Tectónica de placas: el paradigma

La expansión de los fondos oceánicos

    En 1962 Harry Hess publicó «Historia de las cuencas oceánicas» en donde expone la nueva concepción de la Tierra. Según su modelo las dorsales oceánicas son zonas de afloramiento de nueva corteza oceánica y las fosas las zonas de hundimiento (subducción). Eso explica las altas temperaturas y la mayor gravedad de las dorsales oceánicas; la disposición en bandas paralelas de la corteza oceánica, la menor gravedad de las fosas oceánicas, el mayor espesor de los sedimentos justo antes de la fosa oceánica, y la alta sismicidad de dorsales y fosas.

    De esta manera confirmaba el modelo de Holmes sobre las corrientes convectivas del manto. Las dorsales se corresponden con los flujos ascendentes, la corteza con el flujo horizontal superior y la subducción de la fosa con el flujo descendente de la corriente convectiva. La depresión de la cima de las dorsales se debe a que el flujo ascendente se bifurca en dos direcciones, que es donde alcanzan el máximo. Los terremotos se deben a que la corteza, de rocas rígidas se rompe al cambiar de dirección y los volcanes son magma procedente del mato que se cuela entre las fallas de las rocas. De esta manera, la corteza oceánica se expandiría, con el tiempo, separando los continentes.

    Poco después Robert Dietz completó la teoría fijando así el nuevo paradigma. La expansión del fondo marino se debe a que la corteza, junto con la parte superior del manto forman una capa rígida llamada litosfera y que tienen un espesor de 70 kilómetros. Esta capa flota sobre la astenosfera que es la capa dúctil en la que se producen los movimientos convectivos.

    Así pues una placa es un fragmento rígido de litosfera, es decir la corteza oceánica, la corteza continental y la parte superior del manto. La litosfera está formada por un número reducido de placas más o menos grandes. Estos fragmentos son rígidos, pasivos, inactivos y se mueven sobre el manto. Sin embargo, en la zona de contacto entre placas se rompen generando terremotos, vulcanismo y deformaciones en la corteza continental (orogénesis). Los límites de una placa son: La dorsal oceánica, la fosa oceánica y determinadas fallas transformantes. En una placa se pueden dar tres movimientos: de separación, a lo largo de las dorsales oceánicas, de aproximación a lo largo de las fosas, y de deslizamiento, a lo largo de las fallas transformantes.

    Con este esquema los continentes se comportan de forma pasiva, siendo transportados encima de la corteza oceánica. Así pues, no son los continentes lo que se mueven aunque sí son transportados. Y además los fondos oceánicos son mucho más modernos, debido a este mecanismo de continua creación y destrucción (máximo 150 millones de años). Para que el radio de la Tierra no se incremente, debido a la expansión de los océanos, además de la creación también debe haber destrucción de la corteza oceánica.

    Si todo esto es cierto, cuanto mayor es la distancia de una isla volcánica a la dorsal oceánica más antigua será. Se ha comprobado reiteradamente que esto es cierto. Además que las islas volcánicas alejadas de las dorsales están inactivas porque han perdido el contacto con el flujo ascendente del manto; y también son más bajas, ya que están más erosionadas (aunque esto en más relativo). El espesor de la litosfera en la corteza oceánica es de unos 50-150 kilómetros (6-12 kilómetros de corteza oceánica), mientras que en la corteza continental es de unos 100-200 kilómetros (25-70 kilómetros de corteza continental).

    En 1965 Edward Bullard comprobó que la coincidencia entre las costas de los continentes es casi absoluta a una profundidad de unos 2.000 metros. Se reconstruyó idealmente el continente de Pangea, rodeado de un gran océano, Pantalasa, y con un mar que se internaba desde el este, el mar de Tetis.

    La tectónica de placas no sólo explica los terremotos y los volcanes sino también las grandes cadenas montañosas. El contacto entre placas da lugar a tres situaciones: la subducción de una plaza oceánica por debajo de otra, lo que da lugar a un arco de islas volcánicas (Islas del Caribe), que incluso puede hacer aflorar la corteza oceánica (complejos ofiolíticos); la subducción de una placa oceánica por debajo de una corteza continental, lo que provoca la elevación de grandes cadenas montañosas en el continente (los Andes y las Rocosas); y la subducción de las placas de corteza continental, una bajo la otra, que produce grandes cordilleras como el Himalaya. Además, la comprensión de los materiales sedimentados en borde genera grandes pliegues. Sus movimientos no son exactamente horizontales, ya que son casquetes semiesféricos y se encuentran en una superficie en revolución. De esta manera, a lo largo de un mismo eje la velocidad de compresión o separación es diferente.

    La última gran dorsal, aún en formación, es el valle del Rift, de donde toman el nombre las depresiones de la cima de las dorsales, desde los grandes lagos africanos hasta el mar muerto. Se prevé que en un futuro esa dorsal continúe expandiéndose y forme un nuevo océano. En la actualidad existen siete placas principales: pacífica, norteamericana, suramericana, africana, euroasiática, indoaustraliana y antártica; y otras siete menores: arábiga, del Caribe, de Nazca, de Cocos, filipina, del Irán y del Atlántico sur. No obstante, las placas pueden romperse o fundirse, y así cambiar su número.

El problema del punto caliente y el modelo actual

    Además del mecanismo convectivo en el manto se dan también ascensos anómalos llamados puntos calientes. Estos puntos calientes generan en medio de las placas fenómenos volcánicos, como las islas de Hawai, Canarias o Yelowstone, aunque no tienen porqué ser permanentes, como el Campo de Calatrava (España). Los puntos calientes son un problema para el esquema de células convectivas, ya que si hay una corriente ascendente le debería corresponde otra descendente.

    Hoy en día se considera que no son necesarias células convectivas completamente cerradas como las de la atmósfera sino que existen columnas ascendentes y columnas descendentes con capacidad para empujar horizontalmente las placas. Las columnas descendentes tendrían capacidad para arrastrar hacia el manto a la litosfera. En general se tendería a la célula convectiva pero no sería absolutamente necesario. El problema de este modelo es que deberían existir «puntos fríos» igual que los calientes, cosa que no se ha constatado. Los puntos calientes se consideran como el nacimiento de una nueva dorsal oceánica.

El ciclo de Wilson

    Todos los procesos anteriormente expuestos se sintetizan en el ciclo de Wilson, que debe su nombre a John Tuzo Wilson que integra el ritmo del tiempo geológico y la fusión y ruptura de placas.

    El ciclo del Wilson comienza con la fragmentación de un continente debido a la acción de un punto caliente. El punto caliente se formaría, por una mala «ventilación», debajo de los continentes. Este foco produce el adelgazamiento y fracturación de la litosfera. Aparece, entonces, un rift que irá evolucionando hasta convertirse en un océano. El fondo de este océano está formado por bandas paralelas de basalto que reflejarán las inversiones magnéticas. Los continentes de ambos lados del rift quedarán como costas sin actividad sísmica, en las que se producirá una importante sedimentación. La corteza oceánica irá enfriándose a medida que se aleja de la dorsal, haciéndose más rígida y densa. Cuando esté suficientemente fría se romperá y comenzará la subducción, en la parte más débil (la más cercana al continente). Se genera, así, una fosa, por la que se destruye la corteza oceánica. Si la fosa se crea, en parte, sobre la corteza continental el océano tenderá a cerrarse, originando un relieve de colisión al plegar los sedimentos del borde continental y fracturar el borde del continente. Este relieve se sutura fusionando sendas placas, y formando un gran continente, aunque quedará una cicatriz más débil. Sobre este gran continente aparecerá de nuevo un punto caliente que lo romperá. Según este esquema alrededor de un continente antiguo se irán fusionando, además de otros continentes, rocas procedentes de la corteza oceánica más modernos.

    Se considera que a lo largo de la historia de la Tierra este ciclo se ha completado en cinco ocasiones, precedido por una tectónica de miniplacas, hace entre 2.800 y 2.500 millones de años. Esta es la época en la que se formaron las grandes extensiones de granitos. Los supercontinentes se disgregarían y se uniría en varias ocasiones: hace 2.100 millones de años (Pangea I), 1.800-1.600 millones de años (Pangea II), hace 1.100 millones de años (Pangea III). Y hace 600 millones de años se formó Pangea IV que sufrió un ciclo de Wilson completo hasta formar, hace 250 millones de años, Pangea V que comenzaría el ciclo actual. Pangea V se corresponde con el Pangea que imaginara Wegener. Según esto los supercontinentes se forman cada 400 ó 500 millones de años, y un punto caliente es capaz de romper un continente en 100 millones de años.

    Algunos autores piensan que este ciclo es un modelo más que una realidad, y que los grandes supercontinentes no están unidos al mismo tiempo nunca, sino que se agregan y se disgregan partes en diferentes momentos de la historia de la Tierra, más o menos próximas. Recordamos esto por que los puntos calientes se pueden producir bajo la corteza oceánica, y no necesariamente bajo los continentes más grandes, ni en su centro, que es donde peor «refrigeración» existiría. En la actualidad los puntos calientes más activos están en las islas Canarias, Cabo Verde, el parque de Yelowstone, etc. Es muy posible que, al tiempo que en una parte se esté disgregando, en otra se esté agregando, e incluso que mientras está chocando una placa contra otra, en el interior de una de esas placas se esté formando un nuevo rift que rompa y separe otras placas. Eso es lo que parece pasar e la actualidad en la placa africana que se separa a lo largo de la dorsal del Índico empujando hacia el continente africano pero también se separa a lo largo del valle del Rift, empujando el continente africano hacia el Índico. El ciclo de Wilson da una importancia excesiva a los continentes, aunque su modelo no se puede olvidar.

    El principal problema que no resuelve la teoría es cómo se producen las corrientes convectivas, cuáles son las irregularidades en el manto, o en el núcleo, que permite que en un determinado punto la temperatura sea mayor (o menor) que en su entorno.