EL ORIGEN DE LA IDEA DE

TECTONICA DE PLACAS

Los continentes a la deriva

El primero en proponer la idea de que los continentes podían haber estado unidos en el pasado geológico fué Wegener en 1910, él se baso en el hecho de que las costas de América del Sur y de Africa coinciden al juntarlas. A esto se aunó la semejanza en cuanto a los organismos que vivieron en uno y otro continente, y la continuación de algunos rasgos geológicos.

De esta idea se desprendieron otras teorías sobre la formación de las cadenas montañosas. Las cuales se pensaba, originalmente, que se habian formado por el enfriamiento y contracción de la Tierra, aunque las montañas mas elevadas dieron pie a pensar que era otro su origen. así surgieron teorías que ponían al movimiento de los continentes como el mecanismo que dio origen a las montañas.

Estas teorías se sustentaban también en el fenómeno de isostasia y en el conocimiento que se tenía del interior de la Tierra a traves del estudio de los sismos. De la isostasia se sabía que los continentes pueden tener movimientos verticales, por lo que no sería extraño que también pudieran moverse horizontalmente.

No solo se pensó que Sudamérica y Africa estuvieron unidas sino que otros lugares también, como: Australia y La India, Europa y Norteamérica. Estas parejas de lugares compartían la misma fauna antes del Cenozoico. Lo que llevo a pensar que pudieron existir algun tipo de "puentes intercontinentales". Aunque con la teoría de la deriva continental esto se hacía innecesario. Se podían juntar evidencias de organismos y rasgos geológicos que coincidian en uno y otro continente como piezas de un rompecabezas.

Otras evidencias eran las variaciones climáticas drásticas en algunos lugares como las evidencias de glaciaciones en el ecuador y la existencia de carbón mineral en la Antártida. Esto significaba que los continentes se habían movido. O bien, que los polos eran los que se habían movido.

Controversia sobre la teoría de la deriva continental

A pesar de todas las evidencias sobre la deriva continental, quedaba un factor muy importante sin resolver: el mecanismo que ocasionó el movimiento. Wegener mismo propuso que la fuerza que movía los continentes era la resultante de la interacción de la fuerza centrífuga y la fuerza de gravedad. Esta resultante empujaba los continentes lejos de los polos, por eso fue llamada "fuerza polófuga". El problema de esta fuerza es que es demasiado débil para mover los continentes y mucho menos para producir los plegamientos que originaron las montañas. El movimiento de los continentes hacia el W se le atribuyó a las mareas terrestres, sin embargo esta idea fue desmentida posteriormente.

Aunque no se conocía el mecanismo de la deriva continental, esta idea siguió en la mente de muchos investigadores. Por ejemplo, F.B.Taylor (1910) sugirió que los continentes habían derivado hacia el S con el objeto de explicar la formación de cadenas montañosas convexas hacia el S. El proponía que los continentes habían comenzado a moverse hacia el sur cuando la Tierra aumento su velocidad de rotación al capturar a la Luna. Esta fantástica teoría no explicaba la formación de montañas en tiempos muy antiguos de la Tierra.
Otro científico, Du Toit, propuso que los continentes navegan sobre el manto movidos por la fuerza de hundimiento que producía la depositación de sedimentos al pie del continente debida a la erosión (geosinclinal), la cual provoca que el continente se incline y comience a moverse, este movimiento a su vez ocaciona fracturas que utiliza el magma para salir produciendo una fuerza de tracción que también empuja al continente. Esta hipótesis es muy interesante, pero no contó con ninguna prueba cuantitativa.

En 1928 se celebró un simposio sobre la deriva continental en Nueva York, cuya conclusión final fué que la teoría era digna de tomarse en cuenta por los testimonios que la apoyan, pero existían objesiones de peso en contra de ella. La poca credibilidad de los mecanismos propuestos como motor de la deriva ocacionaron que la misma teoría de la deriva continental se hiciera a un lado durante algún tiempo. Muchos científicos no creían que el manto sólido pudiera permitir que los continentes se dezplazaran y, por otro lado, las evidencias de movimiento no eran anteriores al Mesozoico: porque no se habían movido antes los continentes?

Entre 1923 y 1926, el científico irlandes John Joly propuso que a causa de la mala conductividad térmica de la corteza, el calor radiactivo que se genera en la Tierra se acumula debajo de la corteza y funde el manto bajo la corteza, lo que provoca una convección térmica. La hipótesis de Joly fué la base de la tería de la convección en el manto, cuyo principal exponente: Griggs (1939), la aplicó a la deriva continental. Posteriormente A. Holmes postuló que la convección también podía llevarse a cabo en el manto sólido.

A pesar de esta fabulosa respuesta a la pregunta sobre el mecanismo que movía a los continentes, la deriva continental fue perdiendo el apoyo de la mayoría de los investigadores, que la guardaron en el cajón de los recuerdos hasta que las investigaciones del magnetismo terrestre la volvieron a sacar a la luz.

El misterio del magnetismo terrestre

El magnetismo de la Tierra se conocía desde mucho tiempo atrás con el uso de la brújula. La brújula no apunta exactamente al norte geográfico, existen una "declinación" e "inclinación" magnéticas, que junto con la intensidad magnética definen el campo magnético en un determinado lugar.

El campo magnético de la Tierra se parece bastante al campo dipolar que genera un imán esférico, pero presenta algunas irregularidades, a esta diferencia se le llama "campo no dipolar" o "anomalía magnética".
El campo magnético varía a lo largo del día. En ocaciones sus variaciones son tan grandes que se les denomina "tormentas magnéticas". Y existe también una "variación secular", la cual es la variación a largo plazo del campo magnético que incluye a la deriva hacia el oeste y al "momento magnético".

No todas las sustancias pueden ser imanes. Existen tres principales tipos de sustancias: las ferromagnéticas, que se pueden convertir en imanes por inducción magnética; las paramagnénicas, que se imantan muy debilmente sin convertirse en imanes; y las diamagnéticas, que no se imantan en el sentido del campo. Las sustancias ferromagnéticas conservan la magnetización y adquieren lo que se conoce como "magnetismo remanente".
La incógnita fundamental sobre el magnetismo terrestre es: Porque la Tierra tiene un campo magnético?. La primera explicación fué que el nucleo de la Tierra era un enorme imán permanente, pero la alta temperatura en el nucleo hacía esto poco probable.

El "efecto Barnett" se observa cuando un cuerpo ferromagnético que gira a gran velocidad adquiere un momento magnético pequeño; y el prestigiado científico inglés P.M.S.Blackett utilizó este efecto para explicar el magnetismo terrestre y de otros cuerpo celestes debido a sus movimientos de rotación. Sin embargo, él mismo desmintió esta teoría al realizar un experimento con un aparato perfeccionado por él, al que llamó "magnetómetro astático" (un hombre muy valiente).

La teoría más interesante fue la de considerar el centro de la Tierra como una dínamo (J.Larmor, 1919), e incluso como una dínamo autoexitable propuesta por Bullard (1955). Esta idea de la dínamo involucraba la existencia de convección térmica en lugar de bobinas y escobillas como las dínamos comunes. A pesar de sus imperfecciones, esta teoría es la de más aceptación en la actualidad.

El magnetismo fósil

En algunas rocas se queda grabada la dirección del campo magnético terrestre en el momento en que se formaron. Este magnetismo remanente es muy fuerte en las rocas volcánicas porque se enfrían partiendo de altas temperaturas bajo la acción del campo magnético terrestre, en este caso se llama "termomagnetismo remanente". La temperatura en la que adquieren el magnetismo las rocas se llama "punto de Curie".

Los paleomagnetólogos conocen la dirección del campo magnético terrestre en épocas pasadas al estudiar el magnetismo remanente de las rocas. De estos estudios se descubrieron que muchas rocas tenían un magnetismo remanente en la dirección contraria al campo magnético actual. La explicación a esto era: o que las rocas se habían magnetizado de otra forma, o que el campo terretsre había cambiado.

L.Néel sugirió que la inversión de la imantación dentro de la roca era posible. Lo cual se comprobó experimentalmente en la ilmenita-hematita. Esto parecía resolver el problema. Sin embargo, en los años siguientes se encontraron algunas pruebas que apoyaban la idea de la inversión del campo magnético terrestre, como diques con dirección de magnetización inversa al material que lo rodeaba o estratos en los que se observaban diversas direcciones de magnetización pasando desde la dirección normal al campo hasta girar completamente en una dirección inversa. Al aceptar la teoría de la inversión del campo magnético terrestre, surgen ahora otras preguntas: Cuantas veces se ha invertido el campo? y Por que se invierte?

Resucita la teoría de de la deriva continental

Los paleomagnetólogos ingleses fueron los que empezaron a ver los estudios megnéticos desde una nueva perspectiva. Con ayuda del magnetómetro astático de Blackett pudieron medir magnetismos remanentes débiles como el de las rocas sedimentarias y metamórficas, y vieron que la dirección de la magnetización no era la misma para todas las rocas, sino que existían dos direcciones principales en las rocas de Inglaterra. Al interpretar este cambio, ellos propusieron que Inglaterra misma se había movido un poco hacia el norte y había girado unos 30 grados al E.

La hipótesis de los ingleses del movimiento de la Gran Bretaña implicaba aceptar la deriva continental. Las objesiones desde luego no se hicieron esperar, los del grupo de Newcastle propusieron que fué el polo el que se movió y no los continentes. Esta controversia llevó a la realización de muchas investigaciones en el campo del paleomagnetismo, se trazaron varias trayectorias de migración polar con base en datos de uno y otro país, las cuales no coincidían. De hecho, parecía casi imposible encontrar la forma de agrupar todos los datos de migración polar de forma coherente, hasta que se tuvo que aceptar que no solo el polo se ha movido, sino que los continentes también se han movido.

Los datos paleomagnéticos ayudaron mucho a entender como había sido el movimiento de los continentes, por ejemplo: se calculó la posición que tuvo Austraulia a lo largo de la historia de la Tierra y como se fué moviendo hasta la posición que tiene ahora; y en Japón las mediciones de magnetismo remanente condujeron a pensar que la isla se había doblado por la mitad en un ángulo de unos 40 grados en el terciario. Con los datos paleomagnéticos se puede conocer el movimiento de los continentes al cambiar de latitud pero no se puede saber si se movieron longitudinalmente sobre una misma línea de latitud, para resolver el cambio longitudinal se tiene que hacer uso de otros factores. Aunque surgieron algunas teorías para explicar el cambio en la dirección de magnetización en las rocas como la del "flujo continental" de F.F.Evison, finalmente se aceptó por la mayoría de los hombres de ciencia la idea de que la deriva de los continentes y la migración polar eran conjuntamente la explicación de las diferentes direcciones de magnetización que se habían observado por todo el mundo.

La Tierra se enfría o se calienta?

En la Tierra, la fuente más importante de energía es el calor producido por la desintegración radiactiva de la materia. La temperatura aumenta con la profundidad. La razón de este aumento se conoce como "gradiente térmico"; pero el gradiente térmico no se mantiene constante a grandes profundidades.

La cantidad de calor que fluye desde el interior de la Tierra se conoce como "flujo térmico terrestre", el cual ha sido medido por diferentes científicos. En las zonas continentales la mayor parte del calor proviene de la corteza en donde existe mayor cantidad de material radiactivo. Sin embargo, en los océanos y en los continentes las mediciones de flujo térmico han dado resultados muy similares a los de los continentes.

Lo anterior hizo que resurgiera la teoría de las corrientes de convección en el manto como mecanismo para la transmisión de calor. Y se descubrió que los fenómenos térmicos en la Tierra están entrelazados con los eléctricos y magnéticos. Los fenómenos térmicos en la Tierra son más fáaciles de entender si se conoce el origen de la Tierra. Algunos científicos pensaban que el flujo de calor era debido a que la Tierra se estaba enfriando desde su formación.

Existen dos principales teorías sobre la formación de la Tierra y del sistema solar. La primera dice que la Tierra junto con los demás planetas fueron arrancados del Sol primitivo por alguna fuerza externa. La segunda propone un origen común del Sol y los planetas a partir de una nube de gases inicialmente fría que se fué calentando. Se sabe que la edad de la Tierra es de unos 4,500 millones de años, lo cual se ha estimado a partir de la desintegración de elementos radiactivos; esta misma desintegración ocacionó el calentamiento de la Tierra, y aunque en la actualidad la temperatura se mantiene constante es de esperarse que cuando la cantidad de material radiactivo disminuya comenzará a enfriarse.

Sugerencias del fondo oceánico

Cuando se comenzó a estudiar el fondo de los océanos despues de la segunda guerra mundial cambiaron muchas de las ideas de los geólogos sobre la corteza oceánica. Se descubrieron en el fondo marino largas coordilleras que dividen los grandes océanos y varias fallas de desplazamiento lateral que cortaban a estas coordilleras. Además se dieron cuenta que en las cordilleras oceánicas, en las fallas laterales y en las trincheras era donde ocurría la gran mayoría de los eventos sísmicos.

El científico A.Holmes y posteriormente J.Y.Wilson, basados en la hipótesis de la expanción del fondo oceánico de H.Hess, aportaron una idea que revolucionó las ciencias de la Tierra. Que el suelo oceánico no es una formación inmutable, sino que se crea nuevo suelo oceánico constantemente en las coordilleran submarinas y termina por hundirse en el manto en las trincheras movido por las corrientes de convección en el manto.
Esto explica de modo claro la deriva continental y las cadenas de islas que se forman al avanzar la corteza oceánica sobre un manantial de lava. Esto hace que las islas más alejadas de la coordillera oceánica tengan mayor antiguedad.
En general, esta nueva teoría pudo explicar muy bien la mayoría de los fenómenos geológicos que se habían observado. La expansión del fondo oceánico y la nueva tectónica del globo
La teoría de la expanción del fondo oceánico dió impulso al estudio oceanográfico y del magnetismo de dicho fondo.Las mediciones magnéticas de la corteza oceánica arrojaron una distribución en bandas de anomalías positivas y negativas. La explicación a esta distribución se buscó en la diferente composición de las rocas, hasta que F.Vine y D.Matthews por un lado y L.Morley y A.Larochelle por otro, atribuyeron el bandeamiento a la inversión del campo magnético y la expansión del fondo oceánico. También se observó que las anomalías son simétricas a uno y otro lado de las dorsales, confirmando dicha expansión.

Con estos bandeamientos se pudo conocer la historia del campo magnético terrestre, sus inversiones y la duración de cada episodio en el que el campo fué positivo o negativo. Vine y Wilson calcularon los perfiles teóricos de las anomalías magnéticas en el fondo aceánico con valores razonables para la expansión del fondo oceánico y la cronología de las inversiones, obteniendo un ajuste casi perfecto con su perfil calculado y el observado. Otra confirmación se obtuvo de los sedimentos del fondo marino, cuya megnetización también presentaba bandas, pero ahora verticales, con inversiones en la polaridad, respetando los intervalos de tiempo observados en otras anomalías.

El estudio de las fallas laterales en el suelo marino llevó a la conclusión de que no son fallas transcurrentes ordinarias, y se les llamó "fallas de transformación" porque solo actúan como fallas de movimiento lateral en la zona comprendida entre dos crestas de coordillera oceánica. J. Heirtzler y sus colegas analizaron datos del fondo oceánico tomados durante 20 años y vieron que las anomalías en casi todos los océanos son muy similares, así pudieron unir puntos con igual anomalía magnética. Al conocer la edad de estas anomalías se trazaron isocronas que unían lugares de igual edad.

Ahora, las coincidencias geométricas entre los continentes pudieron ser bien acopladas con base en las datos magnéticos y las isocronas. La mejor forma de acoplar los continentes no es por la linea de costa sino por la curva batimétrica de 900 m, esto es tomando en cuenta la plataforma continental. Toda esta lluvia de conocimientos nuevos sobre la corteza terrestre dió origen a una nueva y gran teoría: "la tectónica de placas". Esta teoría propone que la corteza terrestre esta fraccionada en pedazos de corteza o placas cuyos límites son las dorsales, trincheras y fallas transformantes. Estas placas se encuentran en constante movimiento y, por encontrarse en una tierra esférica, tienen una velocidad angular y un polo de rotación.

La deriva continental a la luz de los conocimientos actuales

La Tectónica de placas dio luz a algunos enigmas geológicos y ocasionó una revolución científica. En el Simposio de Londres en 1964 se aceptó mundialmente el movimiento cortical a gran escala. A lo largo de mucho tiempo los geólogos trataron de descifrar la historia de la Tierra creyéndola inmóvil y estática, por eso se enfrentaron con tantos enigmas difíciles de resolver. Al contemplar a la Tierra, con la nueva teoría de tectónica de placas, como un planeta con movimiento propio se produjo un gran avance en el área de la ciencias de la Tierra.

Una aplicación de las placas tectónicas: ¿Cómo se formaron Baja California y el MarCortés?

Baja California y el Mar de Cortés existen geográficamente debido a las Placas Tectónicas. Unos movimientos de las placas de la corteza del Pacífico y de Norteamérica iniciaron la separación de la península de Baja California y la mitad occidental del sur de California del continente hace unos seis millones de años, abriendo en el proceso el Mar de Cortés. Desde entonces, la placa del Pacífico se ha movido unos 330 km (200 millas) hacia el norte llevando con ella a Baja California y el sur de la California peninsular. Un resumen paso a paso de ese proceso se ilustra a continuación.

Período Jurásico Tardío: Hace 140 millones de años

Época del Cretáceo Medio: Hace 80 a 110 millones de años atrás

Cretáceo tardío: Hace 85 millones de años

Época del Eoceno Medio: Hace 50 a 45 millones de años

Época del Oligoceno Tardío a época del Mioceno Temprano: Hace 30 a 20 millones de años

Época del Mioceno Medio: Hace 15 a 13 millones de años

Epoca del Mioceno Tardío: Hace 13 a 5 millones de años

Época del Plioceno: Hace 5 a 2 millones de años

Época del Pleistoceno a nuestros días, hace 2 millones de años a 0 millones de años

Aunque la revolución de la tectónica de placas en el pensamiento geológico ha ocurrido hace poco (en las décadas de 1960 y de 1970), las raíces de la teoría fueron establecidas por observaciones y deducciones anteriores. En uno de estos descubrimientos, James Hall, geólogo neoyorquino, observó que los sedimentos acumulados en cordilleras montañosas son al menos diez veces más gruesos que los del interior continental de la Tierra. Este hecho estableció las bases de la teoría geosinclinal posterior que afirma que la corteza continental crece por acumulaciones progresivas originadas como geosinclinales antiguos y plegados, endurecidos y consolidados en placas. Esta teoría quedó bien establecida en el siglo XX. Otro descubrimiento del siglo XIX fue la existencia de una dorsal en medio del océano Atlántico; hacia la década de 1920, los científicos llegaron a la conclusión que esta dorsal se extendía dando casi una vuelta completa a la Tierra.

En el periodo entre 1908 y 1912, las teorías de la deriva continental fueron propuestas por el geólogo y meteorólogo alemán Alfred Wegener y otros, que descubrieron que las placas continentales se rompen, se separan y chocan unas con otras. Estas colisiones deforman los sedimentos geosinclinales creando las cordilleras de montañas futuras. Los trabajos geofísicos sobre la densidad de la Tierra y las observaciones de los petrólogos habían mostrado con anterioridad que la corteza terrestre se compone de dos materiales bien distintos: el sima, formado por silicio y magnesio, por lo general basáltica y característica de la corteza oceánica; y el sial, de silicio y aluminio, por lo general granítica y característica de la corteza continental. Wegener creía que las placas continentales siálicas se deslizaban sobre la corteza oceánica simática como hacen los icebergs en el océano. Este razonamiento era falaz, porque la temperatura de fusión del sima es mayor que la del sial. Después los geólogos descubrieron la llamada astenosfera, capa semisólida, situada en el manto terrestre debajo de la corteza, a profundidades entre 50 y 150 km. Primero se conjeturó y luego se demostró sísmicamente que era un material plástico que podía fluir despacio.

Uno de los argumentos más fuertes de Wegener para justificar la deriva continental era que los bordes de los continentes tenían formas que encajaban. Para defender su teoría, indicó que las formaciones rocosas de ambos lados del océano Atlántico —en Brasil y en África occidental— coinciden en edad, tipo y estructura. Además, con frecuencia contienen fósiles de criaturas terrestres que no podrían haber nadado de un continente al otro. Estos argumentos paleontológicos estaban entre los más convincentes para muchos especialistas, pero no impresionaban a otros (en su mayor parte geofísicos).

Los mejores ejemplos dados por Wegener de las fronteras continentales hendidas, como se ha mencionado, estaban en ambos lados del océano Atlántico. De hecho, Sir Edward Bullard probó el encaje preciso mediante una computadora y presentó sus resultados a la Sociedad Real de Londres: el ajuste era perfecto. El error medio de estos límites es menor de un grado. Sin embargo, a lo largo de otras márgenes oceánicas, no se encuentra una complementariedad similar: por ejemplo, en el cinturón que circunvala el Pacífico o en el sector de Myanmar (Birmania) e Indonesia del océano Índico. Estos puntos de discrepancia subrayan una característica de los bordes continentales señalada por el famoso geólogo vienés Eduard Suess, hacia 1880. Reconoció un ‘tipo atlántico’ de margen, identificado por el truncado abrupto de antiguas cadenas montañosas y por estructuras hendidas, y un ‘tipo pacífico’, marcado por montañas dispuestas en cordilleras paralelas, por líneas de volcanes y por terremotos frecuentes. Para muchos geólogos, las costas de tipo pacífico parecen estar localizadas donde los geosinclinales se deforman y se elevan para formar montañas.
 

Referencias

H.Takeuchi, S.Uyeda, H.Kanamori: Qué es la Tierra? (El problema de la deriva continental)

http://www.aunmas.com/tierra/placas.php

Fundamentos de geologia (pag. 26))

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