La teoría de la tectónica de placas

Toda la ciencia se basa en la suposición de que el mundo natural se comporta de una manera constante y predecible que puede comprenderse mediante el estudio atento y sistemático. El objetivo general de la ciencia es descubrir los modelos subyacentes en la naturaleza y luego utilizar ese conocimiento para hacer predicciones sobre lo que cabría o no cabría esperar que ocurriera dados ciertos hechos y circunstancias. Por ejemplo, sabiendo cómo se forman los depósitos de petróleo, los geólogos pueden predecir los sitios más favorables para la exploración y, quizá igual de importante, cómo evitar las regiones con escaso o nulo potencial.

    El desarrollo de nuevos conocimientos científicos implica algunos procesos lógicos básicos que son universalmente aceptados. Para determinar qué está ocurriendo en el mundo natural, los científicos recogen «datos» científicos a través de la observación y la medida. Como el error es inevitable, la exactitud de una medida o una observación particulares es siempre cuestionable. No obstante, esos datos son esenciales para la ciencia y sirven como trampolín para el desarrollo de las teorías científicas

    Una vez recogidos los datos y formulados los principios que describen un fenómeno natural, los investigadores intentan explicar cómo o por qué las cosas suceden de la manera observada. Lo hacen elaborando una explicación provisional (o no probada), que denominamos una hipótesis científica o modelo. Es mejor que un investigador pueda formular más de una hipótesis para explicar un conjunto determinado de observaciones. Si un solo investigador no puede idear múltiples modelos, los otros miembros de la comunidad científica desarrollarán casi siempre explicaciones alternativas. Con frecuencia, a todo ello le sigue un debate encendido. Como consecuencia, quienes proponen modelos opuestos llevan a cabo una investigación extensa y los resultados se ponen a disposición del resto de la comunidad científica a través de las publicaciones científicas.

     Antes de que una hipótesis sea aceptada como parte del conocimiento científico, debe someterse a pruebas y análisis objetivos. (Si una hipótesis no puede probarse, no es científicamente útil, por muy interesante que pueda parecer).

     Cuando ha sobrevivido a una comprobación intensiva y cuando se han eliminado los modelos competidores, una hipótesis puede ser elevada al estatus de teoría científica. En el lenguaje cotidiano solemos decir «eso es sólo una teoría». Pero una teoría científica es una visión bien comprobada y ampliamente aceptada que, en opinión de la comunidad científica, es la que mejor explica ciertos hechos observables.

     Las teorías muy documentadas se sostienen con un elevado grado de confianza. Las teorías de esta talla con un gran alcance tienen un estatus especial. Se denominan paradigmas, porque explican una gran cantidad de aspectos interrelacionados del mundo natural. Por ejemplo, la teoría de la tectónica de placas es un paradigma de las ciencias geológicas que proporciona un marco para la comprensión del origen de las montañas, los terremotos y la actividad volcánica. Además, la tectónica de placas explica la evolución de los continentes y las cuencas oceánicas a lo largo del tiempo.

Teoría de la tectónica de placas 

En las últimas décadas, se ha aprendido mucho sobre la dinámica de nuestro planeta. Este período ha constituido una revolución sin igual en nuestra comprensión de la Tierra. La revolución empezó a principios del siglo XX con la propuesta radical de la deriva continental, la idea de que los continentes se movían sobre la superficie del planeta. Esta hipótesis contradecía el punto de vista establecido, según el cual los continentes y las cuencas oceánicas eran características permanentes y estacionarias sobre la superficie terrestre. Por esta razón, la idea de los continentes a la deriva se recibió con gran escepticismo. Tuvieron que pasar más de 50 años antes de que se recogieran datos suficientes para transformar esta hipótesis controvertida en una teoría sólida que enlazara todos los procesos básicos que, se sabía, actuaban en la Tierra. La teoría que finalmente apareció, denominada teoría de la tectónica de placas, proporcionó a los geólogos el primer modelo exhaustivo del funcionamiento interno de la Tierra.

     La idea de que los continentes van a la deriva por la superficie de la Tierra se introdujo a principios del siglo XX. Esta propuesta contrastaba por completo con la opinión establecida de que las cuencas oceánicas y los continentes son estructuras permanentes muy antiguas. Esta opinión era respaldada por las pruebas recogidas del estudio de las ondas sísmicas que revelaron la existencia de un manto sólido rocoso que se extendía hasta medio camino hacia el centro de la Tierra. El concepto de un manto sólido indujo a la mayoría de investigadores a la conclusión de que la corteza externa de la Tierra no podía moverse. 

     Desde la década de los años sesenta, nuestra comprensión de la naturaleza y el funcionamiento de nuestro planeta han mejorado de manera espectacular. Los científicos se han dado cuenta de que la corteza externa de la Tierra es móvil y de que los continentes migran de una manera gradual a través del planeta. Además, en algunas ocasiones las masas continentales se separan y crean nuevas cuencas oceánicas entre los bloques continentales divergentes. Entretanto, porciones más antiguas del fondo oceánico se sumergen de nuevo en el manto en las proximidades de las fosas submarinas. A causa de estos movimientos, los bloques de material continental chocan y generan las grandes cadenas montañosas de la Tierra. En pocas palabras, ha surgido un nuevo modelo revolucionario de los procesos tectónicos de la Tierra. 

La deriva continental

La idea de que los continentes, sobre todo Sudamérica y África, encajan como las piezas de un rompecabezas, se originó con el desarrollo de mapas mundiales razonablemente precisos. Sin embargo, se dio poca importancia a esta noción hasta 1915, cuando Alfred W. geólogo y geofísico alemán, publicó El origen de los continentes y los océanos. En este libro, que se publicó en varias ediciones, Wegener estableció el esbozo básico de su radical hipótesis de la deriva continental. Wegener sugirió que en el pasado había existido un supercontinente único denominado Pangea pan = todo y gea = Tierra. Además planteó la hipótesis de que en la era Mesozoica, hace unos 200 millones de años, este supercontinente empezó a fragmentarse en continentes más pequeños, que «derivaron» a sus posiciones actuales. Se cree que la idea de Wegener de que los continentes pudieran separarse se le pudo ocurrir al observar la fragmentación del hielo oceánico durante una expedición a Groenlandia entre 1906 y 1908.

Alfred Wegener

     Luego de que Alfred recogiera los datos suficientes para defender su hipótesis de la deriva continental, comenzó el debate para probar su teoría. Antes de presentar su teoría recogió y experimentó de muchas manera, de tal forma que pudo conseguir mucha evidencia que comprobaban su hipótesis, aunque en su exposición no acertó su argumento. Luego de que Alfred no puede comprobar su teoría, muere en un expedición en Groenlandia. Años más adelante se dieron cuenta que en el fondo del mar existían ciertas formaciones denominadas dorsales y también pudieron ver valles de Rift. Más adelante se comenzó a creer en la hipótesis de Alfred. 

La hipótesis de la expansión del fondo oceánico 

A principios de los años sesenta, Harry Hess, de la Universidad de Princeton, incorporó estos hechos recién descubiertos a una hipótesis que más tarde se denominaría expansión del fondo oceánico. En el artículo, ahora clásico, de Hess, proponía que las dorsales oceánicas estaban localizadas sobre zonas de ascenso convectivo en el manto. A medida que el material que asciende desde el manto se expande lateralmente, el suelo oceánico es transportado de una manera parecida a como se mueve una cinta transportadora alejándose de la cresta de la dorsal. En estos puntos, las fuerzas tensionales fracturan la corteza y proporcionan vías de intrusión magmática para generar nuevos fragmentos de corteza oceánica. Por tanto, a medida que el suelo oceánico se aleja de la cresta de la dorsal, es sustituido por nueva corteza. Hess propuso, además, que la rama descendente de una corriente de convección en el manto tiene lugar en los alrededores de las fosas submarinas. Hess sugirió que éstas son sitios donde la corteza oceánica es empujada de nuevo hacia el interior de la Tierra. Como consecuencia, las porciones antiguas del suelo oceánico se van consumiendo de manera gradual a medida que descienden hacia el manto. Como resumió un investigador, «¡no sorprende que el suelo oceánico sea joven, está siendo renovado constantemente!».

     Una de las ideas centrales de Hess era que «la corriente convectiva del manto provocaba el movimiento de la capa externa de toda la Tierra». Así, a diferencia de la hipótesis de Wegener de que los continentes se abrían paso por el suelo oceánico, Hess propuso que la parte horizontal de la corriente convectiva del manto transportaba de una manera pasiva los continentes. Además, en la propuesta de Hess se explicaba la juventud del fondo oceánico y la delgadez de los sedimentos. 

  Posteriormente, con la aceptación de la deriva continental junto con la expansión del fondo oceánico se establece la teoría donde se apoyan la mayoría de los procesos geológicos, denominada <<la tectónica de placas>>.

     La tectónica de placas es una teoría que se basa en el movimiento de las capas litosféricas que componen al planeta tierra, estas capas se mueven unas con respecto a las otras y estos movimientos titánicos pueden generar diversas formaciones geológicas como lo son: las montañas, los volcanes, las fosas, las islas volcanicas, entre otras cosas. La litosfera es la capa más externa de la tierra solida, dicha capa tiene un grosor que varía de 100 km a 250 km en los lugares de cordilleras más antiguas, ésta está conformada por placas oceánica y capas continentales, las capas oceánicas son más densas que las continentale. Los lugares donde se conectan las placas tectónicas se denominan bordes y pueden existir tres tipos: bordes convergentes, bordes divergentes y bordes transformantes.

     Los bordes dependen del tipo de movimientos que tienen las placas. A continuación se explica los diferentes tipos de bordes y las estructuras geológicas que se pueden formar a través del movimientos de las placas litosféricas.

Bordes Convergentes

Aunque continuamente se está produciendo nueva litosfera en las dorsales oceánicas, el tamaño de nuestro planeta no aumenta: su superficie total permanece constante. Para compensar la adición de litosfera recién creada, las porciones más antiguas de la litosfera oceánica descienden al manto a lo largo de los bordes convergentes (con  =  junto; vergere =  moverse). Dado que la litósfera se «destruye» en los bordes convergentes, éstos también se denominan bordes de placa destructivos.

Convergencia oceánica - continental

En este tipo de interacciones entre placas se generan ciertos rasgos geológicos característicos, en este caso, la placa por ser más densa que la placa continental se subduce por debajo de la continental y todo el material como el agua y sedimento que arrastra hacia las profundidades del manto ayudan que las rocas de la placa oceánica se fundan a través de un proceso denominado <<fusión parcial>>, el magma que se forma a causa de este proceso asciende a la superficie en forma de erupción y forma a los volcanes compuestos con un magma rico en sílice. De esta manera se forman los arcos volcánicos continentales, También esta colisión puede generar cordillera como lo es en el caso de las cordilleras andinas y además, en el lugar donde ocurre la subducción se forman estructura geológicas de gran profundidad denominadas fosas marinas. Este tipo de borde los podemos encontrar entre las placas tectónicas de nazca y suramericana 

Convergencia oceánica - oceánica

En este caso, proceden los mismos procesos de subducción, una placa menos densa se subduce por debajo de la más densa y genera arcos de islas volcánicas.como también fosas marinas.

Convergencia continental - continental

La convergencia entre este tipo de placas genera uno de los principales rasgos característicos de los continente, eso son las montañas. Como las placas continentales son menos densas que las oceánicas dos placas continentales que una vez estuvieron separadas por un fondo oceánico colisionan y forman las cordillera, un ejemplo es e Himalaya.

Bordes divergentes

La mayoría de los bordes divergentes (di = aparte; vergere = moverse) se sitúa a lo largo de las crestas de las dorsales oceánicas y puede considerarse bordes de placa constructivos, dado que es donde se genera nueva litosfera oceánica. Los bordes divergentes también se denominan centros de expansión, porque la expansión del fondo oceánico se produce en estos bordes. Aquí, a medida que las placas se separan del eje de la dorsal, las fracturas creadas se llenan inmediatamente con roca fundida que asciende desde el manto caliente situado debajo. Este magma se enfría de una manera gradual generando una roca dura y produciendo así nuevos fragmentos de fondo oceánico. De una manera continua, las placas adyacentes se separan y una nueva litosfera oceánica se forma entre ellas. Como veremos más adelante.

Divergencia Oceánica - Oceánica

En la divergencia entre dos placas oceánicas se puede realizar el proceso denominado, expansion del fondo oceánico, en estos lugares se forman las dorsales que son estructuras extremadamente largas, representan el 20 % de espacio en la corteza terrestre. El nuevo suelo oceánico se comienza a formar desde las dorsales y se consumen en las fosas marinas donde ya la corteza ha adquirido gran densidad y grosor. Mientras más alejada está la corteza oceánica del punto de expansion es más densa.

Divergencia Continental - Continental

También pueden desarrollarse bordes de placa divergentes en el interior de un continente, en cuyo caso, la masa continental puede escindirse en dos o más segmentos más pequeños, como Alfred Wegener había propuesto para la ruptura de Pangea. Se piensa que la fragmentación de un continente empieza con la formación de una depresión alargada denominada rift continental. Un ejemplo moderno de rift continental es el rift del África oriental. Es pura especulación determinar si este rift va a evolucionar hasta un centro de expansión por sí mismo y si, al final, dividirá el continente africano.

Bordes Transformantes

Transformante (trans = a través de; forma = forma), en el cual las placas se desplazan una al lado de la otra sin producir ni destruir litosfera (bordes pasivos). Las fallas transformantes fueron identificadas en primer lugar allí donde desplazan los segmentos desalineados de una dorsal oceánica. Estos bordes pueden unir dorsales que se encuentran separados. Un ejemplo de falla transformante la podemos ver en California, La falla de San Andrés.

     La tectónica de placas fue una revolución científica en la geología que ahora permite entender los diversos procesos de nuestro planeta, comprender todo lo que corresponde a la litósfera, esta teoría ahora se considera la base de los procesos geológicos del planeta. Es un paradigma que puede explicar los patrones naturales del sistema complejo de la tierra. Es un ejemplo de la evolución del conocimiento humano y del método científico. 

Bibliofrafía

Tarbuck (2005) Ciencias de la Tierra, Madrid.

https://www.youtube.com/watch?v=zZZQ1LZti7E&t=317s