser semejantes en edad y tipo. •Rocas ígneas de 2.200 m.a en Brasil eran semejantes a las encontradas en África. •Masas continentales a ambos lados del océano: cinturón montañoso de los Apalaches en el E de Norteamérica tiene su continuidad (en edad y estructuras) con las montañas de Groenlandia, las Islas Británicas y Escandinavia. En el pasado, estas cordilleras estaban formando una cordillera continua cuando los continentes estaban unidos África Sudamérica.

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TEMA 2 LA DINAMICA TERRESTRE. TECTONICA DE PLACAS Críticas a la deriva continental de Wegener Aunque la hipótesis de Wegener explicaba muchas observaciones tenía un problema: ¿Cómo y por qué? Wegener no conocía el mecanismo que producía la deriva continental: • Fuerza gravitatoria solar y lunar --- frenar la rotación de la Tierra • Continentes sobre corteza oceánica débil --- ¿fondos oceánicos? Arthur Holmes (1928) propuso el primer mecanismo plausible para la deriva continental: células convectivas en el manto Deriva continental y paleomagnetismo Wegener murió en 1930, mediados de la década de 1950, surgieron dos nuevas líneas que cuestionaban la compresión científica básica del funcionamiento de la Tierra. -Paleomagnetismo. -Exploraciones de los fondos oceánicos. Ambas mostraron que las cuencas oceánicas eran rasgos geológicos jóvenes. El campo magnético de la Tierra y el paleomagnetismo A diferencia de la fuerza de la gravedad, no podemos sentir el campo magnético terrestre. Se revela por: Desviación aguja de una brújula y existencia de minerales magnéticos (influidos por el campo magnético de la Tierra). Magnetita: abundante en las coladas de lava basáltica (hacen erupción a unos 1000oC, superando la temperatura umbral para el magnetismo, punto Curie unos 585oC). Los granos de magnetita de la lava fundida no son magnéticos. Lava se enfría, granos ricos en Fe se magnetizan y se alinean en la dirección paralela a las líneas de fuerza magnéticas existentes en ese momento. Cuando minerales se solidifican, el magnetismo que poseen queda «congelado». Las rocas que se formaron hace miles o millones de años y que contienen un registro de la dirección de los polo magnéticos en el momento de su formación se dice que poseen magnetismo remanente o paleomagnetismo. Deriva polar aparente • Magnetismo en coladas de lava antiguas (S.K. Runcorn y colaboradores): alineamiento magnético de los minerales ferromagnéticos variaba mucho. • Al representar la posición del polo N magnético con respecto a Europa se vio que había migrado gradualmente desde el Pacífico hasta su localización actual durante los últimos 500 millones de años. • Indicaba que: el polo magnético se desplazaba a lo largo del tiempo (deriva polar), o que las coladas de lava se movían (Europa se había desplazado respecto al polo). • Aunque los polos magnéticos se mueven (deriva secular), su trayectoria errática está muy próxima a la posición de los polos geográficos. • La hipótesis de Wegener proporciona la explicación más aceptable para el movimiento aparente de los polos: la posición de los polos magnéticos permanece próxima a la de los polos geográficos, y son los continentes los que se han desplazado.

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TEMA 2 LA DINAMICA TERRESTRE. TECTONICA DE PLACAS Deriva polar aparente • Los datos de latitud proporcionados a partir del magnetismo indican que Europa estaba cerca del Ecuador(compatible con el ambiente tropical indicado por los depósitos de carbón). • Posteriormente se obtuvo la trayectoria de la deriva polar aparente para Norteamérica: no coincidía con la de Europa. • No hay pruebas de la existencia de dos polos magnéticos, la única manera de explicar ambas trayectorias es uniendo ambos continentes. En este caso las trayectorias coinciden entre 400160 millones de años, indicando que estas masas de tierra estaban unidas. Técnica relativamente nueva: resultado no fueron aceptados universalmente. Sin embargo, la deriva continental empezó a ser un tema respetable de la investigación científica. Comienzo de una revolución científica • II Guerra Mundial: oceanógrafos con sonar: exploración oceánica: imagen de la batimetría o topografía de los fondos oceánicos. • Dorsales con un intenso vulcanismo y flujo de calor, fosas submarinas con una intensa actividad tectónica, montañas submarinas, y una corteza oceánica con una edad no superior a los 180 m.a. • A pesar de la mayor eficacia y resolución de estos instrumentos a partir de los años 90 (sónar de haz múltiple de alta resolución), únicamente se ha cartografiado con detalle el 5% del fondo oceánico. • Avance tecnológico importante: extrapolación de la batimetría midiendo la forma de la superficie del océano desde el espacio (altímetros radar), y cruzando estos datos con las mediciones tradicionales de la profundidad. Expansión del fondo oceánico A partir de estos descubrimientos, a principios 1960, Harry Hess: hipótesis de la expansión del fondo oceánico: Continentes y corteza oceánica se mueven conjuntamente. Dorsales oceánicas situadas sobre zonas de un ascenso convectivo del manto: En la parte superficial, el manto se extiende lateralmente produciendo la fracturación de la corteza oceánica y la formación de nueva corteza oceánica en la dorsal, y el transporte progresivo de la corteza oceánica alejándose de la dorsal (cinta transportadora). La rama descendente de la corriente de convección tiene lugar en los alrededores de las fosas submarinas donde la corteza oceánica es empujada y consumida hacia el manto: La datación de corteza oceánica más antigua tiene menos de 180 m.a. Las pruebas concluyentes que apoyaron la idea de Hess surgieron pocos años después a partir del trabajo de dos geofísicos que conectaban la idea de la expansión del fondo oceánico y las inversiones magnéticas.

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El campo magnético terrestre: Inversiones de polaridad: rocas con polaridades normales e inversas Inversiones magnéticas: pruebas de la expansión del fondo oceánico Al mismo tiempo que los oceanógrafos realizaban la cartografía topográfica de los fondos oceánicos se realizaron estudios magnéticos mediante magnetómetros para cartografiar las variaciones de intensidad del campo magnético provocadas por las diferencias en las propiedades magnéticas de las rocas corticales. Inversiones magnéticas: pruebas de la expansión del fondo oceánico En 1963, F. Vine y D.H. Matthews descubrieron bandas alternas de magnetismo de alta y baja intensidad en la costa Pacífica de Norteamérica. Las bandas de alta intensidad se producen donde los basaltos oceánicos con magnetismo normal potencian el campo magnético actual, mientras que las de baja intensidad son regiones de la corteza con un polarización inversa que debilita el campo magnético actual.

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Estos investigadores explicaron la disposición de las bandas, relacionándola con el concepto de expansión del suelo oceánico. A medida que el magma se solidifica a lo largo de las dorsales oceánicas, se magnetiza con la polaridad del campo magnético existente. Cuando se produce una inversión de polaridad magnética, el fondo oceánico recién formado tendrá polaridad inversa. Gradualmente, la corteza oceánica es desplazada a ambos lados de la dorsal y en direcciones opuestas, por lo que las bandas magnéticas tienen una configuración simétrica. A finales de los años 60 la opinión científica había cambiado de rumbo, aunque siguió habiendo algo de oposición a la tectónica de palcas durante al menos una década. No obstante se había hecho justicia a Wegener y la revolución de la geología se estaba aproximando a su final. https://www.youtube.com/watch?v=rfBugdtc1fw Tectónica de placas: el nuevo paradigma En 1968, se unieron: deriva continental, expansión del fondo oceánico y paleomagnetismo: teoría compleja: Tectónica de placas. Según este modelo: la corteza junto con el manto superior se comporta como una capa fuerte y rígida, conocida como litosfera, rota en fragmentos, a los que se denominan placas. La litósfera, a su vez se encuentra por encima de una región más dúctil del manto, astenosfera, lo que permite que la litosfera se mueva independientemente sobre la Astenosfera.

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TEMA 2 LA DINAMICA TERRESTRE. TECTONICA DE PLACAS Principales placas Litosféricas 7 placas principales: Norteamericana, Sudamericana, Pacífica (la más grande y toda ella oceánica), Africana, Euroasiática, Australiana y Antártica. La mayoría de las placas principales incluye un continente entero y suelo oceánico. Placas de tamaño mediano: Caribeña, Nazca, Filipina, Arábiga, Scotia y Juan de Fuca. Además se han identificado una docena de placas pequeñas que no se muestran en la figura.

Placas Litosféricas: Bordes de placa Es importante entender cómo se mueven e interactúan las placas: - Determinan la localización de los continentes, sistemas montañosos, el vulcanismo y la sismicidad. - Afectan a los patrones de circulación atmosférica y oceánica que determinan el clima global, y a la evolución de la vida. Aunque el interior de las placas puede experimentar deformación, las principales interacciones se producen a lo largo de sus bordes: los terremotos y/o la actividad volcánicas marcan la mayoría de los límites entre placas. En función del tipo de movimiento, tres tipos: -Bordes divergentes o constructivos: donde dos placas se separan, asciende el material desde el manto para crear nuevo suelo oceánico. -Bordes convergentes o destructivos: donde dos placas se juntan, o bien desciende la litosfera oceánica para ser destruida en el manto, o bien se produce la colisión de dos litosferas continentales para formar un sistema montañoso. -Bordes transformantes o pasivos: donde dos placas se desplazan lateralmente sin producirse ni destruirse la litosfera.

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TEMA 2 LA DINAMICA TERRESTRE. TECTONICA DE PLACAS Bordes divergentes • Se sitúan a lo largo de las crestas de las dorsales oceánicas. • Se denominan: Bordes de placa constructivos (donde se genera nuevo fondo oceánico) y Centros de expansión (donde se produce la expansión del fondo oceánico). • Debido a las fuerzas tensionales, dos placas adyacentes se separan, produciendo fracturas largas y estrechas (complejo de diques): disminución de presión en las zonas de dorsal, peridotitas de la astenosfera (80 km de profundidad) experimentan fusión parcial generándose magma basáltico. • Aunque la mayor parte del magma se almacena en depósitos alargados (1-2 km bajo la dorsal, cámaras magmáticas, gabros), el 10% asciende hacia la superficie a través de las fracturas y es expulsado sobre el fondo oceánico en forma de coladas de lava (lavas almohadilladas). • Este material fundido se enfría lentamente y se transforma en una roca sólida, produciendo nueva corteza oceánica. • Este proceso se produce de manera continua, y genera nueva litosfera que se aleja de la cresta de la dorsal, por lo que los sectores de las placas inicialmente adyacentes se van separando. Dorsales oceánicas y expansión del fondo oceánico • El sistema de dorsales oceánicas interconectadas es la estructura topográfica más larga de la superficie terrestre (>70.000 km). • Estructura no es estrecha, la anchura de la dorsal varía de 1.000-4.000 km y la cresta suele estar 2-3 km más elevada que las cuencas oceánicas adyacentes. • El sistema de dorsales dividido en segmentos de decenas a centenares de km que están conectados por fallas transformantes. A lo largo del eje de algunos segmentos hay grandes fosas delimitadas por fallas normales paralelas a la cresta: valles de rift. • Valles de rift: >50 km de ancho y 2.000 m de profundidad. Las zonas de separación activa de la dorsal, con una intensa fracturación y vulcanismo. Esta estructura es una evidencia de que las fuerzas tensionales están empujando activamente la corteza oceánica separándola de la cresta de la dorsal.

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TEMA 2 LA DINAMICA TERRESTRE. TECTONICA DE PLACAS • Expansión del fondo oceánico tiene lugar a lo largo del sistema de dorsales oceánicas. • Velocidad media de expansión: 5 cm/año. • Velocidad de expansión controlada por la cantidad de magma que se genera en la zona de rift: • Dorsales de expansión rápida (Pacífico oriental): Asciende mayor cantidad de magma del manto. Fracturación y magmatismo continuo. >15 cm/año. Valles de rift suaves. • Dorsales de expansión lenta (Centroatlántica y Centroíndica): Asciende menor cantidad de magma, 2 cm/año. Fracturación y magmatismo episódico. Valles de rift pronunciado. • Ningún fragmento del fondo oceánico datado supera los 180 m.a Dorsales oceánicas y expansión del fondo oceánico • Posición elevada de las dorsales oceánicas: rocas recién creadas están

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TEMA 2 LA DINAMICA TERRESTRE. TECTONICA DE PLACAS La fragmentación continental • Bordes de placa divergentes dentro de un continente: corteza continental se divide en dos o más segmentos separados por una cuenca oceánica. • Etapas de formación de Rift Continental: A) Ascenso del manto con abombamiento de la litosfera situada por encima. Las fuerzas tensionales y el ascenso de la litosfera caliente provocan la ruptura de la corteza en bloques grandes. B) Conforme la corteza se va separando, los bloques se hunden, generando un valle de rift continental(Rift Africano actividad volcánica Kilimanjaro y el Monte Kenia). C)La posterior expansión genera un mar somero (Mar Rojo). D)Finalmente se crea una cuenca oceánica en expansión y un sistema de dorsales. Bordes Convergentes • A pesar de la continua formación de corteza oceánica, el tamaño de la Tierra no aumenta: porciones más densas y antiguas de la litosfera oceánica descienden al manto. • Tiene lugar a lo largo de los bordes convergentes, también denominados zonas de subducción: densidad de la placa descendente es mayor que la densidad de la astenosfera subyacente. • La litosfera oceánica es más densa que la astenosfera, mientras que la continental es menos densa y resiste a la subducción. Solo la corteza oceánica es subducida a grandes profundidades.

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• Fosa submarinas: grandes depresiones lineales. Manifestaciones superficiales producidas a medida que la litosfera oceánica desciende hacia el manto. Fosa Perú Chile (4500 km de longitud y 8 km por debajo del n.m), Fosas de la Marianas (11 km por debajo del n.m). • Angulo de subducción depende de la densidad de la corteza oceánica: - Zona de subducción cerca del centro de expansión: litosfera más caliente y joven: menor densidad, menor ángulo de subducción: Mayor interacción entre las dos placas: mayor actividad sísmica (Fosa de Perú-Chile: terremoto Chileno de 1960, magnitud 9,5). - Zona de subducción alejada de centro de expansión: litosfera oceánica más antigua, más fría, más densa: mayor grado de subducción (casi de 90o, Zona del Pacífico occidental, fosas más profundas).

Bordes Convergentes 3 tipos de zonas convergentes en función del tipo de corteza que está implicada: - Convergencia oceánica-continental - Convergencia oceánica-oceánica - Convergencia continental-continental

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TEMA 2 LA DINAMICA TERRESTRE. TECTONICA DE PLACAS Convergencia oceánica-continental • Corteza oceánica (más densa) subduce bajo la corteza continental • Cuando la placa alcanza unos 100 km de profundidad: fusión parcial (10%) dentro de la cuña de astenosfera, debido al aporte de aguavolátiles transportado por la lámina descendente que reduce el punto de fusión (a pesar de que la lámina descendente tenga menor temperatura). • Este material fundido es menos denso que las rocas circundantes y asciende gradualmente hacia la superficie. • Parte de este magma puede ascender a través de la corteza y formar edificios volcánicos, aunque la mayor parte cristaliza y solidifica en profundidad en forma de plutones, aumentando el grosor de la corteza.

Convergencia oceánica-continental • Las montañas que se generan en zonas continentales por la actividad volcánica asociada a zonas de subducción de litosfera oceánica se denominan arcos...