Tectònica de plaques
De Viquipèdia
La tectònica de plaques (del grec τεκτων, tekton, que significa "el que construeix") és una teoria geològica que explica la forma en què s'ha format la litosfera, és a dir, la part superior més freda i rígida de la Terra. La teoria dóna una explicació a les plaques que formen la superfície de la Terra i als desplaçaments que s'observen entre elles en el seu desplaçament sobre el mantell terrestre fluid. Aquesta teoria també descriu el desplaçament de les plaques, les seves direccions i interaccions.
Les plaques tectòniques es desplacen unes respecte a altres amb velocitats de l'ordre de 2,5 cm/any, que és aproximadament la velocitat amb què creixen les ungles de les mans. Ja que es desplacen sobre la superfície finita de la Terra, les plaques interaccionen unes amb les altres al llarg de les seves fronteres o límits provocant intenses deformacions a l'escorça i litosfera de la Terra, el que ha donat lloc a la formació de grans cadenes muntanyoses (per exemple, els Andes i els Alps) i grans sistemes de falles associades amb aquestes (per exemple, la falla de San Andrés).
El contacte per fricció entre les vores de les plaques és responsable de la major part dels terratrèmols. Altres fenòmens associats són la creació de volcans, especialment en el cinturó de foc del Pacífic, i les fosses oceàniques.
Taula de continguts |
[edita] Origen de les plaques tectòniques
Es pensa que l'origen de les plaques es deu a corrents de convecció a l'interior del mantell que fragmenta la litosfera. Els corrents de convecció són patrons circulatoris que es presenten en fluids que s'escalfen en la seva base. En escalfar-se la part inferior del fluid es dilata, i aquest canvi de densitat produeix una força de flotació que fa que el fluid calent pugi cap a la superfície. En arribar a dalt es refreda, descendeix i es torna a escalfar, establint-se un moviment circular autònom, amb una escala de temps de milers i milions d'anys. En el cas de la Terra se sap, a partir d'estudis de reajustament glacial, que l'astenosfera es comporta com un fluid, i es creu que la font de calor és el nucli terrestre que, s'estima, té una temperatura de 4500°C. D'aquesta manera, els corrents de convecció en l'interior del planeta contribueixen a alliberar el calor original emmagatzemat al seu interior, adquirit durant la formació de la Terra.
Així, en zones on dues plaques es mouen en direccions oposades –com és el cas de la placa africana i la nord-americana, que se separen al llarg de la serralada de l'Atlàntic–, els corrents de convecció formen un nou fons oceànic, calent i flotant, formant les serralades meso-oceàniques o centres de dispersió. Quan s'allunyen dels centres de dispersió les plaques es refreden, es tornen més denses i s'enfonsen en el mantell al llarg de zones de subducció on el material de la litosfera és fos i reciclat.
Una analogia sovint emprada per descriure el moviment de les plaques és que aquestes "floten" sobre l'astenosfera com el gel sobre l'aigua. Tanmateix, aquesta analogia és parcialment vàlida ja que les plaques tendeixen a enfonsar-se en el mantell com ja s'ha comentat.
[edita] Perspectiva històrica
La tectònica de plaques té el seu origen en dues teories que la van precedir:
- La teoria de la deriva continental. Va ser proposada per Alfred Wegener a començaments del segle XX i pretenia explicar el fet que els contorns dels continents s'acoblen entre si com un trencaclosques i que aquests tenen unes històries geològiques comunes. Això suggereix que els continents van estar units en el passat formant un supercontinent anomenat Pangea que es va fragmentar durant el període Pèrmic, originant els continents actuals. Aquesta teoria va ser rebuda amb escepticisme i eventualment va rebutjada perquè el mecanisme de fragmentació no podia generar les forces necessàries per desplaçar les masses continentals. Les plaques es mouen i causen terratrèmols.
- La teoria de l'expansió del fons oceànic. Va ser proposada cap a la meitat del segle XX i es fonamenta en observacions geològiques i geofísiques que indiquen que les serralades meso-oceàniques funcionen com a centres on es genera un nou fons oceànic i per això els continents s'allunyen entre si.
La teoria de la tectònica de plaques va ser desenvolupada principalment entre els anys 50 i 60 i es considerada com la gran teoria unificadora de les ciències de la Terra, ja que explica una gran quantitat d'observacions geològiques i geofísiques d'una manera coherent i elegant. A diferència d'altres teories, la seva concepció no es atribuïda a una sola persona; va ser conseqüència de la col·laboració internacional i de l'esforç de destacats geòlegs, geofísics i sismòlegs que, de manera progressiva, van anar aportant informacions sobre l'estructura dels continents, les conques oceàniques i l'interior de la Terra.
[edita] Les proves clàssiques de la tectònica de plaques
Com a conseqüència del reciclatge de la litosfera, les proves de la tectònica de plaques són “ràpidament" destruïdes. Pensem en aquest sentit que les roques de l´ escorça oceànica deixen sense cobrir el 96 % de la història de la Terra.
[edita] Proves oceàniques
a) Volum i distribució dels sediments en les conques oceàniques. Suposant que la quantitat de sediments que arriben actualment a les conques oceàniques ha sigut semblant en èpoques passades, i acceptant 3.500 m.a. com l´edat del oceans, hauria d´haver al fons oceànic un gruix mínim de 17 Km de sediments. El gruix mitjà real, uns 1,3 Km, tan sols és possible si els fons oceànics s´han renovat contínuament com proposa la teoria de tectònica de plaques. Però, a més d´això, este valor mitjà amaga valors extrems: en moltes zones de les dorsals, el nivell 2 de l´escorça oceànica es veu al fons quasi totalment lliure de sediments; això seria impossible si l´escorça de les dorsals no estiguera creant-se contínuament, ja que el dipòsit de partícules és continu, fins i tot a les zones situades tant lluny dels continents. Pel contrari, a les vores continentals hi ha gruixos sedimentaris de fins a 13 Km, amb una notable excepció: les fosses oceàniques. Les fosses o trinxeres oceàniques són un lloc de dipòsit ideal per als sediments, per la qual cosa aquest fet crida l´atenció. L´explicació a esta qüestió és que els sediments que falten a les fosses han sigut assimilats en el procés de subducció.
b) Edat de l´escorça oceànica. Com que els basalts de l´escorça oceànica estan molt alterats, les edats de l´escorça oceànica han de mesurar-se en el nivell 1 (sediments). En projectar aquestes edats obtenim un esquema molt senzill: l´escorça oceànica és molt jove a les dorsals i abasta la seva edat màxima a les costes dels continents, precisament com prediu la teoria de tectònica de plaques (s´han fet milers de datacions de materials oceànics).
c) Bandejat magnètic. Paleomagnetisme o magnetisme fòssil, característica pròpia dels materials rics en ferro que ha quedat imprès en les roques des del moment de la seva formació. L´estudi del paleomagnetisme de roques cada vegada més antigues ha permès arribar a la conclusió de que el camp magnètic dipolar que coneguem a la Terra ha patit molt freqüents canvis de polaritat (inversions). Si apropem un magnetòmetre (aparell que mesura camps magnètics) a una roca de polaritat normal - és a dir, la mateixa que l´actual - el magnetisme romanent s´afegirà al actual de manera que el camp mesurat serà major que el terrestre. Si la roca té polaritat invertida, passarà al contrari. Normalment, les mesures per a les zones pròximes a les dorsals s´han fet amb magnetòmetres arrossegats per vaixells oceanogràfics, mesurant els camps magnètics sobre la posició original de les roques. Els resultats de les investigacions, començades als anys 60 del segle XX, mostraven una simetria sorprenent en algunes zones concretes. Esta simetria s´ha produït com a conseqüència de l´extensió del fons oceànic a les dorsals, que ha registrat les inversions de polaritat d´una manera semblant a com faria un ordinador sobre una cinta d´escriptura en codi binari. De tota manera, en molts casos no s´ha trobat aquest bandejat simètric. Una possible explicació seria la següent: com que les dorsals són sistemes dinàmics, poden canviar d´emplaçament de forma relativament brusca i ràpida en un procés que provocaria necessàriament la destrucció de la simetria del bandejat. Amb altres paraules, el bandejat simètric únicament es conservaria en casos excepcionals.
d) Sismicitat. A banda de reflectir les propietats de les roques que travessen, les ones sísmiques ens indiques el tipus de moviment de la falla que va produir-les, la qual cosa permet reconstruir l´anomenat mecanisme focal. Les investigacions sobre aquest punt han descobert que:
- a les dorsals el mecanisme focal és de distensió
- a les falles transformants, el mecanisme focal és de lliscada lateral
- a les vores destructives de placa, el mecanisme focal és de compressió
Els resultats anteriors estan d´acord amb la predicció que fa la teoria de tectònica de plaques sobre els tipus de moviments relatius entre plaques corresponents a les vores de placa.
e) Flux tèrmic. Distribució en les conques oceàniques. Com que les dorsals són els centres de creació de litosfera mitjançant fenòmens magmàtics, tenen lògicament un flux tèrmic superior a la mitjana de les planes abissals (entre 2 i 50 vegades més gran) Esta anomalia tèrmica és molt nítida i desapareix a una distància pròxima als 100 Km de la dorsal. El flux tèrmic torna a ser elevat en les zones de subducció (no en les trinxeres - fosses-, sinó més enllà) degut a la generació de calor en el procés de subducció (fricció).
[edita] Proves continentals
Històricament, les proves continentals es varen fer servir abans que les oceàniques, senzillament perquè els mètodes de investigació oceànica encara no s´havien desenvolupat. La majoria de les proves foren acumulades per Alfred Wegener.
a) L´encaix de Pangea. Wegener va proposar l´existència de Pangea en el passat, un antic supercontinent que agrupava a tots els continents actuals (durant el període Carbonifer, fa uns 350 m.a.) Es tractava d´una hipòtesi fàcilment comprovable: únicament calia veure si les peces del trencaclosques encaixaven formalment. Com es pot veure (dibuix de la pàgina següent) la coincidència geogràfica és prou bona. La importància d´aquesta prova es posa de relleu tenint en compte els següents fets:
- Diversitat de dades coincidents (per exemple: cadenes de muntanyes com les serralades hercíniques formades fa uns 300 m.a. -coincidint amb la formació de Pangea- i situades a les zones de xoc dels continents; massissos granítics d´edat coincident, basalts produïts en processos de fragmentació continental..)
- Diversitat de continents implicats (això dóna un abast global al procés de formació-fragmentació
de Pangea).
- Desaparició brusca de coincidències, a partir del començament de la fragmentació de Pangea.
b) Proves paleontològiques. Són de diversos tipus: zonalitat (acotació geogràfica de la distribució d´una espècie), convergència-divergència de formes i ruptura d´una província biogeogràfica. Veurem un exemple de cada tipus.
- Zonalitat. Els corals actuals estan limitats a una banda de latituds entre 30 º N i 30 º S. (aproximadament la zona intertropical) Tanmateix, els corals fòssils es troben distribuïts entre 80 º N i 40 º S. Esta distribució constitueix una prova de la posició intertropical en èpoques passades d´alguns blocs continentals, com la península escandinava.
- Convergència-divergència de formes. Fa uns 40 m.a., coincidint amb la col• lisió entre Índia i Euràsia, alguns mamífers procedents d´Euràsia varen migrar cap a Índia.
- Ruptura d´una província biogeogràfica. El Mesosaurus, un rèptil fluvial de grandària menuda i semblant a un cocodril, va viure fa uns 275 m.a. Els seus fòssils es troben únicament a la conca del Paraná i a Namibia- Sudàfrica Altres exemples de províncies biogeogràfiques disjuntes o fragmentades no tenen una bona explicació. El Brachiosaurus, un dels grans dinosaures, s´ha trobat fòssil en dues zones actualment molt allunyades, Tanzania i Oest dels Estats Units, i amb una edat d´uns 140 m.a. que correspon a una època en la qual Àfrica i Nord- Amèrica ja estaven separades des de feia uns 60 m.a. S´ha proposat una explicació poc satisfactòria basada en una possible migració del Brachiosaurus travessant un istme (Àfrica ->Sud-Amèrica->Nord-Amèrica ).
c) Proves paleoclimàtiques. S´han trobat dipòsits glacials contemporanis5 en: Sud Amèrica, Àfrica, Índia, Austràlia i l´Antàrtida. Es pensa que són el residu d´un període glacial que va ocórrer entre 320-270 m.a. (Permià) En aquell període els continents al• ludits es trobaven junts i prop del pol Sud. A més d´això, gairebé no hi ha dipòsits glacials del mateix període en l´hemisferi Nord, la qual cosa sembla lògica tenint en compte que Groenlàndia i Nord-Amèrica estaven en posició tropical. La majoria de les anomalies paleoclimàtiques queden resoltes en fer la restitució dels continents a les posicions que ocupaven en el passat. Per exemple: fa 450 m.a. es varen dipositar sals (típiques de climes àrids) en el Nord de Canadà i un mantell glacial (casquet) va recórrer el Nord d´Àfrica. Les dues dades queden resoltes fent una reconstrucció paleogeogràfica d´aquella època. (durant l´ordovicià el pol Sud es trobava en Àfrica nordoccidental, i Canadà es trobava en posició equatorial).
d) Paleomagnetisme. Una vegada s´ha format una roca amb un cert contingut en minerals fèrrics, el material queda magnetitzat de forma permanent. Diguem que el magnetisme de la roca és l´anomenat magnetisme romanent o paleomagnetisme. Aquest magnetisme té informació sobre les característiques del camp magnètic de la Terra existent en el moment de la formació de la roca. De la mateixa manera que les línies de força del camp magnètic de la Terra tenen una certa inclinació (que varia segons la latitud) el vector magnetisme romanent (MR) també es troba inclinat respecte a un pla horitzontal. La inclinació de MR és ip (inclinació paleomagnètica) i està referida al camp paleomagnètic, és a dir, al antic camp magnètic existent quan la roca es va formar. La component horitzontal de MR és PPM (pol paleomagnètic) ja que assenyala la direcció de l´antic pol magnètic. Per altra banda, PM és el pol magnètic actual i dp és la declinació paleomagnètica. Com que la inclinació magnètica canvia amb la latitud, la determinació de ip permet assignar a cada roca una latitud paleomagnètica (si la inclinació és molt gran, la latitud paleomagnètica de la roca serà una angle prop de 90º, la qual cosa significa que el pol paleomagnètic es trobava pròxim al lloc on la roca es va formar) Per altra banda, a partir de la direcció de PPM6 podem definir quina era l´orientació de la roca (i del continent on es va formar) respecte al camp paleomagnètic. El moviment d´un continent tindrà com a conseqüència el moviment aparent dels pols paleomagnètics, ja que el magnetisme romanent (un magnetisme "fossilitzat") no es veu afectat pels successius i posteriors canvis del camp magnètic terrestre. Si canvia la posició d´una roca, canvia l´orientació de MR i per tant, la localització geogràfica del pol paleomagnètic. El moviment dels pols paleomagnètics genera l´anomenada corba de deriva polar aparent7. Per a obtenir esta corba cal prendre mostres del mateix continent d´edats diferents. Per exemple: dues roques, 1 i 2 (la 1 més antiga) generen els vectors MR1 i MR2. De l´anàlisi d´aquests vectors (ip, PPM) podem traure la localització aparent dels pols paleomagnètics. Noteu com el canvi d´orientació del continent, després de la formació de la roca 1 i abans de la formació de la roca 2, afecta a la localització del pol paleomagnètic de la roca 1. La unió dels successius pols paleomagnètics ens donarà la corba de deriva polar aparent. Per altra banda, si dues roques de la mateixa edat s´han format en zones que més tard corresponen a continents independents, la localització aparent dels pols paleomagnètics serà distinta. Com a exemple d´aplicació de les corbes de deriva polar aparent, considerem el cas d´Àfrica i Amèrica del Sud. Cadascun d´aquests continents té una corba de deriva polar aparent entre 400 i 200 m.a. De la mateixa manera que la separació dels continents va produir la separació dels pols paleomagnètics, si sobre el paper tornem a unir els continents, obtindrem la unió de les corbes de deriva polar aparent. Això constitueix una prova de la unió dels dos continents en èpoques passades.
e) Sismicitat a les zones de subducció. Sobre aquest punt podem citar dos fets que s´han observat i que constitueixen una prova del moviment relatiu entre plaques litosfèriques:
- La distribució de focus sísmics en un pla inclinat en el sentit de la placa que està subducint.
- Les ones sísmiques es propaguen més ràpidament i de forma més eficaç travessant el pla inclinat corresponent a la placa (litosfera rígida) que en altres direccions. Els terratrèmols, per la profunditat del focus poden classificar-se en:
-Superficials (< 70 Km)
-Intermedis (70-300 Km)
-Profunds (300-700 Km)
La localització dels focus permet dibuixar el perfil (el tall) de la placa que subdueix.
[edita] Llista de grans plaques
Existeixen 14 grans plaques, 7 de principals i 8 de secundàries, a més d'unes 40 de més petites (com, per exemple, la placa amúria o de l'Amur).
Les 7 plaques principals són:
- Placa africana
- Placa antàrtica
- Placa australiana
- Placa eurasiàtica
- Placa nord-americana
- Placa sud-americana
- Placa pacífica
Les 8 plaques secundàries són:
- Placa aràbiga
- Placa índica
- Placa del Carib
- Placa filipina
- Placa de Juan de Fuca
- Placa de Nazca
- Placa de Scotia
- Placa de Cocos
[edita] Límits de les plaques
Els límits són les vores d'una placa i és on es presenta la major activitat "tectònica" (sismes, formació de muntanyes, activitat volcànica) ja que és en aquestes zones on es produeix la interacció entre plaques. Hi ha tres tipus de límit:
- Divergents. Són límits en els quals les plaques se separen unes de les altres i, per tant, emergeix el magma des de les regions més profundes. És el cas de la dorsal meso-atlàntica formada per la separació de les plaques d'Euràsia i Amèrica del Nord i les de l'Àfrica i Sud-amèrica.
- Convergents. Són límits en els quals una placa xoca contra una altra, formant una zona de subducció, en que la placa oceànica s'enfonsa sota la placa continental, o un cinturó orogènic en el cas que les plaques xoquin i pateixin fenòmens de compressió. Són coneguts també com a "vores actives".
- Transformants. Són límits on les vores de les plaques llisquen una respecte a l'altra al llarg d'una falla de transformació.
En determinades circumstàncies, es formen zones de límit o vora, on s'uneixen tres o més plaques formant una combinació dels tres tipus de límits.
[edita] Límit divergent o constructiu
En els límits divergents, les plaques s'allunyen i el buit que en resulta és omplert per material de l'escorça terrestre, i que sorgeix del magma de les capes inferiors. Es creu que l'aparició de vores divergents en les unions de tres plaques està relacionada amb la formació de punts calents. En aquests casos, s'ajunta material de l'astenosfera a prop de la superfície i l'energia cinètica és suficient per fragmentar la litosfera. El punt calent que va originar la dorsal meso-atlàntica es troba actualment sota d'Islàndia, i el nou material fa créixer la illa alguns centímetres cada segle.
Un exemple típic d'aquest tipus de límit són les dorsals oceàniques, com per exemple la dorsal meso-atlàntica, i en la part continental, per les esquerdes com la Gran Vall del Rift.
[edita] Límit convergent o destructiu
Les característiques de les vores convergents depenen del tipus de litosfera de les plaques que xoquen. Quan una placa oceànica (més densa) xoca contra una continental (menys densa) la placa oceànica és empesa sota, formant una zona de subducció. A la superfície, la modificació topogràfica consisteix en una fossa oceànica en l'aigua i un grup de muntanyes a terra.
Quan dues plaques continentals col·lideixen, es formen extenses serralades. La cadena del Himàlaia és el resultat de la col·lisió entre la placa índica i la placa eurasiàtica. Quan dues plaques oceàniques xoquen, el resultat és un arc d'illes (per exemple, Japó)
[edita] Límit transformant o conservatiu
El moviment de les plaques al llarg de les falles de transformació pot causar considerables canvis a la superfície, especialment quan això succeeix en les proximitats d'un assentament humà. A causa de la fricció, les plaques no llisquen en forma contínua; sinó que s'acumula tensió en ambdues plaques fins a arribar a un nivell d'energia acumulada que sobrepassa el necessari per produir el moviment, l'energia potencial acumulada és alliberada com a pressió o moviment en la falla. A causa de la titànica quantitat d'energia emmagatzemada, aquests moviments ocasionen terratrèmols d'intensitat major o menor.
Un exemple d'aquest tipus de límit és la falla de San Andrés, ubicada a l'oest d'Amèrica del Nord, que és un de les parts del sistema de falles producte de la fricció entre les placa nord-americana i la placa pacífica.
[edita] Enllaços externs
[edita] Vegeu també
|
Principals plaques tectòniques
Africana | Antàrtica | Australiana | Eurasiàtica | Nord-americana | Sud-americana | Pacífica | |
|
|
|
|---|---|
| Terra | Història de la Terra • Ciències de la Terra • Estructura de la Terra • Tectònica de plaques • Història geològica de la Terra • Geologia |
| Temps | Clima • Atmosfera terrestre |
| Vida | Biosfera • Origen de la vida • Microorganisme • Plantes • Fongs • Fauna • Animals • Biologia • Història evolutiva de la vida |
| Medi ambient | Natura • Ecologia • Ecosistema |
| Univers | Matèria • Energia • Vida extraterrestre • Espai exterior |
| Categoria • Portal de les Ciències | |
