Ciencias para el Mundo Contemporáneo 1º Bachillerato

I.E.S. ARCA REAL (Valladolid)

De la deriva continental a la Tectónica de Placas.

Alfred WegenerANTECEDENTES

La idea de que los continentes no han estado siempre en el mismo sitio viene de lejos:• Ya en 1620 el filósofo Francis Bacon llamó la atención

sobre el hecho de que América del Sur y África encajaban perfectamente.

• Cien años después, Alexander Von Humboldt afirmaba que el Viejo y el Nuevo Mundo se habían separado debido a los efectos de las aguas caídas en el Diluvio Universal que, circulando de Norte a Sur, habían excavado el Atlántico.

• Se creía que los cambios en otras épocas habían sido súbitos y radicales y que una vez se hubieron dado permanecieron hasta nuestra época actual.

• En 1858 Antonio Snider-Pellegrini habló por primera vez de un supercontinente antes de la apertura del Atlántico, explicando así los similares fósiles en Europa y Norteamérica.

• Los depósitos glaciares encontrados en los trópicos.

• La existencia de fósiles idénticos encontrados en continentes situados a miles de kilómetros.

• Las cordilleras de idéntica geología sepa-radas por grandes océanos.

• Hace unos 300 millones de años los actuales continentes habrían estado unidos en una sola gran masa de tierra firme que denominada Pangea.

• La Pangea se rompió dando lugar a otros nuevos conti-nentes terrestres sujetos a un movimiento de deformación y deriva que todavía perdura.

IDEAS GEOLÓGICAS BÁSICAS

SUGERIDAS POR

Alfred Wegener

PANGEA

Laurasia

Gondwana

América del Norte

Asia

Europa

África

América del Sur

Antártida

Australia

India

Hemisferio Norte

HemisferioSur

Alfred Wegener

Deriva de los continentes

Alfred Wegener, se impresionó con la semejanza entre los continentes y los témpanos de hielo de los océanos árticos, que son el resultado de la rotura de capas de hielo flotante en el mar. Al igual que los témpanos rotos se igualan a lo largo de la línea de rotura, los bordes de algunos continentes se asemejan. Wegener encontró otros parecidos semejantes, por ejemplo, entre las formaciones rocosas a lo largo de bordes parecidos y en 1918 propuso su teoría de la "DERIVA CONTINENTAL", en la que los continentes, como los témpanos de hielo, se movían de un lugar a otro. Creía que los continentes flotaban sobre capas profundas por debajo de ellos, que con el paso de millones de años se comportaban como densos fluidos que hacían posible el desplazamiento.

Animación.

ALFRED WEGENER

Deriva de los continentes ALFRED WEGENER

• Indicios de una misma glaciación en lugares muy separados.

• Coincidencia de fósiles a uno y otro lado del Atlántico

• Los “viejos granitos” que existen en África y Brasil

• Cadenas montañosas que presentan continuidad en América y Europa.

• Coincidencia de las costas de África y Sudamérica.

Geográficas Geológicas

Paleontológicas Paleoclimáticas

ALFRED WEGENER

.

Los argumentos de Wegener

Argumentos geográficos: La forma de los continentes, que parecían encajar como las piezas de un enorme rompecabezas. El ajuste no era perfecto, ya que había solapamientos y huecos entre estas piezas.

Un claro ejemplo son Sudamérica y África.

ALFRED WEGENERLos argumentos de Wegener

Argumentos paleoclimáticos: Utilizó ciertas rocas sedimen-tarias como indicadores climáticos: tillitas, yeso y halita, carbones.Dibujó mapas de estos climas antiguos y concluyó que su distribución resultaría inexpli-cable si los continentes hubiesen permanecido en sus posiciones actuales.

ALFRED WEGENERLos argumentos de Wegener

Argumentos geológicos: Weneger encontró que algunas formaciones geológicas tenían continuidad a uno y otro lado del Atlántico , también encontró restos glaciares en zonas de clima tropical y yacimientos de carbón en zonas frías.

ALFRED WEGENERLos argumentos de Wegener

Argumentos paleontológicos: Analizó la distribución de muchos fósiles de organismos cuya presencia en lugares muy distantes en la actualidad resulta difícil de explicar, salvo que en la época en que vivieron estuviesen próximos.

ALFRED WEGENER

Harold Jeffreys:Matemático,estadistístico, geofísico y astrónomo británico, se opuso a Wegener diciendo que las capas profundas no eran lo suficientemente fluidas y rebatió enérgicamente el movimiento propuesto por él.

La idea de Wegener encontró una enorme resistencia entre la comunidad de geofísicos.

Después de que Wegener muriera, durante una expedición ártica en 1930, solamente un pequeño grupo siguió defendiendo sus ideas.Para que la teoría de Wegener quedase completa se necesitaban más evidencias y las proporcionó el magnetismo terrestre.

Oposición a Wegener

Año Geofísico Internacional (1957-58)DESCUBRIMIENTOS

La existencia de la dorsal mesoatlántica Ninguna roca del fondo

oceánico tenía mas de 150 millones de años: casi un 95% de la historia de la

Tierra había desaparecido

PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS- Son relieves submarinos de origen volcánico donde la actividad volcánica es intensa y continua.- Los basaltos que las constituyen no están cubiertos de sedimentos, pero al alejarse de su eje va aumentando el espesor de estos.- La edad de los basaltos oceánicos aumenta con la distancia a la dorsal. Los más antiguos están situados cerca de los continentes y, en ningún caso, su edad supera los 190 millones de años.

Las dorsales oceánicas

Desde el eje de la dorsal hacia la zona continental va aumentando la edad de las rocas basálticas del fondo oceánico

Las dorsales oceánicas

Las dorsales oceánicas son grandes elevaciones submarinas situadas en la parte central de los océanos de la Tierra. Tienen una altura media de 2000 a 3000 metros y poseen un surco central, llamado rift, por donde sale magma. El magma emerge continuamente desde la corteza oceánica, a través de las fisuras del fondo del océano, y forma nuevos volcanes y porciones de corteza, que pueden elevarse sobre el fondo oceánico hasta 4 Km.

Animación.

Islandia es un caso especial. Se trata de una parte de la dorsal oceánica que ha crecido tanto que ha alcanzado la superficie. Por eso tiene un vulcanismo tan intenso.Islandia acumula 1/3 del vulcanismo mundial de los últimos 1.000 años.

Las dorsales oceánicas

Afloramiento vivo de una dorsal en Islandia (Reikjanes)

HARRY HESS : La expansión del suelo oceánico

Tras interpretar los resultados aportados por las investigaciones del Año Geofísico Internacional Harry Hess sugirió en 1960 la teoría de la expansión del suelo oceánico.Apenas hay sedimentos en las dorsales ya que son muy recientes. Este hecho constituye una prueba de que la corteza oceánica se crea en las dorsales y se destruye junto a los bordes continentales. Por eso son tan jóvenes los suelos oceánicos, porque la mayoría de la corteza oceánica ha ido desapareciendo en las zonas de subducción.Esta idea que “encajaba tan bien” no se hallaba avalada, de momento, por ningún tipo de comprobación; por eso se calificó la idea de geopoesía.

La geopoesía se convierte en georealidad:Las conclusiones del equipo de Alan Cox

Alan Cox y otros colegas de la Universidad de Stanford (EEUU) descubrieron en Owens Valley (California) algo hasta entonces desconocido, pues hallaron depósitos sucesivos de rocas volcánicas que presentaban magnetización alternante: mientras unas capas la presentaban como la actual, otras la presentaban invertida. Había que corroborar si tal hecho constituía un fenómeno global. Finalmente se comprobó que sí, y que dichas inversiones del campo magnético terrestre eran un fenómeno bastante habitual. Hasta un total de 9 inversiones N-S magnéticas en los últimos 4 millones de años.

La geopoesía se convierte en georealidad:Las conclusiones del equipo de Alan Cox

Las conclusiones de Fred Vine y Drummond MathewsLa geopoesía se convierte en georealidad:

Las conclusiones de Fred Vine y Drummond MathewsLa geopoesía se convierte en georealidad:

Animación.

En los años 1950 se desarrollaron los magnetómetros electrónicos. Las compañías petrolíferas pronto los usaron en sus aviones y buques para cartografiar el magnetismo de las rocas del fondo oceánico y así ayudar a la localización de yacimientos de petróleo. Sobre tierra, el modelo de este magnetismo aparecía revuelto, sin un orden significativo. Sin embargo, al extenderse estas mediciones a los océanos se reveló (en torno a 1960) una diferencia sorprendente: en el fondo del océano la magnetización estaba ordenada, formando largas bandas. Las bandas sobre el fondo oceánico del Atlántico, en particular, aparecían paralelas a la Dorsal Atlántica. Pero las bandas magnéticas no solo estaban alineadas con la cordillera central, sino que su estructura y distribución aparecía muy simétrica en ambos lados: si se observaban un par de bandas estrechas a una cierta distancia en el lado este, también se encontraba su reflejo exacto a casi la misma distancia en la vertiente oeste.

En 1963, los geofísicos ingleses Frederick Vine y Drummond Matthews, de la Universidad de Cambridge, publicaron un artículo en la revista Nature donde presentaron datos a favor de la brillante idea de Hess. En este artículo, Vine y Matthews reportaron mediciones de anomalías magnéticas en los fondos marinos al sur de Islandia, obtenidas mediante un magnetómetro muy sensible remolcado por un buque. Los registros indicaban patrones lineales muy claros de anomalías magnéticas positivas y negativas. Las anomalías magnéticas eran también simétricas con respecto al eje de la cadena montañosa del fondo marino.

Harry Hess había propuesto que las dorsales estaban localizadas en zonas de ascenso de materiales del manto y que el suelo del océano se desplazaba como una cinta transportadora alejándose de la cresta de la dorsal y hundiéndose por las fosas oceánicas.

La geopoesía se convierte en georealidad:Las conclusiones de Fred Vine y Drummond Mathews

Después de que sale al exterior la lava fundida de un volcán, se solidifica formando rocas. En la mayoría de los casos su magnetización es en la dirección de la fuerza magnética local en el momento en que se enfría. Por lo tanto, si un volcán ha producido varios flujos de lava en períodos pasados, los científicos pueden analizar la magnetización de diferentes flujos y a partir de aquí hacerse una idea de cómo ha variado en el pasado el campo magnético local de la Tierra. Sorprendentemente, este proceso sugiere la idea de que existieron tiempos en que la magnetización tenía una dirección opuesta a la actual.

Actividad interactiva.

La geopoesía se convierte en georealidad:Las conclusiones de Fred Vine y Drummond Mathews

El estudio del paleomagnetismo terrestre confirmó que existían franjas de magnetismo similares a ambos lados de las dorsales, por lo que el fondo oceánico se había expandido paralelamente a ambos lados, tal y como predijo Hess.

Cuando las placas se separan a ambos lados de la dorsal, la lava emerge desde el centro, se solidifica y "graba" el campo magnético predominante en ese momento. Cada medio millón de años, por término medio, se invierte la polaridad magnética terrestre, y así se magnetiza el fondo oceánico. Cada banda representa una época de polarización magnética y también explica la simetría.

Parece como si el fondo marino actuase como una cinta transportadora gigante, con unas cintas gemelas emergiendo desde la cordillera central, grabando el magnetismo de la Tierra en el momento en que emerge y luego viajando en direcciones opuestas. Los estudios realizados en el fondo oceánico permitieron luego observar que el espesor de la corteza oceánica era menor y de menor edad en las zonas próximas a la dorsal y mayor y más antiguo en las fosas. Todo encajaba.

Las conclusiones de Fred Vine y Drummond MathewsLa geopoesía se convierte en georealidad:

Las conclusiones de Fred Vine y Drummond MathewsLa geopoesía se convierte en georealidad:

Glomar Challenger y Proyecto “FAMOSO”

El Glomar Challenger fue un buque oceanográfico estadounidense, centro neurálgico del programa conocido como DSDP (Deep Sea Drilling Project: proyecto de perforación del fondo marino) Este proyecto, financiado por la US National Science Foundation, se puso en marcha el 11 de agosto de 1968. Su objetivo fundamental era la toma de muestras y análisis en profundidad en diferentes puntos de los océanos.

A 600 kms. al sur de las Azores, bajo la denominación de “Proyecto Famoso” (FAMOUS: French American Mid Ocean Undersea Survey); es decir: Proyecto Franco-Americano Submarino Medio Oceánico, los sumergibles franceses Cyana y Arquímedes, junto con el norteamericano Alvin, exploraron en 1973 la dorsal medioatlántica, proporcionando información de primera mano relacionada con cómo se crea suelo oceánico en las dorsales y de las comunidades que allí habitaban.

Proyecto “FAMOSO”

Junto a las dorsales oceánicas existen extrañas comunidades de seres vivos que no le deben nada a la luz

Corrientes de convecciónLA CONVECCIÓN es el mecanismo que se produce en los fluidos cuando el calor es transportado desde zonas de mayor temperatura a otras con temperatura menor, debido a los cambios en la densidad de los materiales.La transferencia de energía comienza cuando una porción de materia se calienta y, al dilatarse, asciende desde las zonas más calientes a las más frías.

El desplazamiento de las placas a ambos lados de la dorsal es tan lento que el resultado no es perceptible a simple vista.Las placas se mueven a una velocidad de 2 a 20 centímetros por año. Así, por ejemplo, la placa del Pacífico se está moviendo alrededor de 5`5 centímetros por año hacia el norte.

Las corrientes de convección dentro del manto trasladan la mayor parte de su energía térmica desde la profundidad de la Tierra a la superficie y son la fuerza conductora de la deriva de los continentes. El flujo de convección proporciona las rocas calientes y fundidas al sistema mundial de cadenas montañosas oceánicas.

ISOSTASIA es la condición de equilibro que presenta la superficie terrestre debido a la diferencia de densidad de sus diversas partes componentes. La teoría de las isostasia es la que mejor explica el modo cómo las estructuras continentales podrían cabalgar sobre las capas subyacentes, tal como sugería Wegener. Así, la corteza flotaría sobre el manto como un iceberg en el océano. El principio básico es que para que un cuerpo flote sobre otro éste debe ser más denso, con lo que se situaría debajo. El material que flota se hunde en un porcentaje variable, pero siempre tiene parte de él emergido. De este modo, la condición de flotabilidad no depende del tamaño y, cuando la parte emergida pierde volumen y peso, la parte sumergida asciende para compensarlo.

Isostasia

ANIMACIÓN.

Tectónica de placas

En 1968, se unieron las pruebas de Deriva Continental y de Expansión del fondo oceánico dando lugar a una teoría mucho más completa conocida como Tectónica de placas. Se trata de una teoría global que explica numerosos hechos geológicos y geográficos.Según esta teoría la Tierra se divide en Placas Litosféricas separadas por cinturones sísmicos y volcánicos, cadenas montañosas continentales y submarinas y archipiélagos de islas.

La ciencia que estudia la forma de la corteza terrestre recibe el nombre de “Tectónica", y el proceso hasta aquí descrito es, esencialmente, el de las placas tectónicas de la corteza terrestre y consiste en que las distintas placas están reordenándose continuamente, transportando, a veces, los continentes o parte de ellos. El movimiento total está conducido por el calor interno de la Tierra.

ANIMACIÓN.ANIMACIÓN.

Hay ocho grandes placas litosféricas :• 6 de ellas están constituidas por suelo continental y oceánico, son MIXTAS:

Euroasiática, Norteamericana, Sudamericana, Indoaustraliana, Antártica y Africana.

• Las otras dos son OCEÁNICAS: Pacífica y Nazca. Hay otras cinco placas más pequeñas: • Tres de ellas son OCEÁNICAS: Caribe, Filipinas y Cocos. • Las otras dos son CONTINENTALES: Iraní y Arábiga.

Placas litosféricas

La capa superior de La Tierra se denomina Litosfera. Esta capa es dura, fría y poco densa. Se encuentra dividida en fragmentos que se conocen con el nombre de Placas litosféricas.Bajo la Litosfera aparece una capa de materiales que se encuentran a muy alta temperatura y en donde aparecen corrientes de convección. Estas corrientes son las responsables del movimiento de las placas. Las placas se mueven de forma independiente. Entre ellas se producen choques, rozamientos y separaciones. Estos movimientos provocan la aparición de volcanes y terremotos en los bordes entre placas. Además originan diversas estructuras que modifican el relieve terrestre.

Placas litosféricas

• Las dorsales oceánicas (LÍMITES DIVERGENTES, movimiento de separación):

• Las fosas tectónicas (LÍMITES CONVERGENTES, movimiento de aproximación):

• Las fallas transformantes (LÍMITES TRANSFORMANTES, movimiento paralelo):

Límites de placas

En las dorsales y en los rift continentales se crea nueva corteza

En las fosas se destruye la corteza

En los bordes laterales de placas ni se crea ni se destruye corteza

Límites de placas

LAS CORRIENTES DE CONVECCIÓN que se producen en el manto terrestre constituyen, finalmente, el motor de la deriva continental que no supo explicar Alfred Wegener. Cuando dos corrientes ascendentes se enfrentan pueden llegar a fracturar una placa continental, abriendo en el lugar un nuevo océano y arrastrando las placas que así han surgido lateralmente (borde constructivo). Pero en otro lugar del mundo las placas han de colisionar (bordes destructivos) justo en los lugares en que dos corrientes descendientes se juntan. Si así no fuera, la superficie de la Tierra crecería.

Límites de placas

Contacto entre placasBORDES CONSTRUCTIVOSSe sitúan en las dorsales oceánicas y en los rift continentales.La actividad volcánica que se produce en estas zonas, como consecuencia de su divergencia, determina la formación de nueva corteza oceánica y provoca el ensanchamiento de los fondos oceánicos y la separación progresiva de las placas adyacentes.Se generan cuando en el manto terrestre se produce un ascenso de rocas fundidas que rompen la corteza oceánica y dan lugar a la formación de una fisura de miles de kilómetros de longitud en la que se produce un intenso vulcanismo.El ascenso de magma provoca un abombamiento en la corteza, seguido de un estiramiento y después una rotura. Este proceso es consecuencia de las corrientes de convección generadas en el manto. Una dorsal es, por lo tanto, el borde divergente de dos placas oceánicas.

Contacto entre placasUn rift continental (como el africano) puede ser el inicio de un futuro océano.

BORDES DESTRUCTIVOSCuando dos placas chocan pueden darse tres situaciones:• Choque de placa oceánica contra continental. La placa oceánica subduce

por debajo de la continental.• Choque de placa oceánica contra oceánica. La placa más densa subduce por

debajo de la más ligera.• Choque de placa continental contra continental. Los sedimentos situados

entre las dos placas se pliegan y elevan. No hay actividad volcánica.

Contacto entre placas

BORDES TRANSFORMANTESNo se crea ni se destruye corteza. Hay mucha actividad sísmica en ellos.

ANIMACIÓN.

Contacto entre placas

Ejemplos de choques de placasEl terremoto que afectó a Japón el 25 mayo de 1983, con un grado de 7,7 en la escala de Richter, se debió a un choque de la placa Pacífica, que en este lugar se hunde por debajo de Asia en su movimiento hacia el oeste.

El seísmo que afectó a la ciudad china de Tangshán, el 28 de julio de 1976 y tuvo una magnitud de 7,5 grados en la escala de Richter, fue debido a la colisión contra Asia de la placa que transportaba a la India, en su movimiento hacia el Norte.

El terremoto que destruyó la ciudad de San Francisco la mañana del 18 de abril de 1906. El terremoto fue de una magnitud de 7,8 en la escala de Richter, casi por completo se debió al rozamiento entre la placa Norteamericana y la Pacífica, producido por el desplazamiento hacia latitudes mayores de esta última.

TIPO DE MARGEN DIVERGENTE CONVERGENTE TRANSFORMANTE

MOVIMIENTO EXTENSIÓN SUBDUCCIÓN DESPLAZAMIENTO LATERAL

EFECTOCONSTRUCTIVO

(se crea litosfera)DESTRUCTIVO

(se destruye litosfera)

CONSERVATIVO(ni se destruye ni se

crea litosfera)

TOPOGRAFÍA DORSAL / RIFTFOSA y/o

CORDILLERAS DE PLEGAMIENTO

POCO DESTACABLE

VULCANISMO SÍ (basaltos) SÍ (andesitas) NO

SISMICIDAD SÍ (de foco somero)SÍ (de foco somero,

intermedio y profundo)

SÍ (de foco somero)

Resumen