Tectònica de plaques

1. La deriva continental

Per explicar aquest fet ens remuntarem a l'any 1915, quan Alfred Wegener, meteoròleg alemany, va proposar una teoria basada en la similitud entre les formes de les costes dels continents.

Wegener es va preguntar si mai podia haver existit un únic continent (al que va denominar Pangea)que posteriorment s'hagués fragmentat i format els actuals continents. És per aquesta inquietud que començà a recopilar proves o evidències que confirmessin la seva nova teoria:

• L'ENCAIX DE CONTINENTS

Wegener va sospitar que els continents podrien haver estat units en èpoques passades en observar una gran coincidència entre les formes de la costa dels continents, especialment entre Sud-amèrica i Àfrica.

• EVIDÈNCIES PALEONTOLÒGIQUES

Aquestes proves concerneixen als fòssils. Hi ha diversos exemples de fòssils d'organismes idèntics que s'han trobat en llocs que avui disten milers de quilòmetres, com l'Antàrtida, Sud-amèrica, Àfrica, Índia i Austràlia. Els estudis paleontològics indiquen que aquests organismes prehistòrics haurien estat capaços de creuar els oceans que avui separen aquests continents. Aquesta prova indica que els continents van estar reunits en alguna època passada.

• SIMILITUDS ENTRE ELS TIPUS DE ROQUES I ESTRUCTURES

Si s'uneixen els continents en un de sol, es pot observar que els tipus de roques, la cronologia de les mateixes i les cadenes muntanyoses principals tindrien continuïtat física, és a dir, formarien una mena de cinturó gairebé continu.

• DADES PALEOCLIMÀTIQUES

Aquest tipus de proves eren les més importants per Wegener. El científic alemany va descobrir que existien zones a la Terra els climes actuals no coincidien amb els que van tenir en el passat. Així, zones actualment càlides van estar cobertes de gel en el passat (Índia, Austràlia), mentre que en aquesta època el nord d'Amèrica i Europa eren boscos molt càlids.

Tot i haver obtingut evidències irrefutables hi havia una qüestió a la que Wegener no podia respondre. El mecanisme que feia que tot alló fos possible, és a dir, com s'havia trencat el gran supercontinent? i, com van arrivar a la posició actual els fragments que es van originar? 

El científic va proposar dues teories per respondre a aquestes preguntes. Per una banda, les forces exercides per la Lluna i el Sol a les capes més externes de la Terra. D'altra banda el fet que els continents més grans i més pesants influenciats per la rotació terrestre  s'obrien pas a través de l'escorça terrestre.

No va ser fins desprès de la segona Guerra Mundial quan es varen començar a fer avanços més significatius en la ciència. 

2. Confirmació de la teoria 

La recollida de dades des de l'any 1955 fins al 1968 va redirigir el pensament dels científics cap a descobriments molt importants com ara: el descobriment e les  característiques morfològiques del fons oceànica; la utilització del magnetisme terrestre com a solució a l'enigma del moviment  de les roques a la superfície de la terra, i la distribució dels terratrèmols i volcans.

Característiques Morfològiques del fons de l'oceà

El fons de l'oceà es pot subdividir en tres grans unitats topogràfiques:

a) Marges continentals

Els marges continentals representen la frontera entre l'escorça continental i oceànica i estàn situats entre la línia de costa fins les zones més profundes de les conques oceàniques. Encara que aquests marges estan coberts d'aigua, es troben situats damunt la litosfera, en una zona de transició entre la litosfera continental i la oceànica. I poden ser de dos tipus: passius o actius   

b) Marges continentals passius: tenen 3 parts:

 b.1) La Plataforma Continental: què és la zona més propera a la costa, té una       amplada que pot ser d'escassos quilòmetres o fins a 300 km. El seu pendent       és  suau i uniforme.Van acumulant-s'hi sediments que arriben fins a 10 Km         de  profunditat. Són zones  riques en petroli i gas natural.

        b.2 ) El Talús Continental: a continuació de la plataforma, és un terreny inclinat que                 separa l´escorça continental de l´ocànica. La inclinació del talús varia 5 a 25º i                       presenta una amplària d´uns 20 km.

        b.3) El Peu del Talús: que suavitza l'inclinació de l'anterior i on es troben importants                    cúmuls de sediments.

c) Els marges continentals actius: 

Es caracteritzen per plataformes continentals més estretes, un pendent més acusat del talús continental i la inexistència del peu del talús. En aquests marges, el talús continental continua abruptament en fosses oceàniques que poden tenir profunditats superiors als 10 km (com per exemple la fossa de les Marianes profunditats de fins a 11022 metres). 

En algunes fosses s'hi dipositen sediments que formen el prisma d'acreció, que es una acumulació de sediments en forma de falca a la zona de contacte entre dues plaques convergents.

Els marges continentals actius mostren dues característiques importants:una alta activitat sísmica i una gran concentració de volcans, això es situa majoritàriament a l'oceà Pacífic.

                              

El procés de subducció es el procés per el qual la litosfera oceànica s'introdueix sota una altra litosfera (oceànica o continental). en aquest procés es destrueix litosfera oceànica, a l'inrevés del que passa a les dorsals, on es crea litosfera oceànica.A la costa americana de l'oceà Pacífic, la litosfera oceànica s'introdueix sota la litosfera continental formant arcs volcànics continentals. En canvi, a l'oest de l'oceà Pacífic, la litosfera oceànica s'introdueix sota una altra litosfera oceànica i dona lloc a arcs d'illes volcàniques com per exemple Japó. 

• Les conques oceàniques profundes:també anomenades planes abissals són zones del fons oceànic completament planes o amb un pendent molt suau. Són unes de les regions més planes i menys abruptes de la Terra, però també unes de les menys explorades. Les planes abissals cobreixen aproximadament un 40% del fons oceànic i arriben a profunditats d'uns 2200 i 5500 metres. Es troben sovint entre el peu de la plataforma continental i una dorsal oceànica. Les planes abissals són el resultat del cobriment d'una superfície, originalment rugosa, d'escorça oceànica, amb sediments fins, principalment argila i llims. Gran part d'aquests sediments prové de corrents turbits que flueixen al llarg de canyons submarins cap a aigües més profundes. La resta dels sediments està compost de pols que el vent ha portat a la mar, així com de les restes de petits animals i plantes marins (el plàncton) que s'enfonsen des de la part superior de l'oceà.

            

Un mont submarí és una muntanya que s'eleva del fons de 'oceà però que no arriba a sobresortir del nivell del mar. Estan formats per volcans extints, que emergeixen abruptament i usualment es troben en el llit marí d'uns 1000 i 4000 m de profunditat.

Els principals monts submarins, en grandària i  proliferació, es troben a l'oceà Pacífic, majoritàriament a  les costes de Hawaii, en el golf d'Alaska, la fossa xileno-peruana i el mar del Corall. En altres oceans, hi ha concentracions de monts submarins a les costes d'Escòcia, del centre de Brasil, a les illes Açores, a les illes Canàries i al sud de l'Atlàntic.

• Les dorsals oceàniques:són grans serralades submergides que arriben a superar els 3000 m d'altitud; normalment, presenten un solc central anomenat rift per on surt magma procedent de l'astenosfera i que es diposita als dos costat, creant més sòl oceànic. Els cims més elevats sobresurten de les aigües i formen illes. Les dorsals oceàniques del món estan connectades i formen un sol sistema de crestes que recorren tots els oceans de la Terra, fent de les dorsals oceàniques la serralada més llarga de la Terra. Les dorsals continuades formen de 65000 km de llargada i la totalitat de les dorsals formen un sistema de 80000 km. Una falla transformant o límit transformant és la vora del desplaçament lateral d'una placa tectònica respecte a una altra. La seva presència és notable gràcies a les discontinuïtats del terreny. Aquest tipus de falles connecten les dorsals oceàniques o simplement acomoden el desplaçament entre plaques continentals que es mouen en sentit horitzontal.

           

3. El magnetisme, una eina per descriure el moviment de les plaques

El camp magnètic de la Terra varia en el curs de les eres geològiques, és el que es denomina variació secular. S'ha comprovat, gràcies a l'anàlisi dels estrats, en considerar que els àtoms de ferro continguts tendeixen a alinear-se amb el camp magnètic terrestre. La direcció del camp magnètic queda registrada en l'orientació dels dominis magnètics de les roques i, així, el lleuger magnetisme resultant es pot mesurar.

Mesurant el magnetisme de roques situades en estrats formats en períodes geològics distints, es van elaborar mapes del camp magnètic terrestre en diverses eres. Aquests mapes mostren que hi ha hagut èpoques en què el camp magnètic terrestre s'ha reduït a zero per a després invertir-se.

La reconstrucció de la posició dels continents es pot fer, per a cada període de la història de la Terra, a partir de les anomalies magnètiques d'expansió del sòl oceànic. Aquesta eina, desenvolupada a partir dels treballs de Vine i Mathews a la dècada del 1960 va ser una de les més importants per acabar de consolidar la teoria de la tectònica de plaques.

               

4. Les plaques Continental i Oceànica

La placa Continental inclou una part dels  continents i part dels fons oceànic.

La placa Oceànica només la podem trobar en la part dels fons oceànic.

Aquestes plaques es mouen a diferents velocitats, en els seus desplaçaments es poden produir xocs així trencant el punt de resistència de la roca, tot això dona a lloc als terratrèmols.

5. El motor que mou les plaques

• El mecanisme responsable dels moviments de les plaques encara no se sap de forma definitiva ja que la ciència no ha pogut arribar a la resposta totalment correcte. Però si han pogut extreure algunes conclusions com que el seu mecanisme funciona gràcies a una energia geotèrmica en l'interior del planeta i va ascendint cap a la superficie en forma de corrents de convecció.

• Els materials que estan a una profunditat molt gran i sotmesos a temperatures molt elevades, van pujant cap a la superfície on la temperatura és més baixa, així doncs es refreden augmentant la seva densitat i acaben descenen un altre cop a les zones amb més profunditat.

Els últims avanços en aquesta investigació són:

• La tomografía sísmica, que és la tècnica anàloga al scanner on diverses ones sísmiques passen per una mateixa zona i a causa de les diferències de temps entre ones podem fer la reconstrucció tridimensional de l'estat tèrmic. Aquesta tècnica d'estudi ens ha permès descobrir zones calentes i fredes del mantell que les podem interpretar com a corrents convectius.

• Els models experimentals del mantell ens indiquen que l'escalfament convectiu ha de ser escalfat a prop del nucli extern i refredat a la litosfera.

Tot i que ja tinguem molts punts resolts, encara ens en queden molts per aclarar ja que les noves tecnologies ens han fet obtenir unes dades molt més irregulars i complexes sobre els models convectius.

Aqui us deixo un video perque ho pogueu acabar d'entendre millor els corrents de convecció:

Simulació de les corrents de convecció

6. L'origen i les principals plaques tectòniques

La teoria de tectònica de plaques agrupa de forma coherent tota una sèrie de processos geològics (orogènesi, activitat volcànica, deformació de les roques, erosió, terratrèmols, etc.) interrelacionats gràcies a aquesta teoria. Reuneix les idees sobre la deriva continental i els estudis sobre els fons oceànics, està edificada damunt d'una sèrie d'innombrables dades d'observació ordenades i interpretades amb l'aplicació de les lleis físiques i químiques, tot i que les causes originàries dels moviments de les plaques i diversos detalls d’aspectes importants dels processos no són encara ben coneguts.

Segons aquesta teoria la part més superficial de l'interior de la Terra és la litosfera (escorça + primers quilòmetres del mantell ), formada per una sèrie de fragments, les plaques litosfèriques, que es mouen lentament les unes respecte a les altres, es pensa que sota la litosfera hi ha una capa anomenada astenosfera.

El primer en proposar la teoria de tectònica de plaques va ser Tuzo Wilson, un geofísic canadenc que va publicar un article l’any 1965 a la revista Nature.

L'havia sorprès que la majoria dels processos del dinamisme intern terrestre estaven concentrats en tres tipus de característiques estructurals, posades de relleu pels terratrèmols i l'activitat volcànica: les serralades (inclosos els arcs insulars), les dorsals mesoceàniques i les grans falles de salt horitzontal (falles de transformació).

Hem trobat l'article de Nature, deixem el link aqui pels interessats: Tuzo Wilson, Nature, 1965.

Les principals plaques tectòniques

Una placa tectònica és una de les parts mòbils que formen la segona capa més superficial de la Terra (la litosfera). Aquestes plaques formen un mosaic en forma de trencaclosques i estan en moviment continu a causa dels corrents convectius del mantell superior.

Les plaques més grans són les següents:

- Africana, placa tectònica continental que cobreix l'Àfrica.

- Antàrtica, placa tectònica continental que cobreix l'Antàrtida.

- Australiana, placa tectònica continental que cobreix Austràlia, formava un continu amb la placa índica fa 50-55 milions d'anys.

- Eurasiàtica, placa tectònica continental que cobreix Euràsia.

- Nord-americana, placa tectònica continental que cobreix l'Amèrica del Nord i la Sibèria nord-oriental.

- Pacífica, placa tectònica oceànica que cobreix el Pacífic.

- Sud-americana, placa tectònica continental que cobreix l'Amèrica del Sud.

7. Límits convergents.

Els límits convergents són zones on es produeix la col.lisió de dues plaques.

A partir d'això un cop col.lisionen poden formar diferents processos geològics.

Hi ha tres tipus de convergències:

• Entre dues litosferes oceàniques.

               

Quan dues litosferes oceàniques col.lisionen, una d'elles s'introdueix sota l'altra, aquest procés rep el nom de subducció. Aixó comporta la creació d'illes volcàniques paral.leles a les fosses oceàniques. Uns exemples d'aquest tipus de convergència són el Japo, Tonga, illes de la Sonda, les illes Marianes i les Aleutianes.

• Entre una litosfera oceànica i una litosfera continental.

                

                    

Quan una litosfera oceànica i una continental col.lisonen, la litosfera oceànica es subdueix en el mantell ja que la seva densitat és més alta que la de la litosfera continental. Aquesta col.lisió forma arcs volcànics continentals que venen a ser volcans sobre la litosfera continental. Un exemple d'aquest tipus de convergència és la Placa de Nazca(oceànica)que col.lisiona amb la Placa Sudamericana(continental)i aquesta col.lisió ha format la Serralada dels Andes, on hi ha una gran quantitat de volcans i una intensa activitat sísmica.

• Entre dues litosferas continentals. 

                

El procés de subducció continuat d'un placa que també conté litosfera continental acaba produint la col.lisió de dues litosferes continentals. Degut a que les des plaques són de densitat baixa i no hi ha la possibilitat de subducció hi ha un engruixament de la litosfera continental. Aquesta és l'ultima etala del  Cicle de Wilson proposat per Tuzo Wilson. Un exemple molt conegut d'aquest tipus de convergència és quan l'Índia ca col.lisionar amb Ásia creant la serralada de l'Himalaya. Els Pirineus, l'Andes i els Urals també es van originar degut a la convergéncia de dues litosferes continentals. 

Gràcies als límits convergents es pot explicar el moviment i la formació dels continents durant tota la historia.

Es formen d'aquesta manera: una de les plaques es desplaça sota l'altre formant una especie de cunya i degut a l'alta fricció entre elles, s'addereixen entre si. Tot seguit les plaques es tanquen formant un terratremol o un tsunami depenent de les plaques que convergeixen.

Aqui un video on explica molt be i breument com es formen els límits convergents ---> https://www.youtube.com/watch?v=h8WoBcrxpdY

8. Introducció als límits entre les plaques tectòniques

Comencem aquesta entrada amb una petita introducció a la tectònica de plaques:

La teoria de la tectònica de plaques estableix que la litosfera està dividida en un conjunt de plaques rígides que es mouen i freguen entre elles, les quals trobarem descrites en entrades anteriors. S'han establert tres menes de límits entre plaques, en funció del moviment relatiu entre elles.

-Límits divergents (constructius)

-Límits passius (desplaçament lateral)

-Límits convergents (destructius)

-Aquí podeu observar les diverses plaques que trobem a l'escorça terrestre. També són visibles els límits que seran explicats a continuació.

-Video introductori(link).

9. Límits passius

-Què són? Els límits passius són zones on dues plaques es desplacen lateralment, una en relació amb l'altra.

Tal com l'energia, la litosfera oceànica ni es genera ni es destrueix, es transforma. Per això s'anomenen límits passius.

-Com s'originen? Gran part dels límits passius estan provocats per falles de transformació, que trobem entre dos segments de dorsal.

-Característiques: Les falles de transformació són actives entre els dos segments de dorsal que es separen, però fora d'aquests dos segments poden haver-hi límits de plaques o fractures sense desplaçament. Això es degut a les velocitats d'expansió del sòl oceànic en els dos segments de la dorsal  que limita la falla de transformació. Si aquestes velocitats són iguals als dos costats de la falla de transofrmació, fora dels segments de la dorsal no hi ha desplaçament (fratcura de desplaçament). En canvi, la falla de transformació és límit de plaques fora dels segments de dorsal si les velocitats d'expansió dels sòl oceànic són diferents als dos costats de la falla de transformació. 

-Curiositats:

• Un exemple d'aquest tipus de límit és la falla de sant Andrés, ubicada a l'oest d'Amèrica del Nord, que és una de les parts del sistema de falles producte de la fricció entre les plaques Nord-Americana i Pacífica.  També volem fer referència a la pel·lícula de San Andreas que tracta sobre aquesta falla. Aqui us deixem el tràiler (link).

• El punt en el qual les tres plaques estan en contacte s'anomena punt triple.                 Un punt triple de l'escorça terrestre seria el format entre les plaques del Carib, la de Cocos i la de Nazca.

-La major part de les falles de transformació es troben a les conques oceàniques profundes i afecten exclusivament a la litosfera oceànica. Però n'hi ha algunes que afecten a la litosfera continental.

-Si feu clic aquí podreu gaudir d'un preciós video explicatiu sobre els límits tranformants/passius.

LÍMITS DIVERGENTS                                                                                  

Els límits divergents són les vores que existeixen entre dues plaques tectòniques que se separen. Aquesta separació produeix l’ascensió de material des de l'astenosfera i la creació de nova litosfera oceànica a l’eix de les dorsals oceàniques, per això també són anomenats límits constructius.

Les dorsals oceàniques són l’expressió d’aquest procés i són les serralades muntanyoses més llargues que es poden observar a la Terra, tenen longituds majors a 5.000 km. La part central d'aquestes està formada per una depressió, limitada per falles que formen fosses tectòniques, anomenada rift. El rift té una amplada màxima de 50 km i una profunditat molt variable, que va des de menys de 100 m, com per exemple el que es troba a la dorsal que separa la placa pacífica de la de Nazca, fins a 2 km.

Generalment en la zona del rift s'observa activitat volcànica de tipus fissural, és a dir que es el magma ascendeix a través de les fissures de la litosfera i escorça, sense formar volcans. Com és lògic també es registren molts terratrèmols, però de baixa magnitut, ja que l'escorça és molt poc gruixuda en aquestes zones.

A diferència de les conques oceàniques, les dorsals tenen un densitat més baixa i ocupen més volum  ja que estan generalment a una temperatura elevada. I també per això hi ha una gran diferència de gruix entre la litosfera oceànica a les dorsals i a les conques oceàniques. 

Us deixo un vídeo sobre els límits divergents per acabar de          

visualitzar-ho https://youtu.be/2q4Yqctq6nE

10. Límits divergents

Origen i evolució dels oceans

Encara que la majoria de límits divergents es troben sota el mar i donen lloc a dorsals oceàniques, hi ha un límit divergent a l'est d'Àfrica que està partint en dos el continent Africà.

I és que avui dia es pot observar com comencen a crear-se els oceans a l'interior d'un continent, com l'exemple que acabem de veure. Això és degut a l'increment de temperatura a la base de la litosfera continental(gràcies a l'existència d'una ploma a l'astenosfera),cosa que provoca una ascensió general , fa que es formi una fractura a la part superior de la litosfera continental i que es redueixi el volum de la part inferior. La zona fracturada és el que anomenem rift continental.  

11.Minerals en els limits de les plaques 

Minerals Dels Límits Divergents

A la litosfera hi podrem trobar sobretot roques ígnies de les quals estan formades per: minerals de  quars, feldspats, miques, olivines,pirites,clorites,talcs,dolomita,guix aquests son els principals, però, també podem trobar combustibles fòssils i jaciments de metall.

A la astenosfera hi podrem trobar roques sedimentaries, minerales ferromagnètics, material magmàtic, minerals radioactius, roques metamorfiques. La astenosfera esta formada per roques relativament fresques i rigides. aquesta es una capa de roca semi liquida que sol estar fosa, aquesta roca astenosferica es comporta com un plástic, es a dir, flueix gradualment. Els materials de la Astenosfera tendeixen a calentar-se el que produeix que aquests materials pujin a les zones mes altes de la astenosfera. Al mateix temps els materials de les zones mes altes es refreden i fa que vagin a les zones mes baixes de la astenosfera, aixo fa entendre que els materials de la astenosfera estan en continuu moviment. 

Minerals Dels Límits Passius

Els limits passius dona el seu nom a que ni es genera ni es produeix litosfera oceanica , ja que es desplaçen lateralment una en relació amb l'altre. Aquesta litosfera oceanica la podem dividir en 3 capes, aquesta primera capa esta constituida per sediments i roques volcaniques, a la segona capa i podrem trobar roques máfique que significa que son roques o silicats que tenen elevades proporcions de magnesi i ferro, la tercera capa esta constituida per roques ultramafiques que significa que contenen poc oxid de silici i  grans proporcions de minerals bàsics.

 Minerals dels límits convergents 

Els límits convergents son zones on es produeix una col·lisió entre plaques. Hi han de diferent tipus:

Convergència entre  litosfera oceànica amb litosfera oceànica:

Col·lisió entre dues litosferes oceàniques que produeix que una de les dues es posi sota de l' altre (subducció). Aquí podem trobar basalt, gabre i roques superficials.

 

Convergència entre litosfera oceànica i litosfera continental:

Xoc entre litosfera oceànica i litosfera continental. La oceànica al ser mes densa es coloca sota la continental (subducció). Aquí trobem roques profundes i roques ígnies.

Convergència entre litosfera continental i litosfera continental:

 Les litosferes continentals xoquen i formen grans serralades com l' Himàlaia. Aquí trobem roques metamòrfiques ígnies i volcàniques.

Evolució de l' oceà índic i formació de l' Himàlaia.

Fa 200 Ma l’ Índia estava unida a l’africa i a l’ Antàrtida formant part de la Gondwana i separada pel mar de tetis.  La separació de la Índia es va produir gràcies a una dorsal al sud i dues plaques indiques als costats.. La placa indica continuava el seu desplaçament cap el nord reduint el mar de tetis. En el nord l’ Índia estava limitada per un marge continental passiu. Aquest moviment va seguir fins que el Tetis va desaparèixer i els dos marges continentals van xocar que van formar l’ Himàlaia.

Aqui us deixo un vídeo on explica aquest moviment amb imatges: 

https://www.youtube.com/watch?v=YM1FpU85oiI