Locos por la Geología

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Hace algún tiempo vengo subiendo posts en los que revisamos juntos las diversas hipótesis que sumaron sus observaciones al que luego sería el paradigma hoy vigente: La Teoría de Tectónica de placas o Tectónica Global.

Algunas de esas hipótesis fueron prácticamente descartadas, mientras que otras, una vez depuradas de sus errores, encontraron un lugar dentro del paradigma, que es sin embargo mucho más complejo y abarcativo que cualquiera de ellas aisladamente.

Veremos hoy la Teoría de convección en el manto.

¿Qué antecedentes reconoce esta teoría?

Hace más de cien años que se impulsó la idea de que los materiales terrestres profundos, dotados de cierta viscosidad se movilizaban en ascensos y descensos provocados por el cambio de densidad resultante de diferencias térmicas, de manera semejante a como lo hacen los gases y los líquidos, y como ya he explicado en un post relacionado con el clima. Su reinterpretación como proceso generador de relieves dio nacimiento a la teoría que hoy nos ocupa.  

¿De qué observaciones se partió para esa interpretación?

Hacia la década del 20, Vening Meinesz, estando a bordo de un submarino, observó anomalías gravimétricas en la región de fosas oceánicas de las Indias orientales.

Asumiendo el modelo de células convectivas, postuló que dos células adyacentes y convergentes podrían estar arrastrando hacia abajo el material liviano de la corteza (constituyendo lo que llamó «raíz»), que provocaría el déficit gravitacional y constituiría un «tectógeno», ya que su propia densidad tendería a elevarlo más tarde, según veremos en seguida.

¿Qué experimento validó las primeras observaciones?

En la Figura 1 se observa la prueba experimental que realizó Griggs en 1939, y que fue además una de las primeras en la historia de la evolución de la ciencia geológica.

Como se ve en la figura, hay una corteza, simulada por una mezcla de arena y aceite, que flota sobre un cuerpo de agua viscosa que representa el manto. La relación de densidades es comparable a la que existe entre las geosferas reales. Las corrientes convectivas se simulan con tambores giratorios, en este caso con dirección de movimiento convergente. La raíz se formaba de manera efectiva, demostrando la validez del postulado de Meinesz.

¿Cómo se la relacionó en un principio con la generación del relieve terrestre?

La reacción de la raíz, por su propia flotabilidad (recordemos que es del material menos denso en el conjunto), es una marcada tendencia al ascenso cuando puede vencer a la convección que fuerza su movimiento hacia abajo.

Es así que se plantea el resultado de formas de relieve que hasta entonces no tenían una clara explicación, y que son las cadenas emergentes junto a las fosas oceánicas.

Extendiendo el análisis hacia las células divergentes, es decir el otro extremo del conjunto; Holmes planteó su propia teoría. En ella reunía esas raíces que se elevaban creando cordilleras en un extremo del circuito; con las islas  en el otro, resultantes de una fracturación del sial por la tensión causada por las células convectivas en que los materiales se alejan entre sí.

Ese modelo se visualiza en la Figura 2.

¿Qué sobrevive de esa teoría y cómo se la inserta en el actual paradigma?

La convección misma es parte no sólo integrante, sino también fundamental de la teoría vigente, ya que provee el motor requerido para los movimientos de las placas litosféricas. También es real que allí donde convergen corrientes adyacentes, y dadas ciertas condiciones, se produce una fosa que es resultado de la subducción que ya hemos mencionado otras veces.

Lo que se ha desechado es la idea de que las islas centrooceánicas sean remanentes de continentes fracturados por tensión. Ya veremos su verdadero explicación con detalle.

¿Cómo se explica con ella la sucesión de cierres y aperturas de supercontinentes a lo largo del tiempo?

Esta teoría debía ser completada de alguna manera para explicar por qué ha habido más de un episodio de deriva de las placas a lo largo de la historia geológica, y por qué las configuraciones de los circuitos convectivos ha ido cambiando a lo largo del tiempo.

Runcorn intentó una explicación muy interesante, sobre la cual sin embargo no hay acuerdo absoluto, porque parte de la base de una migración de los minerales ricos en hierro hacia el núcleo, de resultas de su mayor densidad; y esa hipótesis no ha podido demostrarse de manera fehaciente.

No obstante, vale la pena conocer su propuesta y tenerla en cuenta a medida que se obtenga más información, ya sea para validarla o refutarla.

Según su postulado, la migración de hierro aumenta el volumen del núcleo a expensas del manto, lo cual hace que en el nuevo espacio disponible, los circuitos convectivos se segmenten y aplanen como se ve en la figura 3. Esto sería independiente de las corrientes en el propio núcleo que también han sido propuestas y siguen en discusión.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

P.S.: Las imágenes que ilustran el post son del libro:

Khan, M.A. 1980. Geología global. Ed Paraninfo. Madrid. 202 págs. ISBN: 84-283-1047-5.

El lunes pasado les planteé un multiple choice, y les dejé allí los links para que se sacaran sus dudas en caso de no poder resolverlo sin ayuda.

Hoy les traigo los resultados correctos:

1- b

2- b

3- b

4- a

5- c

Ojalá se hayan entretenido un rato, y vuelvan el miércoles para ver información relacionada con la Geología. Un abrazo. Graciela.

Hoy les traigo una breve charla de divulgación de las que cada tanto me invitan a dar en diversos ámbitos. Si han visto otras anteriores, tal vez encuentren algunas explicaciones repetidas, pero no puede ser de otro modo, ya que cada una se presenta en un ámbito diferente, ante nuevos públicos y en distintas épocas, de modo que todas requieren las explicaciones básicas, que de todos modos jamás son del todo idénticas, porque nunca uso un libreto escrito, sino que voy creando el speech según van apareciendo las imágenes que obviamente sí están preparadas de antemano.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

Hace ya bastante tiempo subí un post en el que hablé sobre el concepto de tiempo geológico, y más tarde hablé de la determinación de edades relativas, y les prometí hablar de las dataciones absolutas.

Hoy voy a entretenerlos un rato contándoles la evolución de esos métodos, desde los más dogmáticos y doctrinarios hasta los más científicos, y dejaré para más adelante los métodos en uso actualmente.

Les recuerdo que mientras que las dataciones relativas sólo intentan establecer un orden de acontecimientos geológicos, las dataciones absolutas intentan asignar valores numéricos, es decir establecer dentro de cierto rango, la edad probable, tanto de la Tierra, como de sus diversos materiales y eventos.

Los intentos para alcanzar esos resultados fueron muy interesantes a lo largo del tiempo, veámoslos.

¿Qué métodos de datación absoluta se fueron intentando a lo largo del tiempo histórico?

Repito que hoy se trata de un post enfocado en los avances históricos, de modo que ninguno ha sobrevivido al tiempo, y ellos son:

• La interpretación del hinduismo, basado sobre creencias religiosas.
• La interpretación cristiana, basada en la lectura bíblica.
• La medición de la tasa de la sedimentación.
• La salinización de los océanos.
• El método de Kelvin.

¿Qué se planteó la filosofía hindú?

En la antigua filosofía hindú, la observación de los permanentes cambios que acontecen en la naturaleza condujo a pensarla en términos de ciclos, relacionados a su vez con los días de la vida de Brahma. Se entendía que cada ciclo- que a su vez se repetirían indefinidamente- tenía la duración de un día en la vida del dios, cuya longitud estimada era de 4.300.000.000 de años (en la nomenclatura actual lo escribiríamos como 4.300 Ma). No había otros fundamentos que la meditación de los sabios, plasmada en sus escritos sagrados, los que estipulaban además, que en el presente ciclo estaríamos transitando aproximadamente el año 2.000.000.000 (o 2.000 Ma). Si lo pensamos un poco, a la luz de la edad que hoy se le asigna al planeta (alrededor de 4.500 Ma), se aproximaba a la realidad mucho más que la siguiente versión, establecida por el cristianismo.

¿Qué se intentó en la religión cristiana?

La religión cristiana no aceptaba otra ciencia que la contenida en la Biblia, o eventualmente en los escritos de sus intérpretes. Por ende, siguiendo al libro del Génesis, según el cual el mundo fue creado por dios en seis días (ya que el séptimo fue su descanso), se consideró por muchos siglos ese espacio de tiempo de modo literal para el desarrollo de todas las características de la Tierra, pero no se especuló nunca sobre cuánto tiempo atrás eso habría tenido lugar.

Posteriormente, se descubrió, en las propias escrituras, un salmo que expresa: «Porque mil años a Tus ojos son como ayer…» Eso abrió la puerta a nuevas interpretaciones según las cuales, un día correspondía a mil años, y por ende la creación habría tardado 6.000 años. Considerando ese lapso, y el calendario por entonces vigente, hacia el año 1600 dC, el Arzobispo de Ussher se pronunció por una antigüedad específica para el planeta. Según sus «investigaciones» el mundo había sido creado en el mes de octubre del año 4004 aC.

¿Cómo se empleó la medida de la tasa de sedimentación?

Debido a que cualquier idea contraria a la religión dominante por entonces en Occidente era considerada herética, y por consiguiente muy peligrosa, dado el poder de la Curia, todo el desarrollo del pensamiento científico se retrasó algunos siglos. No obstante, la razón se fue imponiendo por su propio peso, y comenzaron a surgir intentos de datación con fundamento en observaciones objetivas.

Los primeros audaces que desafiaron todos los riesgos de presentar ideas ajenas a las bíblicas comenzaron a multiplicarse a partir del S. XVII, cuando el intento de explicar las diversas especies fósiles que se iban encontrando, a través de sucesivos actos de creación y destrucción divinas, comenzó a resultar claramente irracional, y los naturalistas llegaron a la conclusión de que la Tierra debía ser mucho más antigua de lo pregonado por Ussher.

No obstante, los primeros intentos de medir esa antigüedad sólo surgieron hacia los siglos  XVIII y XIX, a favor de las leyes estratigráficas ya establecidas, y que estimaban las edades relativas de los diversos materiales terrestres.

Cuando quedó claro que la depositación de estratos procedía lentamente para alcanzar un cierto espesor, se pensó en un método muy lógico: si se medía el espesor total de una pila de estratos, y se lo dividía por la tasa de sedimentación, podía obtenerse la edad total del paquete sedimentario.

Se entiende por tasa de sedimentación, el espesor promedio de materiales que se depositan en la unidad de tiempo elegida, en este caso un año.

Si había un espesor de 5 metros, y se calculaba que se depositaba 1 metro por año (tasa de sedimentación) la edad era la resultante de dividir 5 por 1, es decir que la edad del paquete era de 5 años.

Usando la información que podía establecer las edades relativas, el intento implicó un trabajo formidable, ya que se sumaron cientos de mediciones en distintos sitios para ir agrandando cada vez más el volumen de estratos que se sumaban en un apilamiento que pretendía representar toda la historia.

Se sumaron cientos de mediciones, y se estimó la edad de la Tierra en alrededor de al menos 100 Ma. Lejos de la realidad, pero representando un verdadero avance respecto a los pocos miles de años del Arzobispo.

Por supuesto los errores del método eran muy numerosos, veamos algunos:

• Por empezar, no se podía medir en ningún lugar un apilamiento sedimentario que abarcara todo la historia terrestre.
• Las tasas de sedimentación no pueden generalizarse para grandes intervalos de tiempo pues a lo largo de él van cambiando según se modifican numerosos factores intervinientes.
• No se tomaban en cuenta los procesos erosivos que en muchos casos eliminan parte del registro sedimentario.
• Tampoco se estimó la influencia de modificaciones tectónicas.

Por cierto, un paquete limitado, en un sitio determinado, con una tasa de sedimentación bastante confiable, puede llegar a ser asignado con cierta credibilidad a un determinado intervalo de tiempo, pero su aplicación a la edad toda de la Tierra decididamente fue demasiado aventurado.

¿Cómo se aplicó la salinización de los océanos?

Al iniciarse el S. XVIII, se propuso la salinización de los océanos como un posible reloj geológico confiable. En ese momento se estableció una fórmula teórica que debió esperar casi un siglo para su aplicación en la realidad, porque en el momento inicial no se contaba con los datos que debían ingresarse en la expresión matemática.

El razonamiento era similar al del método ya explicado. Asumiendo que el sodio era aportado por los ríos, a una tasa dada por año, la edad de los océanos podría conocerse dividiendo entre sí ambos valores. Cuando se estimaron, muchos años más tarde algunos valores idealmente confiables, se estableció la siguiente fórmula:

edad de los océanos = toneladas de sodio en el océano / toneladas de sodio añadido por año.

Los valores que se introdujeron inicialmente en la ecuación fueron 1,6 por 10 a la dieciséis toneladas de sodio, y 1, 6  por 10 a la octava toneladas de sodio por año.

Esto también arrojó un resultado de 100 Ma, lo que por un tiempo, dada la coincidencia con el resultado de la otra aproximación, se consideró la mejor estimación para la edad de la Tierra.

Pero también había numerosos errores en la medición, entre ellos:

• El sodio que entra cada año a los océanos no necesariamente permanece disuelto en él, ya que una parte importante genera rocas o es incorporado por organismos vivientes.
• Tampoco la tasa es totalmente uniforme a lo largo del tiempo.
• La posición de los océanos ha variado a lo largo de la historia.
• Tampoco los ríos existieron siempre o para siempre.

¿Qué método propuso Lord Kelvin?

Ya en pleno S. XIX, William Thompson, Lord Kelvin, propuso un método basado en conocimientos y mediciones de su área de especialización, es decir, la historia del calor.

Para comprender mejor este tema, les recomiendo leer este post, ya que se relaciona con el calor de la propia Tierra, independientemente del que le llega con la radiación solar.

Con alguna anterioridad a la formulación de esta metodología, se había medido ya en diversos lugares,  la ocurrencia de pérdidas de calor desde la superficie terrestre, del orden de las 40 calorías anuales por cm².

Suponiendo una pérdida continuada y homogénea por un lado, y por el otro de la premisa de que la Tierra se habría formado a partir de una masa originalmente fundida, Lord Kelvin propuso con razonamientos semejantes a los ya mencionados en los dos puntos anteriores, una nueva forma de datar la Tierra.

Según él la Tierra tendría al menos 40 Ma.

Por supuesto también esas dataciones cargaban con sus propios inconvenientes:

• No podía probarse la existencia de una Tierra inicialmente fundida, sobre todo a la luz de las teorías cosmogónicas con más consenso en el presente, pero que ya comenzaban a formularse en la época de esta medición.
• No se consideraba el aporte de calor generado internamente en la propia Tierra con posterioridad a su surgimiento como planeta.
• No alcanzaba coincidencia cuantitativa con los otros métodos propuestos.

En suma, sólo fue un valioso intento, que como todos los anteriores subestimó largamente la verdadera antigüedad del planeta, y por ende de sus materiales constituyentes.

¿Cuál fue el mérito de los intentos no religiosos?

Pese a los resultados erróneos que se obtuvieron, los métodos que se alejaron de las interpretaciones religiosas tenían precisamente el mérito de liberar el pensamiento de las estructuras rígidas que le impedían avanzar por caminos lógicos y con métodos científicos.

Por otra parte, condujeron a un importante cambio de escala para la apreciación del tiempo geológico, llevando el rango aceptable, desde unos pocos miles de años a decenas o cientos de millones de años, lo cual es un cambio de paradigma notable, y abrió las puertas a todas las dataciones posteriores, que habrían parecido descabelladas sin ese salto previo.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

Nuevamente debo alterar el programa habitual de mis posts porque la naturaleza decide por mí.

Hoy se trata de un luctuoso sismo en Turquía que afectó también seriamente a Irán y se sintió en una docena más de países eurasiáticos, aunque en ellos felizmente sin daños.

¿Dónde y cuándo se produjo el sismo?

En este caso hubo un verdadero enjambre sísmico, con una réplica casi inmediata y otro evento principal a las pocas horas, con sus propias réplicas. Lo llamativo es que se trató de un enjambre de sismos de magnitud e intensidad respetables, lo que no es habitual.

Todo ello ocurrió en el día de la fecha, es decir 6 de febrero de 2023, y en una zona muy amplia como puede verse en la imagen.

El primer evento tuvo lugar en las proximidades de Nurdağı, a las 4h 17 minutos según la hora local, que corresponde a 01:17:35 según el horario UTC. Las coordenadas del epicentro son: 37.174° de latitud N y 37.032° de longitud E, y la magnitud Richter alcanzada fue de 7,8. La profundidad del hipocentro se estimó en 17,9 km, es decir que fue muy somero.

Once minutos más tarde se produjo en el lugar una réplica de magnitud algo menor (6,7).

Más tarde aún, a las 10:24:49 UTC, y a cierta distancia, volvió a producirse un sismo con un aumento en su magnitud, lo cual indica como ya señalé más arriba, toda una gran zona afectada por los fenómenos que describiré un poco más abajo. Este segundo sismo mayor, alcanzó magnitud 7,5 y tuvo lugar en las proximidades de Ekinözü, con coordenadas 38.024°N 37.203°E. y profundidad de 10 km.

¿Qué consecuencias relata la prensa?

La prensa informa que hay al menos mil personas muertas, número que podría crecer porque hay numerosos heridos graves, desaparecidos y personas que se sabe están bajo los escombros pero todavía no fueron rescatadas.

Se registraron también un par de miles de edificios destruidos y colapso de los servicios básicos. La mayor parte de las pérdidas tanto en vidas como en el aspecto económico se produjo en la zona mencionada de Turquía y en Alepo, en la vecina Siria.

¿Por qué hubo tal cantidad de muertes?

Puede llamar la atención que se hayan perdido más vidas y bienes que en sismos de mayor magnitud, como el de Chile de 2010, por mencionar un caso donde la magnitud fue superior a 8.

Esto se debe a la vulnerabilidad de la zona afectada, que en el caso de Alepo ha padecido los efectos de una larga guerra, y se encuentra en estado de reconstrucción, con lo que dicho estado tiene de precario. En el caso de las ciudades turcas, muchas de sus edificaciones reconocen una antigüedad mayor que las modernas tecnologías de construcción sismorresistentes.

Esto por una parte; por la otra, la muy escasa profundidad de los hipocentros implicó gran liberación de energía en superficie, donde se generan los daños. En sismos más profundos, la energía sobrelleva un cierto grado de atenuación antes de hacer sentir sus efectos superficiales, lo que aquí no ocurrió. En este caso es la peligrosidad la que se vio aumentada.

¿Qué características geológicas tuvo el evento?

La causa del terremoto se atribuye a fallas de rumbo de escasa profundidad. La ruptura se produjo en una falla lateral izquierda casi vertical con dirección noreste-suroeste o bien en una falla lateral derecha con dirección sureste-noroeste.

La región de liberación de energía está en las proximidades de la unión triple de las placas de Anatolia, Arabia, y África.

¿Cuál es el entorno geológico regional y la causa última del fenómeno?

Si ustedes observan el mapa, este sismo ocurrió en el extremo opuesto de Turquía con respecto al terremoto que tuvo lugar en 2020 en la región de Izmir (Esmirna). No obstante, ambas zonas afectadas por dichos sismos (los de 2020 y de 2023) yacen sobre la misma línea de contacto entre placas, por lo cual las razones del origen pueden considerarse las mismas desde el análisis de la Tectónica Global, por lo cual no lo repetiré acá, sino que los remito al post que escribí en 2020, y que pueden leer en este link.

¿Qué cabe esperar ahora?

Repito lo que siempre digo: las placas han comenzado a acomodarse y tomarán su tiempo para ello, lo que harán a través de nuevos movimientos en toda la placa que se ha agitado ahora, y en las que están en contacto con ella. Pero habiendo ocurrido una gran liberación de energía inicial, podemos imaginar que los próximos eventos serán progresivamente de menor magnitud.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela. P.S.: La imagen que ilustra el post es del Servicio Geológico de Estados Unidos.