Tectónica de placas (II): Tipos de límites y dinámica del manto

Tipos de límites entre placas

Existen tres tipos principales de límites donde interactúan las placas tectónicas:

• Límites divergentes: (Se crea litosfera). Donde dos placas se separan, se produce un continuo ascenso de material desde el manto y se crea nueva corteza oceánica. Estos límites están representados principalmente por las dorsales oceánicas.
• Límites convergentes: (Se destruye litosfera). Cuando dos placas se aproximan, si una de ellas es oceánica (más densa), se introduce (subduce) por debajo de la otra (que puede ser oceánica o continental). Si dos placas continentales chocan, se produce una colisión que pliega y levanta los materiales. Estos límites coinciden con la formación de fosas oceánicas, arcos de islas volcánicas y grandes cordilleras.
• Límites neutros o transformantes: (Ni se crea ni se destruye litosfera). En estos límites, las placas se deslizan lateralmente una respecto a la otra a lo largo de grandes fracturas. Son las llamadas fallas de transformación.

La dinámica del manto

El movimiento de las placas está impulsado por la dinámica interna del manto terrestre. Se observa un movimiento lento y continuo de material a diferente temperatura:

• El magma caliente asciende desde el manto inferior hacia la superficie, a menudo en forma de penachos o plumas térmicas. Cuando estas plumas ascienden desde el manto profundo y alcanzan la base de la litosfera, pueden formar puntos calientes (hotspots), responsables de vulcanismo intraplaca (ej. Hawái). Algunos penachos podrían no tener raíces térmicas profundas, siendo quizás más antiguos.
• La litosfera fría y densa (especialmente la oceánica) desciende en las zonas de subducción y se va acumulando en niveles profundos del manto, incluso en el límite manto-núcleo. Una parte de este material frío que desciende puede desalojar material más caliente, que a su vez asciende hacia la superficie, formando nuevos penachos térmicos y cerrando así ciclos convectivos.

Límites Divergentes: Dorsales Oceánicas y Formación de Océanos

Las dorsales oceánicas

Las dorsales son grandes elevaciones submarinas situadas en la zona media de todos los océanos, extendiéndose por miles de kilómetros. Algunas crestas de las dorsales pueden sobresalir por encima del nivel del mar, formando islas volcánicas (ej. Islandia).

La parte central de la dorsal está constituida por un sistema de fracturas que forman un amplio surco denominado rift-valley. Por este surco asciende magma basáltico desde el manto, lo que provoca una intensa actividad volcánica submarina y la formación continua de nuevo fondo marino (corteza oceánica).

Las dorsales están atravesadas perpendicularmente por numerosas fracturas denominadas fallas de transformación, que dividen la dorsal en segmentos. En las dorsales se registra también una intensa actividad sísmica, generalmente superficial.

Comienzo de un océano: Rifting continental

La formación de una dorsal y, eventualmente, de un océano, puede comenzar cuando bajo un continente aparece un punto caliente o una zona de ascenso de material del manto. El magma caliente y ligero eleva y abomba la litosfera continental, formando un domo. La tensión provoca que la litosfera se estire, adelgace y finalmente se rompa, formando un sistema de tres grietas o fosas tectónicas (rifts) que radian desde un punto central, llamado punto triple. Estos puntos triples suelen ser zonas de unión entre tres placas o futuras placas. Si la extensión continúa preferentemente a lo largo de dos de las ramas del rift, la tercera puede convertirse en un rift abortado (aulacógeno), mientras las otras dos evolucionan para formar el borde de dos nuevas placas que comienzan a separarse.

Formación de un océano

El proceso de formación de un océano (oceanización) comienza cuando aparece un sistema de fracturas paralelas al romperse un continente (rifting) y las placas resultantes comienzan a separarse. La continua salida de lava basáltica en el eje de separación crea nueva litosfera oceánica y empuja lateralmente a la existente, haciendo que las placas se desplacen a razón de varios centímetros por año.

En las primeras fases de apertura, se forma una gran grieta o fosa tectónica (rift continental, como el Rift de África Oriental). Si continúa la separación y el ascenso de magma, se origina un mar estrecho y alargado (como el Mar Rojo). Si el proceso de separación persiste durante millones de años, se forma un océano amplio con una dorsal activa en su centro (como el Océano Atlántico).

Límites Convergentes: Zonas de Subducción, Fosas y Arcos de Islas

Zonas de subducción

Dado que en las dorsales se crea continuamente litosfera oceánica, deben existir otras zonas donde esta se destruya para mantener un equilibrio en el tamaño de la Tierra. Estas áreas son las llamadas zonas de subducción.

En ellas, una placa litosférica (generalmente oceánica, por ser más densa) se introduce (subduce) por debajo de otra placa (que puede ser oceánica o continental). Durante este proceso, se producen numerosos terremotos debido a las fricciones entre las placas y a las tensiones que fracturan y deforman la placa que subduce (sismicidad localizada en el Plano de Benioff).

A medida que la placa va descendiendo hacia el manto, aumenta la presión y la temperatura. Los minerales se transforman y, a cierta profundidad, se produce la fusión parcial de la placa subducida y/o del manto suprayacente (facilitada por la liberación de agua contenida en la placa oceánica). Estos magmas, menos densos, tienden a ascender hacia la superficie. Si solidifican en el interior de la corteza, forman rocas plutónicas (como dioritas o gabros). Si ascienden hasta la superficie, generan volcanes que expulsan lavas (típicamente de composición andesítica si la placa superior es continental).

Las zonas de subducción están marcadas en la superficie por la presencia de profundas fosas oceánicas.

Fosas oceánicas

La zona donde una placa oceánica inicia su descenso bajo otra está marcada por la presencia de fosas: depresiones submarinas muy profundas, alargadas y estrechas. La fosa más profunda del mundo es la Fosa de las Marianas en el Océano Pacífico.

Arcos de islas

Los arcos de islas (o arcos insulares) se forman cuando una placa oceánica subduce bajo otra placa también oceánica. Están constituidos por una cadena de islas volcánicas dispuestas en forma de arco, paralelas a la fosa oceánica. Las islas de estos archipiélagos se forman a partir del magma generado por la subducción que asciende y crea volcanes en el fondo marino, los cuales eventualmente emergen sobre el nivel del mar (ej. Japón, Aleutianas).

En los arcos de islas también son frecuentes los terremotos, pues la placa que subduce se fractura y deforma. Entre el arco de islas y el continente cercano (si lo hay) puede existir una cuenca marina denominada cuenca trasarco.

Límites Neutros o Transformantes: Fallas de Transformación

Fallas de transformación

Son lugares donde no se forma ni se destruye litosfera; son los límites neutros o conservativos. La superficie total de las placas se conserva. En estos límites, se produce un movimiento de desplazamiento lateral (horizontal) entre dos placas que se deslizan una junto a la otra.

Estas grandes fracturas, llamadas fallas de transformación, se encuentran frecuentemente cortando y desplazando segmentos de las dorsales oceánicas. También pueden conectar segmentos de dorsales con zonas de subducción, o dos zonas de subducción.

Cuando una falla de transformación atraviesa litosfera continental, como la Falla de San Andrés, es especialmente estudiada y vigilada, tanto por quedar emergida y ser más accesible, como por ser una zona con gran riesgo sísmico. El movimiento relativo de las placas provoca el desgarre de la litosfera. A lo largo de la falla, se va acumulando esfuerzo elástico debido a la fricción; durante un terremoto, se libera bruscamente la deformación acumulada, y las placas se mueven deslizándose horizontalmente. Los terremotos que se producen en estas fallas acostumbran a ser superficiales (foco a poca profundidad).

Falla de San Andrés

Situada en California (oeste de EE. UU.), la Falla de San Andrés constituye el límite transformante entre la Placa Pacífica y una parte de la Placa Norteamericana. El bloque occidental, correspondiente a la Placa Pacífica, avanza a lo largo de la falla hacia el Noroeste respecto al bloque oriental (Placa Norteamericana). En los últimos 150 millones de años, se estima que se ha producido un desplazamiento lateral acumulado de cientos de kilómetros. En esta zona se producen anualmente alrededor de 300 terremotos de pequeña intensidad, pero también ha generado grandes terremotos destructivos, siendo el más famoso el que afectó a San Francisco en 1906.

Formación de Cordilleras: Orogénesis y Tipos

Definiciones: Orógeno, Orogénesis y Orogenia

• Orógeno: Es un cinturón montañoso, un conjunto de cordilleras que se ha formado por deformación (plegamiento, fallamiento) y engrosamiento de la corteza terrestre durante un periodo de tiempo determinado, asociado generalmente a la convergencia de placas.
• Orogénesis: Es el proceso geológico que da lugar a la formación de los orógenos. Implica deformación tectónica, metamorfismo y magmatismo.
• Orogenia: Es el periodo de tiempo geológico durante el cual tiene lugar una orogénesis y se forma un orógeno específico o un conjunto de ellos. Las orogenias duran millones de años. A lo largo de la historia de la Tierra han ocurrido varias grandes orogenias, siendo las tres últimas más importantes en la configuración actual de los continentes: la Caledónica (Paleozoico inferior-medio), la Hercínica o Varisca (Paleozoico superior) y la Alpina (Mesozoico superior – Cenozoico, aún activa en algunas zonas).

Tipos de cordilleras (Orógenos)

Según el contexto tectónico de su formación, se distinguen principalmente dos tipos de grandes cordilleras:

• Cordilleras pericontinentales o de tipo andino: Se forman en los bordes de continente donde una placa oceánica subduce bajo una placa continental. La compresión, el magmatismo asociado a la subducción y el engrosamiento cortical generan la cordillera en el margen del continente. Ejemplo: la Cordillera de los Andes, formada por la subducción de la Placa de Nazca bajo la Placa Sudamericana.
• Cordilleras intracontinentales o de tipo alpino (o de colisión): Se forman por la colisión entre dos masas continentales, después de que la subducción haya consumido completamente la cuenca oceánica que las separaba. Al chocar los continentes, la corteza se pliega, se falla (formando cabalgamientos) y se engrosa enormemente. Ejemplos: el Himalaya, formado por la colisión de la Placa Índica con la Placa Euroasiática; los Alpes, formados por la colisión de la Placa Africana (y microplacas asociadas) con la Placa Euroasiática.