T .1.- Tectónica de placas

TEMA 1.- TECTÓNICA DE PLACAS

1.- Las placas litosféricas
La litosfera es la capa más superficial de la Tierra sólida. Es frágil como un sólido rígido y transmite los esfuerzos en el mismo sentido en el que se le aplican.
Su espesor oscila entre los 50km y los 200km. comprende toda la corteza y una pequeña parte del manto superior.
Bajo ella se encuentra el resto el manto, que debido a su mayor temperatura se cree que se comporta como un solido plástico, que transmite cualquier esfuerzo al que se le somete en todas las direcciones.
Las placas son fragmentos de litosfera de extensión muy variable y de forma muy irregular. Son como piezas que constituyen la parte externa de la Tierra sólida.
La mayoría son mixtas: parte de litosfera continental y parte de litosfera oceánica, pero también pueden existir placas con un solo tipo de litosfera.
Las placas se mueven como si estuvieran flotando, esto hace que las zonas que se sitúan en los límites sean muy activas desde el punto de vista geológico.
Las placas son unidades muy dinámicas: se mueven , se fracturan, se unen, etc., por lo que a lo largo de la historia , su número, tamaño y distribución han cambiado mucho. En la actualidad se distinguen 8 grandes placas y otras más pequeñas.

2.- Límites o bordes de placas
Al moverse las placas se pueden originar 3 tipos de bordes:
· Borde constructivos: zonas en las que existen esfuerzos de tensión que tienden a separar las placas. Provoca una disminución de la presión y la formación de un magma basáltico, que asciende entre las dos placas y al solidificarse, forma nueva litosfera oceánica. Representadas por las dorsales oceánicas.
· Bordes destructivos: producido en placas enfrentadas por esfuerzos de comprensión. La placa más delgada y densa (la oceánica), se sumerge bajo la otra y se introduce así en el manto plástico. Así se destruye litosfera oceánica, y esa destrucción se compensa con la formación de litosferas en las dorsales. Las zonas de subducción son los bordes destructivos.
· Bordes neutros: zonas en las que la relación entre dos placas tienen lugar por esfuerzos de cizalla debidos a desplazamientos laterales entre ellas. No se crea ni se destruye litosfera, pero se producen movimientos sísmicos por el roce, que dan lugar a las fallas transformables.

2.1 Las dorsales oceánicas
Son cordilleras submarinas, de naturaleza volcánica. Existen 3 dorsales: la atlántica, la pacífica y la índica, que se unen por el sur y forman una cordillera de +60.000km de longitud.
Tienen una gran actividad volcánica: por ellas sale el material basáltico que se incorporará  a la litosfera oceánica. Así, la superficie de la litosfera oceánica aumenta desde las dorsales hacia los bordes continentales.
Además de la gran actividad magmática, en las dorsales se produce una cierta actividad sísmica.

2.2 Las zonas de subducción
Producidas cuando dos placas se enfrentan debido a esfuerzos de compresión y una de ellas se sumerge o subduce bajo la otra. Hay 3 tipos:

Colisión entre litosfera oceánica y litosfera continental
Generalmente, la placa oceánica (más delgada y más densa) es la que subduce bajo la continental: subducción oceanica-continental. Se producen procesos geológicos:
· Formación de una fosa oceánica, debido a la flexión de la placa subducida.
· Gran actividad sísmica causada por el rozamiento entre las dos placas. Esta actividad es muy intensa y provoca terremotos de todos los tipos.
Los terremotos más intensos y numerosos (más peligrosos) son los superficiales.
· Gran actividad térmica debida al calor producido por el efecto del rozamiento entre las placas, que da lugar a la formación de nuevas rocas.
· Formación de nuevas cadenas orogénicas que se unirán a la litosfera continental. Los esfuerzos de comprensión producen un estrechamiento de estas zonas que incrementa el espesor de la litosfera. Esto unido a la génesis de rocas magmáticas y metamórficas y a la acreción de los sedimentos de la cuenca oceánica, son los responsables de los procesos orogénicos.

Colisión entre litosfera oceánica y litosfera oceánica
Cuando dos placas oceánicas colisionan se produce la subducción de una con respecto a la otra, generándose una fosa oceánica y vulcanismo, cuyos edigicios pueden emerger del fondo oceánico formando un arco insular.

Colisión entre litosfera continental y litosfera continental
Se produce por el choque de dos masas continentales, provocado por el cierre del océano que las separaba y la formación de una gran cordillera orogénica.

2.3 Las fallas transformantes
Son límites en los que las placas están relacionadas por esfuerzos de cizalla. Al moverse en sentidos opuestos, rozan, dando lugar a muchos terremotos, de los cuales muchos se producen bajo el mar.

3.- Causas del movimiento de las placas
La principal: la energía térmica, la diferencia de temperatura que existe en el interior de la Tierra.
En el manto, sólido y plástico, existe una diferencia de temperatura de +3.000ºC entre las zonas +profundas y las +superficiales.
Tal diferencia provoca la aparición de corrientes de convección del manto. Los materiales profundos y calientes, debido a su menor densidad, suben hacia la superficie transportando materia y energía, mientras que los fríos tratan de hundirse.
Con la tomografía sísmica computerizada se ha podido observar en el manto zonas de baja temperatura que son continuidad de la litosfera que subduce y otras zonas de alta temperatura que pueden coincidir con las dorsales.
La teoría más extendida para explicar el movimiento de las placas es que la corriente acendente provoca la elevación de las dorsales y el magmatismo, al calentar y fundir los materiales que están debajo de ellas.
El componente lateral de estas corrientes (desde las dorsales calientes a las zonas de subducción frías) arrastra las placas litosféricas en el msmo sentido.
Otra fuerza que ayuda el la de la gravedad, que favorece el deslizamiento desde las crestas de las dorsales a las fosas oceánicas.
Por otro lado, cuando la litosfera se introduce en el manto se hace más densa porque se enfría y su volumen disminuye; su espesor aumenta debido a los esfuerzos de compresión.
Este movimiento de las placas durara mientras que la Tierra mantenga su alta temperatura interna, que es lo que permite que se den las corrientes de convección del manto.

4.- El ciclo de Wilson
Evolución cíclíca de las placas litosféricas por fases según Wilson:
1. Primeras manifestaciones volcánicas.
2. Formación de un rift.
3. Expansión del suelo oceánico.
4. Subducción.
5. Cierre del océano.
6. Colisión de los continentes................1, 2, 3,.....

5.- Pruebas de la tectónica de placas
Alfred Wegener elaboró la teoría precursora de la actual tectónica de placas, la denominada deriva continental.
Las pruebas más concluyentes que fundamentan esa deriva continental se agrupan en:
· Pruebas geológicas: se basan en la correlación existente entre las estructuras geológicas a ambos lados del Atlántico.
· Pruebas paleontológicas: se fundamentan en la presencia de fauna y flora, fósiles muy similares en áreas continentales que actualmente se encuentran muy alejadas por extensas masas oceánicas.
· Pruebas paleoclimáticas: se basan en la localización de ciertas rocas que indican unas condiciones climáticas determinadas en regiones del planeta que actualmente presentan climas muy diferentes.
Ej: la existencia de tillitas en las proximidades del ecuador, de carbón en latitudes altas del hemisferio norte o de depositos evaporiticos en regiones cercanas a las polares.
Si colocamos los continentes en la posición que ocupaban entonces observamos que todas la rocas se encuentran en una zona cuya latitud es coherente con las condiciones climáticas necesarias para su formación.
Con esto, Wegener, propuso una reconstucción según la cual todos los continentes habrían estado unidos, formando una única masa continental, Pagnea, a partir de la cual se habrían disgregado.
Los fijistas no admitieron estas causas.
Artur Holmes propuso que la deriva continental podía deberse a la actuación de corrientes de convección térmica en el manto.
Desde entonces, las ideas movilistas comenzaron a ser cada vez mejor aceptadas, hasta que en los años sesenta, cuando los avances en geofísica permitieron postular la teoría de la tectónica de placas.
El conocimiento de los fondos oceánicos y del magnetismo natural de las rocas aportaron las pruebas definitivas de la deriva continental.
El conocimiento de los fondos oceánicos: fue posibles gracias al sónar, un aparato utilizado para el sondeo acustico marino. Permitió elaborar mapas de la topografía del fondo marino. Se descubrieron las dorsales y las fosas oceánicas y su relacion con volcanes y terremotos.
Los sondeos submarinos permitieron conocer la diferencia de espesor y composición entre la corteza continental y la oceánica; y que la corteza oceánica es +antigua a medida que nos acercamos a los continentes.
· El magnetismo natural de las rocas: es consecuencia del campo magnético terrestre. Los minerales de hierro presentes en las rocas, poseen una propiedad, el ferromagnetismo, por la cual sufren una imantación cuando son sometidos a un campo magnético, haciendo que el mineral desarrolle su propio campo magnético.
Cuando se enfría por debajo de  los 500ºC (punto de Carie) adquiere un magnetismo intenso.
Esta propiedad mineral ha permitido demostrar: el movimiento de los continentes y la expansión del fondo oceánico.
El movimiento de los continentes: midiendo la magnetización de los minerales ferromagnéticos presentes en distintas rocas de edad conocida se puede determinar la posición de los polos magnéticos terrestres en esa época. Si estudiamos rocas de distintas edades se obtienen distintas posiciones para el mismo polo magnético que nos dibujan una curva de deriva polar aparente.
Al conocer la posición de los polos magnéticos terrestres en la historia de la Tierra la polaridad del campo magnético terrestre se ha invertido en numerosas ocasiones.
La expansión del fondo oceánico: al medir el paleomagnetismo de las rocas volcánicas basálticas del fondo oceánico, las anomalías magnéticas formaban bandas paralelas dispuestas simétricamente y con la misma anchura.
H.Hess formuló la hipótesis de la expansión del fondo oceánico. Este científico intuyó que la corteza oceánicase originaba en las dorsales y se separaba a medida que se formaba nueva corteza, y que se imantaba según la polaridad que tuviera el campo magnético terrestres en ese momento.
Tras comprobar que en las dorsales se crea corteza oceánica continuamente, habla que comprender cómo se conservaba el perímetro terrestre. Era necesario encontrar algún mecanismo por el que se consumiera corteza oceánica.
Descubrieron las zonas de subducción. Esto explica por qué la corteza oceánica no supera los 200 millones de años, se hace tan densa y pesada que se hunde en el manto.

6. La tectónica de placas, hoy
· Uno de los puntos más contorovertidos de las tectónica de placas es la convección del manto y su relación con la dinámica de la litosfera.
La tomografía sísmica ha demostrado que la subducción y la convección, abarca la totalidad del manto terrestre.
Pero al parecer los penachos no ascienden directamente de la base del manto a la superficie, sino que en su ascenso, al alcanzar la interfase entre manto inferior y superior, sufre un retraso en el que se forma una acumulación y desde allí se alimentan a la zonas de fusión situadas en las zonas superiores (+/- 100km profundidad) : la astenosfera.
Esto hace pensar que la astenosfera existe a nivel local o regional y que la convección se realiza a través de todo el mando en estado sólido.

· La tomografía sísmica demuestra que las dorsales oceánicas no se sitúan indefinidamente sobre las raçices térmicas que las otiginan.
Por esto se empieza a creer que las dorsales constituyen un sistema de fracturas que se desplaza a medida que crecen las placas donde se sitúan, y que la fusión de los materiales puede ser debida a que la fractura de la litosfera produce calor y rebaja la presión en la base de la placa.

7. Riesgo geológico derivados de la dinámica interna de la Tierra
Se llama riesgo geológico a toda condición, proceso o fenómeno que debido a su localización, severidad y frecuencia, puede causar daños a la salud o la muerte de seres humanos, daños económicos y daños al medio ambiente.
Fenómenos geológicos naturales derivados de la dinámica interna del planeta producen periódicamente grandes catástrofes.
Estos fenómenos son los terremotos y los volcanes, cuya distribución por la superficie de la Tierra está ligada a los bordes de las placas litosféricas. La imposibilidad de controlar estos fenómenos hace que los esfuerzos predecirlos y prevenirlos sean claves a la hora de salvar vidas y bienes.
El tiempo de retorno es la periocidad con la que se repite un determinado suceso que da lugar a un riesgo.
Para identificar y poder predecir y prevenir hay que considerar 3 factores:
· Peligrosidad: indica la probabilidad de que ocurra un determinado riesgo con una intensidad y magnitud definidas. Se establece en base a la periocidad y violencia con que ocurre el riesgo en una zona. Se elaboran mapas de peligrosidad para la predicción del riesgo.
· Exposición: se refiere a la cantidad e personas, animales o bienes susceptibles de ser afectados por un determinado riesgo. Si este ocurre en una zona deshabitada el riesgo será mucho más bajo, que si ocurre en un área superpoblada.
· La vulnerabilidad cuantifica la relación entre el porcentaje de víctimas o pérdidas con el respeto a la exposición total. Cuando se producen terremotos de igual magnitud en zonas con distinto nivel de desarrollo económico causan daños muy diferentes, aunque la exposición sea similar.

7.1. Riesgo sísmico
El terremoto ocurre cuando se libera la tensión acumulada en un falla y la energía liberada se propaga desde el hipocentro, en forma de onda sísmicas P y S, por el interior de la Tierra. al llegar al epicentro se generan ondas superficiales que son las responsables de la destrucción que ocasionan estos fenómenos.
Hay 2 conceptos para valorar y cuantificar los terremotos:
· Intensidad sísmica: medida cualitativa que establece grados en función de los efectos que provoca el terremoto.
· Magnitud: mide la cantidad de energía liberada por el seísmo.

Métodos de predicción
La predicción sísmica de una región se hace basandose en el estudio de la historia sísmica y de los precursores sísmicos.
· El historial de temblores permite establecer la cadencia de seísmos y los períodos de calma. En función de estos datos se elaboran mapas de peligrosidad (representan la magnitud previsible) y mapas de exposición (reflejan los daños producidos en seísmos anteriores).
· El estudio de los precursores sísmicos  se basa en las variaciones de las propiedades físicas que se producen en el entorno de una fractura. Estos no siempre ocurren, la predicción constituye actualmente una de las mayores dificultades a la hora de planificar el riesgo sísmico.
Principales precursores sísmicos
- Elevaciones del terreno pequeñas, provocadas por las microgrietas debidas a la tensión acumulada.
- Cambios en la conductividad eléctrica y en el campo magnético local originados por las diferencias que hay entre el terreno y los fluidos o gases que circulan y rellenan las grietas.
- Disminución de la relación vp/vs en las inmediaciones de la falla, debido a un descenso de la rigidez y comprensibilidad del terreno a causa de la aparición de microfracturas.
- Aumento de la cantidad de radón en el agua de los pozos profundos, por un incremento de circulación freática en las microgrietas.
- Aumento del número de microseísmos locales, porque la deformación plástica del terreno ya no puede absorber la tensión aumulada y las fracturas comienzan a moverse.
- Cambios en el comportamiento de algunos animales que se observan en los momentos previos a la ocurrencia de un terremoto.

Medidas preventivas
Encaminadas a disminuir la exposición y la vulnerabilidad de las zonas con un alto historial sísmico se puede destacar: la ordenación del territorio que delimite las zonas en las que se pueda o no construir, la edificación de construcciones sismorresistentes, las medidas sociales de protección civil e información a la población y la contratación de seguros que ayuden a paliar los daños.

7.2. Riesgo volcánico
La mayoría de las erupciones volcánicas coinciden con las zonas de subducción y con los bordes divergentes en las dorsales oceánicas aunque en ellas el riesgo es prácticamente nulo. También existen algunos casos de vulcanismo intraplaca.
Para cuantificar la peligrosidad potencial de cualquier aparato volcánico se establece el índice de explosividad volcánica (IEV), cuyos valores van del 0 al 8 en función de las características de la erupción. Los volcanes con índice superior a 5 son muy peligrosos.
Las erupciones volcánicas pueden ser:
· Erupciones hawaianas (IEV = 0-1). Son tranquilas y fluidas. Las coladas alcanzan grandes distancias y los edificios volcánicos son de pendientes suaves.
· Erupciones estrombolianas (IEV = 1-2). Son las más explosivas, con mayor emisión de piroclastos, pero de despersión pequeña. Los edificios están constituidos por elternancia de coladas y piroclastos.
· Erupciones volcanianas (IEV = 2-4). Expulsan fundamentalmente piroclastos y casi no expulsan coladas de lava. Explosividad de moderada a violenta.
· Erupciones plinianas (IEV = >5). Son muy explosivas y violentas, con grandes emisiones de piroclastos. Pueden dar lugar a nubes ardientes, lo que otiginan las erupciones peleanas, las más peligrosas, con columnaseruptivas de más de 20 km de altura.

Métodos de predicción
El estudio de la historia eruptiva de un volcán es uno de los principales métodos de predicción. A partir de ahí se puede establecer el tiempo de retorno de la actividad volcánica.
El estudio de los efectos químicos y físicos anómalos que se producen en el terreno como consecuencia del ascenso de un magma constituyen los precursores volcánicos.
· Movimientos sísmicos de origen tectónico, volcánico y explosivo, como consecuencia del ascenso del magma y su actividad.
· Elevación del terreno causada por la deformación que sufre el edificio volcánico debido a la ascenso del magma.
· Aumento del potencial eléctrico y las alteraciones del campo magnético local, consecuencia de la desmagnetización de las rocas encajantes por efecto del calor.
· Emisión de gases que escapan de la cámara magmática por el cráter o por grietas y microfracturas.
· Los cambios de temperatura del agua en los lagos del cráter.

Medidas preventivas
Se pueden citar: la evacuación de la población, el cambio de curso de las coladas mediante zanjas, la solidificación y paralización de las lavas mediante agua fría, la distribución de mascarillas entre la población, el drenaje de los lagos del cráter para evitar las coladas de barro, y la construccion de refugios semiesféricos contra la lluvia de cenizas y piroclastos en caso de erupción y de refugios incombustibles contra las nubes ardientes.