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International Conference on Structural Geology and Geosciences (ICSGG) June 28, 2023 – London, United Kingdom

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Location: London, United Kingdom
Date: June 28-29, 2023
Final Submission: May 27, 2023

Organization: World Academy of Science, Engineering and Technology

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Location: Venice, Italy

Date: June 21-22, 2023

Organization: World Academy of Science, Engineering and Technology

Otra vez vengo a traerles una teoría que fue originalmente creada como una explicación completa en sí misma, y que luego de pasar por un camino de evolución y tras sucesivas correcciones se transformó en el concepto de expansión del fondo oceánico; hipótesis que a su vez fue más tarde absorbida por el paradigma mucho más complejo que conocemos como Tectónica de Placas o Global.

Ya antes hemos hecho alguna referencia a la expansión del fondo oceánico y pronto vendrá un post muy detallado sobre ella, pero ahora veremos los conceptos previos que condujeron hacia su formulación final, y que en su momento postulaban una expansión de la Tierra toda, como causa suficiente para explicar su configuración superficial.

¿Cuándo y cómo surgió la idea de una Tierra en expansión?

En las primeras décadas del S XX, cuando recién empezaba a conocerse la Teoría de Wegener sobre la deriva continental, algunos pocos científicos se entusiasmaron con ella en lugar de defenestrarla como la mayoría, y aportaron sus propias observaciones. Entre ellos se encontraba Carey, quien hasta cuatro décadas más tarde- según veremos- siguió buscando comprobaciones científicas.

Esta teoría se fue generando a través de las siguientes observaciones:

• En los tiempos actuales sólo un tercio de la superficie planetaria está ocupada por continentes. En la teoría de expansión se explicaba esa característica suponiendo un tiempo en que la cubierta habría sido continua y se habría ido fragmentando como respuesta a una Tierra con un volumen cada vez mayor. Un efecto semejante al de la camisa del increíble Hulk que terminaba hecha pedazos cada vez que el pacífico científico se convertía en un mutante superdesarrollado.
• El ajuste de las costas de continentes que antes habrían estado unidos es mucho más preciso si se lo imagina sobre un globo terráqueo más pequeño que el presente.
• Se explican bien de esta manera los fenómenos tensionales, salvando así la principal crítica a la anterior teoría de contracción.

Les recuerdo una vez más que esta teoría no pudo superar determinadas objeciones, de modo que sólo sobrevivió en el marco de la Tectónica Global, a través de su «hija», la teoría de expansión del fondo oceánico, que ya analizaremos en el futuro.

¿Qué posibles causas se sugirieron para la expansión global?

Si bien nunca se alcanzó un acuerdo, y la formulación de las diversas explicaciones posibles siempre partía de postulados previos esencialmente especulativos y sin comprobación absoluta, voy a presentarles ahora las dos hipótesis con mayor consenso:

• Decrecimiento del valor de la constante de la gravedad G. Esta teoría fue formulada por el ingeniero británico Paul Adrien Maurice Dirac nacido en Brístol, el 8 de agosto de 1902, y fallecido en Tallahassee el 20 de octubre de 1984. Este científico fue uno de los impulsores de la mecánica cuántica, y propuso el decrecimiento de G como la explicación válida no sólo para la expansión de la Tierra sino de la del Universo todo. En su hipótesis, un valor de G que disminuye con el tiempo implica que también disminuye la presión en el interior de la Tierra, ya que depende de G, a través del peso que ejercen sobre los materiales profundos toda la columna de los sobreyacentes. Ese alivio de la presión se traduciría naturalmente en un aumento del volumen, es decir una expansión global.
• Disminución de la densidad de los materiales del núcleo terrestre. En esta teoría el postulado de origen es que los materiales del núcleo son formas metaestables de alta presión, formadas junto con el planeta, y al enfriarse éste, los minerales habrían cambiado a fases más estables, de baja densidad. Disminuyendo la densidad, si la masa se mantiene invariable, lo que aumenta es el volumen, y ese aumento es el causante de la expansión de la Tierra en su conjunto. Conviene señalar que esta hipótesis es exactamente opuesta a la de Urey que veremos más adelante en otro post, y que supone un núcleo en crecimiento por migración hacia él de los materiales más densos del manto que lo envuelve. Como ninguna de las dos alternativas tiene comprobación suficiente, las dos posiciones tienen sus respectivos seguidores.

¿Qué pruebas sustentan la existencia de algún grado de expansión en la Tierra?

No son pocas, de lo cual se infiere que una cierta expansión se produce en efecto, aunque no alcance por sí misma para explicarlo todo, como era la pretensión original. Veamos algunas de esas pruebas.

• Observación del bandeado de algunos fósiles. Entre muchos otros organismos que tienen anillos de crecimiento que pueden relacionarse muy bien con intervalos temporales y que a la vez son claramente visibles, los corales son de los que más utilidad prestan. Entre otras cosas porque hay ejemplares tan antiguos como los devónicos, con un excelente estado de conservación. Estos organismos tienen anillos de crecimiento diarios, con espesores del orden del medio milímetro, que quedan incluidos en bandeados más gruesos correspondientes a ritmos mensuales, y éstos a su vez en paquetes anuales. Contando y relacionando unos con otros llegó a establecerse que el año devónico habría tenido alrededor de 400 días. Esto puede explicarse muy bien con una rotación de la Tierra que se ha ido haciendo progresivamente más lenta con el tiempo, ya que en el intervalo en que antes rotaba 400 veces, hoy apenas llega a 365 giros sobre sí misma. Ese retraso, según muchos investigadores es el resultado directo de un aumento en el momento de inercia causado por la expansión planetaria.
• Experimento de Carey.  Fue realizado según su diseño, en el año 1986, y en él se utilizaron dos receptores, representados por A y B en la figura que ilustra el post, y ubicados lugares de la Tierra distantes entre sí, pero alineados con el mismo quasar cuyas emisiones de radiación recibían. Debido a la curvatura de la Tierra, el receptor más próximo (A) recibiría primero la señal de las emisiones. Si se mide el tiempo de retardo y se aplican principios geométricos básicos, puede inferirse la diferencia de distancia entre cada punto de observación y el quasar. Repitiendo las mediciones y sus cálculos correspondientes cuando ha transcurrido algún tiempo, esa distancia no debería haber variado, si todas las posiciones son invariables. No obstante, en un intervalo de diez años hubo un cambio medible y no despreciable (C en el dibujo). Si las estaciones receptoras han permanecido en su sitio, una explicación muy posible para el hecho de que C haya disminuido, indicando que B está más cerca que antes del quasar, sería una disminución de la curvatura de la Tierra relacionable con una expansión de su volumen.
• Otros indicios paleontológicos. Este aporte desde la Paleontología es muy interesante. Paso a explicarles. Comencemos por informarnos sobre algunos principios de la fisiología. La distancia máxima hasta la cual el corazón de un vertebrado puede bombear la sangre en las arterias del cuello para alcanzar el cerebro, es fuertemente dependiente de la fuerza de la gravedad que tiende a producir su retorno hacia abajo. A mayor gravedad, más tendencia al retroceso y menos distancia puede recorrer el flujo sanguíneo. Hoy los cuellos más largos por ese motivo son los de las jirafas. Sin embargo, en el pasado hubo dinosaurios que eran mucho más grandes y cuyos cuellos eran también bastante más largos. La explicación de por qué ese límite superior ha descendido tanto, podría ser, en parte, un aumento en la gravedad. Y una mayor fuerza de gravedad en el presente puede deberse a un aumento de la masa de la tierra. Y estando la masa estrechamente vinculada con el volumen, puede atribuirse ese cambio a una expansión terrestre, asumiendo que no se ha comprobado un aumento en la densidad de los materiales como para justificar esa diferencia. Como en algún punto anterior hemos hablado de un decrecimiento de G, les recomiendo especialmente ir a leer el post sobre la gravedad que he linkeado más arriba para entender claramente cómo es que el efecto gravitacional puede aumentar aun cuando la constante G decrezca o no cambie.

¿Cuáles fueron las críticas que se hicieron a esta formulación original?

En primer lugar, a partir de las diversas explicaciones que se formularon para explicar la expansión, se realizaron diversas mediciones de la proporción en que habría tenido lugar esa expansión. Ninguno de los resultados es consistente con la imagen actual del planeta.

En segundo lugar, así como la teoría opuesta (la de contracción que ya vimos en otro post) no podía explicar los procesos tensionales, en este caso la teoría de expansión no puede aplicarse para dar razón de los múltiples procesos compresionales que se pueden observar, sobre todo en las grandes cadenas plegadas.

Por estas críticas fue necesario resignar la pretensión de explicar la configuración superficial de la Tierra como resultante de su expansión global.

Lo que de ella se rescata, con el apoyo de las pruebas ya expresadas, resultó ser el germen del modelo de expansión del fondo oceánico que es parte integrante y esencial de la Tectónica de Placas, según veremos en un próximo post, con todo detalle.

Si este post les ha gustado como para llevarlo a su blog, o a la red social, por favor, mencionen la fuente porque esta página está registrada con IBSN 04-10-1952-01.

Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

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

Tomado de Khan (ver Bibliografía)

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.

Si este post les ha gustado como para llevarlo a su blog, o a la red social, por favor, mencionen la fuente porque esta página está registrada con IBSN 04-10-1952-01.

Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

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