Locos por la Geología

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Así como en su momento les conté acerca de otra teoría (Deriva continental según Wegener) que resultó ser el gran antecedente del actual paradigma, hoy voy a agregar otra que también aportó lo suyo, y que fue junto con la anteriormente mencionada, reformulada de manera que respondiera al nuevo conocimiento, eliminando de ella los conceptos obsoletos y erróneos.

Se conservan no obstante suficientes elementos de esa vieja teoría como para que sea necesario conocerla. De hecho, más adelante volveremos a revisarla desde otros puntos de vista por la importancia de su aporte para explicar este sistema tan complejo.

Estoy hablando de la Teoría de Convección en el manto.

¿Qué pretendía originalmente explicar la teoría de Convección en el Manto?

Si bien hoy resuelve, en parte al menos, otra pregunta diferente, en el momento de su generación pretendía explicar por sí misma todo el mecanismo de generación de cadenas montañosas. No estaba muy equivocada, aunque requería los ajustes que veremos en parte hoy, y en parte cuando avancemos un poco más en la comprensión del modelo completo de la Tectónica de Placas.

¿Cuándo fue formulada por primera vez, y quién la expresó en su forma completa?

El germen de la teoría aparecía hace más de un siglo en trabajos desperdigados y casi siempre desechados en su origen mismo. No obstante, hacia los locos años 20 (Siglo XX) Vening Meinesz recopiló y organizó esas ideas dispersas, y formuló la teoría en su primera aproximación, intentando con ella explicar las anomalías gravimétricas que observaba durante sus viajes en submarino, por zonas próximas a fosas marginales de los arcos islas de India Oriental.

Él especulaba que en las zonas de convergencia de células convectivas adyacentes (ya lo vamos a ir aclarando, tranquilos), se producía un descenso de material, que llevaba hacia abajo algo del fondo cortical menos denso, al que se denominó tectógeno y que justificaba el déficit gravimétrico observado.

Ya más adelante, en 1939, Griggs llevó a cabo uno de los primeros experimentos de laboratorio que intentaron replicar un modelo de escala global. Es el que se ve en la figura que ilustra este post, y sobre él fundamentó su teoría Holmes.

Paso a contarles brevemente cómo funcionaba el experimento:

Por supuesto el experimento requirió varias aproximaciones previas, a los fines de ajustar un artefacto que reprodujera en escala, las relaciones de espesor y densidad relativas de la corteza superficial y el manto profundo.

Para ello utilizó en el ensayo final, un gran tanque en el que la corteza estaba representada por una mezcla de arena y aceite pesado. Las características del manto se reprodujeron con una mezcla vítrea y viscosa. Las corrientes convectivas (que defino más abajo) se representaron con grandes cilindros en rotación.

En este ensayo, se demostró que el material representativo de la corteza, descendía allí donde las células convectivas se enfrentan entre sí, generando una especie de raíz liviana que por su propia densidad tiende luego a volver a ascender, inclusive elevándose más que la superficie circundante.

Estos resultados fueron utilizados en la interpretación de Holmes que explicó la orogénesis como les cuento en seguida.

¿Qué postula la Convección en el manto?

La base misma de la teoría requiere que el material del manto tenga cierta movilidad, y si bien este tema será tratado en detalle en varios futuros posts, les adelanto que tal cosa es posible.

La causa de la movilización fue atribuida en este modelo de Holmes a las inohomogeneidades térmicas. Asumiendo que la zona más próxima al núcleo está más caliente, su tendencia es a dilatarse y perder por ende su densidad. Recuerden que la densidad es igual a la masa sobre el volumen, y en la dilatación éste crece, de modo que el cociente es menor, y por ende el material resulta menos denso. Por esa razón tiende a flotar, ascendiendo hacia zonas más frías donde recupera su densidad y vuelve a hundirse generando ciclos en los que las células convectivas fueron idealizadas como se ve en la figura de la izquierda, donde el movimiento del material está esquematizado en las flechas del dibujo.

Ahora observen este nuevo gráfico y relaciónenlo con el experimento ya mencionado. Vean cómo en los bordes de la figura, se genera la raíz (a la que se dio en llamar tectógeno en este modelo) allí donde convergen dos células convectivas, con movimientos enfrentados. Raíz que luego ascendería formando las cordilleras. En el centro del dibujo se ven en cambio células de movimiento opuesto que «tironean» el fondo cortical en direcciones divergentes, hasta romperlo, dejando tras de sí remanentes que en esta teoría daban cuenta de la presencia de islas y dorsales oceánicas.

¿Qué permanece de esta teoría en el seno de la Tectónica Global?

Como ya les adelanté más arriba, esta teoría no fue desechada totalmente, sino que se incorporó como parte del paradigma vigente, que implica un modelo mucho más amplio y complejo. En otras palabras, la tectónica de placas y la convección en el manto forman parte del mismo sistema, al que todavía vamos a agregar algunos otros aportes en nuevos encuentros.

Lo que aportó este subsistema se puede resumir como sigue:

• El flujo convectivo profundo existe, y es en gran medida la fuerza impulsora subyacente en el movimiento de las placas.
• Las placas oceánicas (más pesadas) son las que descienden en el proceso conocido como subducción y las que conducen los materiales enfriados, nuevamente hacia abajo.
• La rama ascendente de la convección, portadora de rocas calientes, normalmente fundidas, da lugar a las dorsales oceánicas, y las plumas calientes que generan arcos islas.
• Los movimientos de las placas terrestres, responden en definitiva a desigual distribución del calor en el interior de la Tierra, tal como preconizaba este modelo de la convección.

Por cierto restan todavía muchas incógnitas, y hay diversas opiniones al respecto, pero volveremos sobre ellas como corolario de la Tectónica Global, cuando tengamos las cosas bastante más claras.

Lo que de plano se rechaza es la explicación de las dorsales como remanentes de una corteza continental separada en dos por la tracción de las corrientes convectivas. Pero ya hablaremos también de eso.

Bibliografía consultada.

• Holmes A. 1952. Geología Física. Ed. Omega S. A. Barcelona. España. 512 págs.
• Khan, M.A. 1980. Geología Global. Editorial Paraninfo. Madrid. ISBN 84-283-1047-5. 202 págs.
• Tarbuck, E. J. y F. K. Lutgens.1999. «Ciencias de la Tierra». Prentice Hall, Madrid. 616 págs.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

P.S.: La imagen que ilustra el post es de Holmes (ver Bibliografía)

La figura 1 es de Khan, mencionado en bibliografía.

El lunes pasado les pedí que repasaran algunos temas porque vamos a ir metiéndonos de lleno en la Tectónica Global o de placas. A ello vamos hoy, pero como les señalé el lunes, en caso de que no lo hayan hecho ya, les recomiendo ir a repasar esos tópicos previos antes de internarse en el de hoy.

¿Qué se entiende por Tectónica de placas?

Comencemos por decir que el término «Tectónica» alude al estudio de la deformación de los materiales terrestres, y de las estructuras resultantes de esa deformación.

Cuando se especifica «Tectónica de placas», ya se está hablando de esas estructuras y deformaciones a nivel de todo el planeta, por eso se la conoce también como «Tectónica Global», y constituye hoy el paradigma vigente que permite explicar la mayor parte de los hechos geológicos que se registran, tal como se señaló en uno de los posts que debían repasar.

En esencia, el modelo de tectónica de placas asume que la litósfera (lithos:
piedra; sphere:
esfera) se encuentra fragmentada en un cierto número de grandes placas, que sufren desplazamientos relativos, generan eventos geológicos de gran magnitud, y modifican continua pero lentamente su tamaño y forma.

Es importante señalar que esas placas se mueven como unidades coherentes en relación con todas las demás placas, de tal modo que los puntos situados sobre la misma placa conservan su distancia casi sin cambio alguno, mientras  que la distancia entre sitios aposentados en placas diferentes cambia progresivamente.

Esto estaría indicando una relativa estabilidad en el interior de las placas, y una dinámica de cambios a veces dramáticos en los bordes y contactos entre ellas. No obstante, ya veremos en algunos posts futuros que hay también teorías enmarcadas en el modelo general que pueden explicar los eventos y deformaciones que acontecen en el interior de las placas, alejados de sus límites.

¿Cuántas y cuáles son las placas mayores en que se divide superficialmente la Tierra?

Lo primero que debo aclararles es que no hay acuerdo total entre todos los científicos con relación al número y nombre de las placas, ya que algunos consideran que algunas divisiones no están debidamente comprobadas. Lo que les presento a continuación es el esquema con mayor aceptación.

Según él, hay 7 placas mayores, 8 intermedias y 42 menores. La suma de las mayores e intermedias puede verse en la figura que ilustra el post.

Las siete placas principales o mayores son:

1. Placa Norteamericana.
2. Placa Sudamericana.
3. Placa del Pacífico, que es la de mayor tamaño.
4. Placa Africana.
5. Placa Euroasiática.
6. Placa Australiana.
7. Placa Antártica.

¿Cuántas y cuáles son las placas intermedias?

Las ocho intermedias son:

1. Placa Caribeña.
2. Placa de Nazca.
3. Placa Filipina.
4. Placa Arábiga.
5. Placa de Cocos.
6. Placa de India.
7. Placa de Scotia o Escocesa.
8. Placa de Juan de Fuca.

Debido a que he separado las mayores de las intermedias, que aparecen juntas en el mapa, los números de mi lista no son coincidentes con los del dibujo,

¿Cuántas y cuáles son las placas menores?

El número de placas menores cambia según los autores que se sigan, desde una docena hasta más de 40. La discusión permanece, y algunos asumen que en realidad algunas de las que se mencionan serían terranes (concepto que develaremos más adelante). Yo les presento el listado más completo posible, porque más vale que sobre y no que falte ;D .

1. Placa Amuria
2. Placa Apuliana o Adriática
3. Placa Cabeza de Pájaro o Doberai
4. Placa de Altiplano
5. Placa de Anatolia
6. Placa de Birmania
7. Placa de Bismarck del Norte
8. Placa de Bismarck del Sur
9. Placa de Chiloé
10. Placa de Futuna
11. Placa de Gorda
12. Placa de Juan Fernández
13. Placa de Kermadec
14. Placa de Manus
15. Placa de Maoke
16. Placa de Nubia
17. Placa de Ojotsk
18. Placa de Okinawa
19. Placa de Panamá
20. Placa de Pascua
21. Placa de Sandwich
22. Placa de Shetland
23. Placa de Timor
24. Placa de Tonga
25. Placa de la Sonda
26. Placa de las Carolinas
27. Placa de las Marianas
28. Placa de las Nuevas Hébridas
29. Placa de los Andes del Norte
30. Placa del Arrecife de Balmoral
31. Placa del Arrecife de Conway
32. Placa del Explorador
33. Placa del Mar de Banda
34. Placa del Mar Egeo o Helénica
35. Placa del Mar de las Molucas
36. Placa del Mar de Salomón
37. Placa Iraní
38. Placa Niuafo’ou
39. Placa Rivera
40. Placa Somalí
41. Placa Woodlark
42. Placa Yangtze

¿Qué características generales tienen esas placas?

Como ya les señalé al hablar de la Teoría de Deriva de Continentes, la principal diferencia con el paradigma actual era precisamente suponer que los desplazamientos de grandes masas correspondían siempre a continentes moviéndose sobre los fondos oceánicos.

Hoy sabemos que las placas móviles son en realidad porciones litosféricas que pueden o no llevar un «pasajero» continental. De hecho, ya que ninguna de las placas mayores o intermedias tienen límites coincidentes con los bordes de un continente, podría considerarse que los dos tipos de placas son las puramente oceánicas, como la Pacífica, o la de Cocos entre otras; y las mixtas, como la Sudamericana, que tienen tanto corteza continental como corteza oceánica.

Recordemos que la corteza oceánica es más pesada y está dominantemente conformada por rocas ricas en Silicio y Magnesio, por lo que se la suele llamar corteza simaica, mientras que la corteza continental es más liviana, y conocida como siálica por el quimismo de sus rocas en el que predominan el Silicio y el Aluminio.

¿Qué son los terranes?

Los terranes, cuya denominación completa es «terranes tectonoestratigráficos», son fragmentos de material cortical o litosférico arrancado de una placa y emplazado por acreción en otra diferente, a la que suele unirse a través de una zona de fallamiento. Cada terrane mantiene la identidad geológica que la hace semejante a la placa de origen, y perfectamente distinguible de los terrenos que pasan a rodearla luego de su unión a la placa de destino.

Verán que he escrito más arriba «fragmento cortical o litosférico», porque los terranes pueden no desprenderse en todo el espesor de la placa original.  Cuando hayamos avnzado un poco más en la Tectónica marco, volveremos a hablar de los terranes; por ahora señalemos que se cuentan por decenas los sitios que se han postulado como terranes, sin que todos ellos hayan alcanzado el consenso de todos los investigadores.

El concepto mismo de terranes surgió en la segunda mitad del siglo pasado, en la década de los setenta, a partir de estudios del complicado patrón imperante en la Cordillera Pacífica del borde orogénico de Norteamérica. Pero como ya les dije, volveremos sobre esto más adelante.

Por ahora digamos que existen decenas de emplazamientos que se han considerado como terranes, no sin que haya polémicas al respecto. Se ha llegado a decir que el concepto de terrane es usado cada vez que algún investigador carece de explicaciones para las características litológicas y estructurales de un territorio medianamente marginal.

¿A qué profundidad está el límite de despegue y desplazamiento tangencial de las placas?

En principio hay un consenso generalizado acerca de que la superficie horizontal de despegue ocurre en la interfase litósfera – astenósfera (asthenos: débil, y sphere:
esfera), ya que allí las rocas se encuentran en entornos de presión y temperatura muy próximos a los requeridos para su fusión, por lo cual su comportamiento es muy dúctil y permite el movimiento de la litósfera sobre ella.

Esto significaría que la superficie de despegue sería a una profundidad de alrededor de 100 km. No obstante, también hay aquí alguna polémica, ya que algunos estudios han señalado que la astenósfera no es una capa continua, y hasta hay lugares en los que no ha sido detectada, de allí que su papel en la deriva de las placas podría estar siendo sobrevalorado. Pero también de esto volveremos a hablar cuando tengamos más clara toda la dinámica de la Tectónica de Placas.

¿Cómo se reconocen los límites de las placas?

Que las placas se desplazan es algo largamente probado, y eso lo pueden volver a leer en uno de los posts que tenían que repasar para hoy, pero aquí la pregunta es otra. Lo que queremos saber es por qué se colocan los límites entre placas en determinados lugares y no en otros.

Básicamente por la distribución global de los terremotos, que se atribuye a la existencia de líneas de debilidad planetaria, que muy bien pueden considerarse como bordes de placa; por análisis paleomagnéticos; por la posición de las cadenas de islas y su relación con el vulcanismo; por la diferencia entre distancias de puntos en placas diferentes, contrastada con la distancia constante de localidades en la misma placa, etc.

Cuando hablemos de los movimientos de las placas, sus direcciones y mediciones de velocidad, este punto se verá mucho más completo.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

P.S.: La imagen que ilustra el post es de este sitio.

El paradigma actual de la Geología es la Tectónica de placas, o más ampliamente la Tectónica Global. De a poco he venido adelantándoles algunos conceptos previos, pero para entrar, el próximo lunes, de lleno en su análisis, les sugiero un repaso previo de todos esos temas que les fui adelantando. Para facilitarles la tarea, les dejo abajo el listado de los posts que deberían visitar para estar bien pertrechados en la línea de largada del tema.

Tienen toda una semana para ponerse al día. Y les conviene seguir también los links que vean en cada uno de los posts que vayan leyendo, en el caso de no comprender algo de lo allí mencionado.

• Composición interna de la Tierra.
• La Tectónica de Placas: un prólogo.
• Otro paso para entender la Tectónica de placas.
• Las pruebas de la deriva de las placas tectónicas. Parte 1.
• Las pruebas de la deriva de las placas tectónicas. Parte 2.
• Conceptos generales sobre orogénesis y epirogénesis.
• Isostasia. Parte 1.
• Isostasia. Parte 2.
• Isostasia. Parte 3.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

P.S.: Elegí una foto de Tahiti, porque toda la Polinesia tiene mucho que contar sobre la deriva de las placas, pero eso todavía no se los he explicado…

#AvalanchaenBariloche Lo que hoy ha sucedido en Bariloche, se trata de un fenómeno de remoción en masa y ha afectado al Hotel Huinid, arrojando el triste resultado de una muerte segura y dos más probables, ya que se trata de dos jóvenes turistas que se encuentran desaparecidos, presumiblemente sepultados por el barro que ocupa toda su habitación desde el piso hasta el techo.

Como conocer y comprender un fenómeno ayuda a su prevención, me pareció interesante, antes de referirme específicamente a la tragedia de hoy, reunir una serie de posts que ya están en el blog, y que se relacionan con el tema.

He aquí el listado con sus correspondientes links:

• Una aclaración sobre lo que es una avalancha, usando un ejemplo en Perú.
• ¿Es correcto el término alud en este caso?
• Segunda parte del post anterior.
• ¿Cuánto de responsabilidad humana hay en estos eventos?
• Un ejemplo histórico recogido por la literatura.

Y ahora unas palabras respecto a este evento específico.

¿Cuál habría sido el contexto de esta tragedia?

Toda la zona en que se emplaza la propia ciudad de San Carlos de Bariloche, presenta una gran variabilidad ambiental, que no ha sido tenida en cuenta en la planificación urbana.

Todo el paisaje presenta un fuerte control estructural definido por las láminas de corrimiento de la faja plegada en la que emplaza. Hay además una muy intensa intervención glaciaria que ha generado geoformas erosivas y deposicionales, entre las que se pueden distinguir diversos niveles de morrenas, artesas, circos y rocas aborregadas, además de niveles de terrazas glacifluviales y glacilacustres.

Es común en las zonas de mayor pendiente, la ocurrencia de eventos de remoción en masa.

¿Qué habría disparado el movimiento?

Como se ha señalado más arriba, hay en la región, un alto riesgo geológico. cuyos principales factores son el clima y la inestabilidad de las pendientes.

Pero debe considerarse también que los materiales superficiales se presentan como heterogéneos y poco consolidados, con afloramientos muy afectados por la meteorización; vegetación natural degradada, y como ya se dijo una intervención antrópica sin control ni planificación bien regulada.

Con respeco al clima, es de tipo mediterráneo oceánico (Csb según la clasificación de Köppen), con precipitaciones concentradas en el invierno, ya sea en forma de nevadas, lluvias o celliscas. Entre los meses de mayo y de junio se pueden alcanzar promedios mensuales de alrededor de 130 mm.

En estos días, precisamente se habían registrado copiosas lluvias que sobresaturaron el material no consolidado de las zonas altas, que a favor de la gravedad y por el exceso de peso debido al contenido de agua, se desprendió y desplasó pendiente abajo.

Se está investigando también la injerencia de ciertas obras que estarían en curso en zonas por encima del hotel afectado.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela. P.S.: La imagen que ilustra el post es de Clarín on line, y es el frente del hotel afectado.

El lunes pasado subí la primera parte de este tema, y por ende deberían comenzar por leer ese post antes de internarse en éste. En ese momento respondí a las siguientes preguntas:

¿Qué se entiende por campo magnético en general?

¿Qué es el campo magnético terrestre?

¿Cómo se produce el campo magnético terrestre?

¿Qué características tiene el componente interno del campo, o campo interior?

Hoy completaremos el tema, respondiendo a las restantes.

¿Cuál sería el origen del campo magnético interno?

Los primeros intentos de explicar el origen del campo apuntaban a que el núcleo interno de la Tierra, conformado por hierro y níquel fundamentalmente, actuaba como un imán por su propia composición. No obstante, rápidamente se comprendió que eso no era posible porque las temperaturas del núcleo superan con creces el punto de Curie, que es la temperatura en que cada material pierde el magnetismo, y que para el caso del hierro es de 770°C.

Esto significó que había que buscar las explicaciones en otra dirección. A partir de los descubrimientos de Oersted, quien estableció que las corrientes eléctricas generan campos magnéticos; y de Faraday, que enunció que campos variables inducen corrientes eléctricas en espiras conductoras, J Larmor elaboró la teoría conocida como «Dínamo Autoinducido», para explicar el origen del campo magnético terrestre (CMT). Esto está ilustrado en la figura que encabeza el post.

En el caso general de un sistema de dínamo autoinducido, la corriente del circuito (señalada como i en el gráfico), produce un campo magnético (B en el dibujo), que disminuye su intensidad a lo largo del tiempo, porque la corriente lo hace, en respuesta a la resistencia del conductor.

No obstante, el propio campo magnético variable que atraviesa el rotor (el disco en giro de la figura) induce en él una corriente que refuerzo el campo inicial, dando lugar a un ciclo que se repite indefinidamente.
Tratándose de la Tierra, el modelo básico que acabo de describir se complica bastante, pero el principio general permanece. Efectivamente, la Tierra crea un flujo de partículas cargadas en el núcleo externo, lo que implica esencialmente generar las corrientes eléctricas iniciales para crear el campo magnético que en su interacción con el núcleo en movimiento dan lugar a todo el sistema descripto.

Para explicar algunas irregularidades del campo y sus variaciones temporales, el modelo se fue modificando para incluir movimientos más complejos que la simple rotación. A partir de los trabajos de Elsasser, Bullard y Gellmann se planteó la existencia de lo que llamaron «turbulencias ciclónicas» y «tornados convectivos» en el núcleo exterior de la Tierra.

Por supuesto, el modelo está siempre sujeto a objeciones y críticas, y debe ser perfeccionado, pero hay consenso generalizado en sus principios básicos. Y de cualquier manera, el campo interno sólo responde por el 90% del campo, y sus irregularidades siempre pueden atribuirse a los otros elementos que lo componen, ¿o no? ;D

¿Cómo se comporta el campo magnético terrestre a lo largo del tiempo?

La posición de los polos del CMT no permanece invariable a lo largo del tiempo, sino que se desplaza lenta pero  perceptiblemente, generándose tres tipos de cambios:

• Variaciones a corto plazo. Estos cambios de posición responden tanto a variaciones en las corrientes internas como a las modificaciones de los fenómenos magnéticos externos, y son considerados de corto plazo cuando no superan intervalos de un año. Se trata en general de cambios muy pequeños de escasas consecuencias en la Geología terrestre.
• Variaciones a largo plazo. Superan el año de duración, se denominan también variaciones seculares, y afectan varios grados de desplazamiento respecto al eje geográfico, y en cuanto a la intensidad son también más notables.
• Inversiones de campo. Se trata de cambios tan dramáticos como que el polo norte magnético pasa a ser un polo sur y viceversa. Esto no debe pensarse como que haya un imán dándose vueltas a los brincos en el núcleo terrestre, sino que se refiere simplemente a una modificación en el comportamiento de atracción y repulsión de las partículas magnéticas. En otras palabras, el extremo del dipolo magnético que antes atraía la punta norte de la aguja en la brújula, pasa a repelerla, atrayendo en cambio el otro extremo. Esas inversiones tienen lugar siguiendo intervalos aleatorios que pueden comprender entre 100.000 años y 50 millones de años.

¿Qué importancia tienen el campo magnético terrestre y su peculiar comportamiento?

En principio, es la existencia misma del CMT la que permite la vida en el planeta, porque actúa como un escudo protector contra las partículas ionizadas emitidas esporádicamente por el Sol, las cuales de no ser desviadas por el campo destruirín la capa de ozono, que a su vez protege el planeta de la radiación solar ultravioleta.

Por otra parte, es determinante en la conducta de numerosas especies vivas, ya que muchas de las aves migratorias se orientan por su sensibilidad al campo magnético, conocida como magnetorrecepción o biomagnetismo.

El ser humano, además hace uso del CMT, para orientarse con la brújula, uno de los extremos de cuya aguja apunta siempre al Norte (magnético).

Existe además el fenómeno de paleomagnetismo que expliqué al referirme al magnetismo remanente, y que no es otra cosa que una especie de huella magnética que se conserva en las rocas, registrando los cambios en la posición de los polos magnéticos a lo largo de la historia geológica, lo que a su vez se ha utilizado en muchísimas inferencias de gran importancia, como por ejemplo para probar la deriva de las placas tectónicas que les expliqué en el post que les acabo de linkear.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

P.S.: La imagen que ilustra el post es de Ibarra-Durán, A. 2003. ¿Cuál es el origen de nuestro campo magnético? Tecnociencia,2003. Vol 5, N°1.