La teoría de la tectónica de placas: la deriva continental y el mecanismo de expansión del lecho marino

Autoras: Laura Becerra y María Camila Blanco

Hace 60 años la teoría de la tectónica de placas revolucionó el entendimiento geológico de nuestro planeta y hoy en día es considerada uno de los más grandes avances científicos.

La palabra tectónica se refiere al estudio de los procesos que deforman la corteza terrestre, la capa más externa de la Tierra, y las principales características de las formas terrestres producidas por esa deformación, como las montañas, los continentes y las cuencas oceánicas. La teoría, que se volvió más fuerte en la década de 1960, transformó las ciencias de la Tierra al explicar muchos fenómenos, incluidos los eventos de construcción de montañas, volcanes y terremotos.

Antes del siglo XX, la comunidad científica pensaba que las cuencas oceánicas y los continentes eran estructuras permanentes muy antiguas. Esta hipótesis era respaldada por estudios sísmicos que revelaban la existencia de un manto sólido rocoso que se extendía desde la superficie de la Tierra hasta la parte media del camino hacia el centro de la misma, lo cual hizo pensar a los investigadores de la época que la superficie de la Tierra era estática.

En esta sección explicaremos de manera general en qué consiste esta teoría y mencionaremos algunos eventos importantes que llevaron a revaluar la comprensión de la naturaleza, y el funcionamiento de la Tierra con el surgimiento de un nuevo modelo revolucionario sobre los procesos tectónicos de la misma, que indican que la corteza de la Tierra es en realidad una estructura móvil y que los continentes migran de una manera gradual a través del planeta. Además, analizaremos las evidencias que finalmente condujeron a aceptar la teoría de la tectónica de placas.

¿Qué es la tectónica de placas?

La tectónica de placas, puede definirse como una teoría que explica el movimiento observado de la capa externa de la Tierra por medio de los mecanismos de expansión del fondo oceánico y subducción, es decir, movimientos entre placas que ocasionan la generación y la destrucción de la corteza terrestre, que, a su vez, generan los principales rasgos geológicos de la Tierra.

Esta teoría indica que la capa más externa de la Tierra, la litosfera (lithos = piedra, sphere = esfera); formada por la corteza y el manto superior, se divide en grandes placas rocosas. Estas placas se encuentran encima de una capa de roca parcialmente fundida llamada astenosfera (asthenos = débil, sphera = esfera).  El régimen de temperatura y presión en la astenosfera superior es tal que las rocas que se encuentran allí se aproximan a su temperatura de fusión generando una zona muy maleable que permite la separación de la litosfera y las capas inferiores. La convección o transporte de calor entre la astenosfera y la litosfera, permite que el movimiento de la capa externa rígida de la Tierra y que estas placas se muevan entre sí a diferentes velocidades, de dos a 15 centímetros (una a seis pulgadas) por año. Esta interacción de placas tectónicas es la responsable de generar muchas estructuras geológicas diferentes; como la cordillera del Himalaya en Asia, el Rift de África Oriental y la falla de San Andrés en California, Estados Unidos, y ha contribuido al entendimiento de la historia geológica del planeta, la distribución de los sismos, la actividad volcánica, y el origen de los yacimientos minerales.

DERIVA CONTINENTAL: EL SURGIMIENTO DE UNA NUEVA HIPÓTESIS

A inicios del siglo XX el meteorólogo y geofísico Alemán Alfred Wegener publicó dos artículos sobre un concepto llamado deriva continental. Wegener sugirió que en el pasado había existido un supercontinente al que llamó Pangea (pan = todo, gea = Tierra); el cual, para la época mesozoica, hace 200 millones de años, comenzó a fracturarse en continentes más pequeños que fueron alejándose unos de otros <<derivando>> a las posiciones que conocemos actualmente.

Para apoyar su teoría, Wegener y quienes defendieron esta hipótesis recogieron evidencias de tipo paleontológicas, geográficas, geológicas y paleoclimáticas.

Evidencias paleontológicas

La distribución de los fósiles de los seres que vivieron hace millones de años fue una de las primeras evidencias que sustentó la hipótesis de la deriva continental.

¿Qué hallazgos se encontraron? En masas continentales que en la actualidad están separadas se encontraron restos fósiles de especies idénticas, estos hallazgos solo pueden explicarse si en algún momento estos continentes estuvieron unidos.

Un ejemplo de esto, es el hallazgo del registro fósil de un helecho llamado Glossopteris que se ha encontrado en rocas del periodo pérmico en Sudamérica, África, India y Australia. Es imposible que una misma plata hubiese existido al mismo tiempo en continentes tan distantes hoy en día, la explicación más aceptada es que estos continentes en algún momento estuvieron unidos.

Como este ejemplo, existen muchos más para otros continentes y especies.

Evidencias geográficas

Esta evidencia se basa en la semejanza que existen entre las plataformas de algunos continentes que en la actualidad se encuentran separados por océanos. Por ejemplo, mapeando la plataforma occidental de África y la oriental de Suramérica se ha demostrado que encajan a la perfección; esto sugiere que hace aproximadamente 130 millones de años se dio la separación de estas dos masas continentales dando paso a la formación de la parte sur del Océano Atlántico.

En la actualidad sabemos que el continuo movimiento de las placas tectónicas ha formado varios súper continentes que se han separado.

Evidencias geológicas

Existen rocas, yacimientos minerales y cadenas montañosas de la misma edad y origen que se encuentran ininterrumpidas en continentes separados a miles de kilómetros por océanos. Dos claros ejemplos de esta evidencia son la cadena montañosa que atraviesa África de oriente a occidente y que continua cerca de Argentina, y el cinturón montañoso que comprende Los Apalaches (EEUU) que coincide con montañas de la misma edad y estructuras en Groenlandia, Irlanda, Noruega y Gran Bretaña.

Evidencias paleoclimáticas

Estas evidencias se basan en pruebas de cambios climáticos notables ocurridos en el pasado geológico. Puntualmente, se han encontrado depósitos de material acarreado por hielo y marcas en las rocas que corresponden a un evento glacial ocurrido hace aproximadamente 300 millones de años en lo que hoy en día es Suramérica, África, India y Australia.

Esto sugiere que para ese momento estos continentes estaban agrupados muy cerca al polo sur del planeta.

A pesar de sus pruebas, una de las principales objeciones a esta hipótesis fue la incapacidad de identificar un mecanismo capaz de mover los continentes a través del planeta, para lo cual Wegener sugirió dos mecanismos para probar su teoría. Uno de ellos era la fuerza gravitacional que la Luna y el Sol ejercen sobre la Tierra y que provoca las mareas. También, sugirió de manera incorrecta que los continentes más grandes y pesados se abrieron paso por la corteza oceánica de manera muy similar a como los rompehielos atraviesan el hielo.

A pesar del gran esfuerzo de Wegener por revelar pruebas que apoyaran la teoría de la deriva continental, fue creciendo una fuerte oposición a sus ideas por parte de la comunidad científica. En 1930 mientras volvía de su cuarto y último viaje a Groenlandia, el geofísico murió junto con su compañero sin lograr comprobar la teoría.

LAS DORSALES OCEÁNICAS Y LA EXPANSIÓN DEL FONDO MARINO

No obstante, a pesar de haber sido descartada al principio, la teoría ganó fuerza en las décadas de los 50 y 60 cuando nuevos datos comenzaron a respaldar la idea de la deriva continental. Los mapas del fondo del océano generados a partir de métodos geofísicos mostraban una enorme cadena montañosa submarina que casi rodeaba toda la Tierra.

Un geólogo estadounidense llamado Harry Hess propuso que estas crestas eran el resultado del enfriamiento del magma, roca fundida que asciende desde la astenosfera hacia la superficie de la Tierra formando una nueva corteza oceánica que se extiende a lo largo del fondo marino y que a medida que asciende más magma, las placas adyacentes se separan dando lugar a una nueva corteza la cual, millones de años después, desaparecería en las fosas oceánicas en lugares llamados zonas de subducción regresando al interior Tierra.

Las evidencias que sustentan la teoría de la expansión del fondo marino son el paleomagnetismo y la edad de las rocas de los fondos oceánicos.

Paleomagnetismo

Esta es la evidencia más relevante para sustentar la teoría de la expansión del fondo oceánico.

Sabemos que el campo magnético terrestre ha sufrido inversiones, es decir, el polo norte magnético ha pasado al sur y viceversa. Pruebas de estas inversiones magnéticas quedan en las rocas que contienen ciertos minerales ricos en hierro, como el material del manto que sale a ser parte del fondo oceánico, pues estos minerales se organizan según la dirección del campo magnético presente cuando están cristalizando.

Mediante métodos geofísicos que estudian las propiedades físicas de las rocas y puntualmente el magnetismo, se identificó que en el fondo oceánico había una especie de franjas paleomagnéticas, es decir, franjas de rocas que habían cristalizado cuando el polo magnético había sufrido diferentes inversiones; estas franjas seguían la dirección que tienen las dorsales. Esto permitió probar que efectivamente había material que salía del manto en diferentes momentos del tiempo geológico y que renovaba la corteza oceánica.

Edad de las rocas de los fondos oceánicos

Se sabe que la edad de las rocas de la corteza oceánica no es homogénea, pues las rocas son más jóvenes a medida que están más cerca de las dorsales, y más viejas a medida que están más lejos de la dorsal, es decir, cuando están más próximas a las fosas oceánicas.

A pesar de la hipótesis de Hess, continuaba una duda alrededor de la teoría de la tectónica de placas; la mayoría de los volcanes se encuentran por encima de las zonas de subducción, pero algunos se forman lejos de estos límites de placas. Esta incógnita fue finalmente respondida en 1963 por un geólogo canadiense, John Tuzo Wilson. Wilson propuso que las cadenas de islas volcánicas, como las islas hawaianas, se crean mediante “puntos calientes” fijos en el manto. En esos lugares, el magma se abre paso hacia arriba a través de la placa móvil del fondo marino. A medida que la placa se mueve sobre el punto caliente, se crea corteza formando una isla volcánica tras otra. La explicación del geólogo dio más apoyo a la tectónica de placas y hoy en día es aceptada casi universalmente.

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