Placas TectónicasPlacas Tectónicas I: La Evidencia de la Revolución Geológica

por Anne Egger, Ph.D.

¿Sabía usted que?

¿Sabia usted que los fósiles de creaturas marítimas son encontrados en las puntas de las montañas mas altas? Los científicos solían creer de que la Tierra se contrajo al enfriarse después de que se forma, forzando a las montañas en el proceso a subir como arrugas. Ahora entendemos que la tectónica de placas explica porque están montañas están allí, porque hay organismos marítimos en las montañas y porque los continentes del mundo parecen piezas gigantes de un rompecabezas.

Resumen

La teoría de deriva continental fue el primer paso hacia la teoría de tectónica de placas, la cual se hizo la fundación de la que se basa la geología moderna. Este módulo describe como el trabajo de Alfred Wegener, Harry Hess y otros nos ayudaron a entender la tectónica de placas como una fuerza que guía los cambios continuos de la Tierra.

Términos que usted debe saber
  • deriva = flotar, que sea llevado por la corriente
  • cresta = una línea elevada a lo largo de una superficie
  • suelo marítimo = la superficie al fondo del mar
Tabla de Contenido

Los Himalayas son generalmente conocidos como el 'techo del mudo' porque presentan los picos más altos de la Tierra. El más famoso es el Monte Everest a 8,848 metros sobre el nivel del mar. La roca que lo cubre es piedra caliza, que se forma en el fondo de los mares cálidos y poco profundos y que se compone totalmente de fósiles marinos, desde plancton hasta almejas y peces. Durante años, los geólogos no lograban explicar cómo los residuos endurecidos de pequeños organismos marinos podían existir en la cumbre de una montaña.

En los años 1900s, muchos científicos pensaban que mientras la tierra se enfriaba después del Big Bang, la superficie del planeta se contraía y se arrugaba como la piel de una uva pasa. La teoría de la 'uva pasa' implicaba que las cumbres montañosas como los Himalayas surgieron a través del proceso de arrugamiento. Esta teoría asumía que todas las características de la tierra se habían formado durante un enfriamiento y que el planeta estaba relativamente estático, cambiando muy poco mientras el enfriamiento (y el arrugamiento) se detenian durante billones de años.

Alfred Wegener, un geofísico y meteorológo alemán, no estaba de acuerdo con esta explicación. Tomó sus ideas del conocido hecho que África y Sud América parecían unirse como unas piezas de un rompecabezas. Recolectó datos de ambos continentes, y encontró que tipos de fósiles y de rocas en la costa Este de Sur América correspondían a los encontrados en la costa Occidental de África. Cuando añadió los continentes del Norte al rompecabezas, Wegener se dio cuenta que la cadena de las Montañas Apalaches en Norte América continuaban como las Montañas Caledonias en el Norte de Europa.

Figure 1: Wegener’s map of paleoclimate data from his 1915 publication, showing the continents joined together and the bands of similar rock types that crossed the oceans (Wegener, 1924).

Para explicar estos datos, Wegener propuso la teoría del movimiento continental, en su libro Los Orígenes de los Continentes y los Océanos, publicado en Alemán en 1915. Su teoría enunciaba que todos los continentes estaban originalmente unidos en un supercontinente llamado Pangaea. También decia que hace aproximadamente 200 millones de años, Pangea se separó y los continentes se movieron lentamente a sus posiciones actuales.

Figure 2: Wegener’s depiction of Pangaea (Wegener, 1924). The dotted areas would have been warm, shallow seas. Wegener provided the present-day outlines and the rivers for the purpose of identification only.

Figure 3: Additional images from Wegener’s publication showing how the continents “drifted” through time (Wegener, 1924).


El orígen del movimiento

Cuando el libro de Wegener fue traducido al Inglés, Francés, Español, y Ruso en 1924, este fue ridiculizado por su sugerencia que los continentes se habían movido. Uno de los principales problemas de su teoría era que no proponía un mecanismo que hubiese provocado el movimiento de los continentes. ¿Cúal era la fuerza que movía los continentes? ¿De dónde venía? ¿Cuánta fuerza se necesitaba para mover un continente?

El mecanismo que provocó el movimiento, un importante dato en esta teoría, no se supo hasta los años 1960. Wegener desarrolló su teoría sobre la base de datos de los continentes, pero los océanos cubren el 70% de la superficie de la tierra, una amplia área escondida bajo kilómetros de agua. Después que Wegener publicó su teoría, grandes desarrollos técnicos y cietíficos permitieron a científicos mapear el suelo oceánico y detectar inversiones paleomagnéticas en las rocas en el suelo oceánico. Estos dos datos proporcionaron evidencia adicional a los geólogos para explicar el proceso del movimiento continental.

Control de Comprensión

Why wasn't Wegener's theory of continental drift widely accepted at first?

Antes que barcos equipados con sonar empezaran a mapear el suelo oceánico en los años 1920, se creía que la costra debajo de los mares era plana y sin características. Los mapas sonares, sin embargo, mostraron que los suelos marinos eran diferentes, que tenían tremendos valles profundos, cadenas montañosas como las Montañas Rocosas de Norte América, y vastos planos. Más notable, se encontró una larga cordillera que atravesaba la mitad del Océano Atlántico, levantándose 1-2 kilómetros sobre los alrededores de los suelos oceánicos y corriendo paralelamente a las costas continentales de ambos lados. Cordilleras oceánicas similares fueron mapeadas en los Océanos Pacífico Oriental e Índico Occidental. En estas cordilleras ocurrió alguna actividad volcánica. Claramente, las cordilleras tuvieron algo que ver con el movimiento continental, pero ¿qué?

En 1962 un trabajo titulado 'Historia de las Cuencas Oceánicas', de Harry Hess, un geólogo de la Universidad de Princeton, propuso que las cordilleras oceánicas centrales marcaban regiones donde un magma cálido se elevó hasta cerca de la superficie. Además, sugirió que la expulsión de magma en las cordilleras separó el suelo oceánico de las cordilleras como una banda deslizante. En profundas zanjas como esas que se encuentran en la costa de Sud América y Japón, el extenso suelo oceánico se hundió debajo de los gruesos continentes en zonas de sumersión. La teoría de Hess, 'la extensión de suelo oceánico' ofrecía una explicación convincente sobre el mecanismo del orígen del movimiento de Wegener, pero necesitaba una prueba más.

Control de Comprensión

Ocean floors around the world

El mismo año que Hess propuso su teoría, la Marina de Estados Unidos, publicó un trabajo que resumía los resultados sobre el magnetismo de los suelos oceánicos. Durante la Segunda Guerra Mundial, barcos que llevaban aparatos para medir el magnetismo, encontraron bandas alternantes de magnetismo débil y fuerte en las rocas del suelo marítimo (originalmente estos magnetómetros fueron diseñados para localizar submarinos). Estas bandas, irregulares en anchura, no solamente corrían paralelas a las cordilleras oceánicas, sino que estaba modeladas simétricamente alrededor de las cumbres de estas cordilleras.

Figure 4: An example of magnetic data collected by ship across the Juan de Fuca ridge off the coast of Washington state. Gammas are a unit of magnetic force.

El magnetismo fue provocado por la presencia de minerales magnéticos en las rocas. Los científicos no se sorprendieron al conocer que las rocas del suelo marítimo conteníaan el mineral magnético magnetita. Cuando el magma de las cordilleras sube y se enfría, se cristaliza, encerrando los cristales de magnetita y alineandolos con el campo magnético de la tierra como la aguja de un compás (ver la Lección sobre la Estructura de la Tierra). El campo magnético de la tierra era conocido desde la antigüedad, pero más tarde los científicos se dieron cuenta que el campo magnético no es constante, fluctúa en intensidad y ocasionalmente invierte la dirección (llamado polaridad). Hoy consideramos que el campo tiene una polaridad 'normal', el norte es norte. Sin embargo, varias veces en el pasado, la polaridad se ha invertido, las agujas de nuestros compases se cambiaban de dirección y apuntaban al Polo Sur. Este fenómeno de inversión magnética había sido previamente observado en rocas continentales, y ahora parecía también ser el caso para las rocas oceánicas.

En 1963, Fred Vine y Drummond Matthews, dos geólogos británicos, unieron el mapa de la cordillera central Atlántica con las bandas magnéticas simétricas en suelo marítimo. Cuando los barcos navales trazaron el plano del magnetismo fuerte, las rocas mostraron la polaridad invertida. Estos paleomagnéticos invertidos claramente modelados en el suelo marítimo ofrecieron la prueba necesaria de la extensión en el suelo marítimo de Hess. Especificamente, probaron que una costra nueva estaba siendo continuamente generada en la cordillera central oceánica, donde el magma se enfriaba y los cristales de magnetita 'se encerraban' de acuerdo con la orientación del campo magnético de la tierra en ese momento. Los continentes no tenían que 'moverse' al lugar donde están hoy en día, pero eran movidos por las lentas y continuas magmas de las bandas deslizantes en las cordilleras oceánicas centrales.

Figure 5: The magnetic profile shown in Figure 4 combined with topography and the location of the spreading ridge.

El trabajo de Hess, Vine, y Matthews resultó en un nuevo mapa de la tierra, que incluía placas en los bordes además de las costas. Los bordes fueron dibujados en las cordilleras oceánicas y en las zonas sumergidas.

Figure 6: Red lines indicate spreading ridges; yellow lines indicate subduction zones. Light blue lines don’t fit either category.

Control de Comprensión

Magnetic stripes on the seafloor are evidence for


Más evidencia para las placas tectónicas

Hoy, gran parte de la evidencia sobre las placas tectónicas se adquiere con la tecnología de satelite. Con técnicas como el Sistema Global de Posicionamiento y otras técnicas de recolección de datos con satélite, los científicos pueden medir directamente el movimiento y la velocidad de las placas en la superficie de la tierra. Las velocidades van de 10 - 100 mm al año, confirmando la antigua creencia que las placas se mueven a una velocidad lenta pero constante.

Los Himalayas, empezaron a formarse hace unos 40 millones de años cuando la placa India chocó con la placa Euroasiática, empujando y doblando rocas que se habían formado debajo del nivel del mar en altos picos. Ya que la placa India sigue moviéndose hacia el norte, los Himalayas siguen alzándose a una velocidad de 1 cm por año. Ya no tenemos que evocar una tierra arrugada que se encoge para explicar el origen de los fósiles marinos en la cumbre del mundo.

La tierra es increiblemente dinámica, cadenas de montañas se hacen y se erosionan, volcanes hacen erupción y se extinguen, mares avanzan y retroceden, y esos cambios son el resultado de un proceso de placas tectónicas. Antes que Wegener desarrose su teoría, pocos habían concebido este mundo. Su teoría del movimiento continental fué el primer paso en el desarrollo de la teoría tectónica, y la fundación sobre la que la geología moderna fue construida.


Conceptos Clave

  • La idea de que los continentes se mueven fue propuesta por Wegener en 1915 basándose en evidencia de fósiles, la manera en la que las costas aparentan encajar y otras características, pero no fue muy aceptada en ese entonces.
  • Evidencia que llevo al desarrollo de la teoría de placas tectónicas en la década de 1960 vino primordialmente de nuevos datos del suelo del mar. Incluyendo topografía y el magnetismo de las rocas.
  • La expansión del fondo marino fue propuesta como un mecanismo que forjaba el movimiento de los continentes basándose en patrones simétricos de rocas magnéticas normales y dadas vuelta en el suelo marino.

Lectura Adicional

Referencias

Hess, H. H., 1962, "History Of Ocean Basins," in Engel, A. E. J., James, H. L., and Leonard, B. F., eds., Petrologic Studies: A volume in honor of A.F. Buddington: Boulder, CO, Geological Society of America, p. 599-620.

Vine, F. J., and Matthews, D. H., 1963, "Magnetic Anomalies Over Oceanic Ridges": Nature, v. 199, no. 4897, p. 947-949.

Wegener, A., 1924, The origin of continents and oceans (Entstehung der Kontinente und Ozeane), Methuen & co.

Anne Egger, Ph.D. “Placas Tectónicas I” Visionlearning Vol. EAS-1 (1), 2003.

Sólo revisando detalladamente la informarción proporcionada por todas las ciencias terrestres, podremos esperar determinar una 'verdad'.
—Alfred L. Wegener
1929