Tectónica de placas

La tectónica de placas (del griego τεκτων, tekton, "el que construye") es una teoría geológica que explica la forma en que está estructurada la litosfera (la porción externa más fría y rígida de la Tierra). La teoría da una explicación a las placas tectónicas que forman la superficie de la Tierra y a los desplazamientos que se observan entre ellas en su deslizamiento sobre el manto terrestre fluido, sus direcciones e interacciones. También explica la formación de las cadenas montañosas (orogénesis). Así mismo, da una explicación satisfactoria de por qué los terremotos y los volcanes se concentran en regiones concretas del planeta (como el cinturón de fuego del Pacífico) o de por qué las grandes fosas submarinas están junto a islas y continentes y no en el centro del océano.

Las placas tectónicas se desplazan unas respecto a otras con velocidades de 2,5 cm/año1 lo que es, aproximadamente, la velocidad con que crecen las uñas de las manos. Dado que se desplazan sobre la superficie finita de la Tierra, las placas interaccionan unas con otras a lo largo de sus fronteras o límites de provocando intensas deformaciones en la corteza y litosfera de la Tierra, lo que ha dado lugar a la formación de grandes cadenas montañosas (verbigracia los Andes y Alpes) y grandes sistemas de fallas asociadas con éstas (por ejemplo, el sistema de fallas de San Andrés). El contacto por fricción entre los bordes de las placas es responsable de la mayor parte de los terremotos. Otros fenómenos asociados son la creación de volcanes (especialmente notorios en el cinturón de fuego del océano Pacífico) y las fosas oceánicas.

Existen, en total, 15 placas :
Placa Africana
Placa Antártica
Placa Arábiga
Placa Australiana
Placa de Cocos
Placa del Caribe
Placa Escocesa(Scotia)
Placa Euroasiática
Placa Filipina
Placa Indo-Australiana
Placa Juan de Fuca
Placa de Nazca
Placa del Pacífico
Placa Norteamericana
Placa Sudamericana

Estas, junto a otro grupo más numeroso de placas menores se mueven unas contra otras. Se han identificado tres tipos de bordes: convergente (dos placas chocan una contra la otra), divergente (dos placas se separan) y transformante (dos placas se deslizan una junto a otra).

La teoría de la tectónica de placas se divide en dos partes, la de deriva continental, propuesta por Alfred Wegener en la década de 1910, y la de expansión del fondo oceánico, propuesta y aceptada en la década de 1960, que mejoraba y ampliaba a la anterior. Desde su aceptación ha revolucionado las ciencias de la Tierra, con un impacto comparable al que tuvieron las teorías de la gravedad de Isaac Newton y Albert Einstein en la Física o las leyes de Kepler en la Astronomía.

Origen de las placas tectónicas

Se piensa que su origen se debe a corrientes de convección en el interior del manto terrestre, en la capa conocida como astenosfera, las cuales fragmentan a la litosfera. Las corrientes de convección son patrones circulatorios que se presentan en fluidos que se calientan en su base. Al calentarse la parte inferior del fluido se dilata. Este cambio de densidad produce una fuerza de flotación que hace que el fluido caliente ascienda. Al alcanzar la superficie se enfría, desciende y se vuelve a calentar, estableciéndose un movimiento circular auto-organizado. En el caso de la Tierra se sabe, a partir de estudios de reajuste glaciar, que la astenosfera se comporta como un fluido en escalas de tiempo de miles de años y se considera que la fuente de calor es el núcleo terrestre. Se estima que éste tiene una temperatura de 4500 °C. De esta manera, las corrientes de convección en el interior del planeta contribuyen a liberar el calor original almacenado en su interior, que fue adquirido durante la formación de la Tierra.

Así, en zonas donde dos placas se mueven en direcciones opuestas (como es el caso de la placa Africana y de Norteamérica, que se separan a lo largo de la cordillera del Atlántico) las corrientes de convección forman nuevo piso oceánico, caliente y flotante, formando las cordilleras meso-oceánicas o centros de dispersión. Conforme se alejan de los centros de dispersión las placas se enfrían, tornándose más densas y hundiéndose en el manto a lo largo de zonas de subducción, donde el material litosférico es fundido y reciclado.

Una analogía frecuentemente empleada para describir el movimiento de las placas es que éstas "flotan" sobre la astenósfera como el hielo sobre el agua. Sin embargo, esta analogía es parcialmente válida ya que las placas tienden a hundirse en el manto como se describió anteriormente

Límites de placas

Son los bordes de una placa y es aquí donde se presenta la mayor actividad tectónica (seismos, formación de montañas, actividad volcánica), ya que es donde se produce la interacción entre placas. Hay tres clases de límite:
Divergentes: son límites en los que las placas se separan unas de otras y, por lo tanto, emerge magma desde regiones más profundas (por ejemplo, la dorsal mesoatlántica formada por la separación de las placas de Eurasia y Norteamérica y las de África y Sudamérica).
Convergentes: son límites en los que una placa choca contra otra, formando una zona de subducción (la placa oceánica se hunde bajo de la placa continental) o un cinturón orogénico (si las placas chocan y se comprimen). Son también conocidos como "bordes activos".
Transformantes: son límites donde los bordes de las placas se deslizan una con respecto a la otra a lo largo de una falla de transformación.

En determinadas circunstancias, se forman zonas de límite o borde, donde se unen tres o más placas formando una combinación de los tres tipos de límites.

Límite divergente o constructivo: las dorsales

Son las zonas de la litosfera en que se forma nueva corteza oceánica y en las cuales se separan las placas. En los límites divergentes, las placas se alejan y el vacío que resulta de esta separación es rellenado por material de la corteza, que surge del magma de las capas inferiores. Se cree que el surgimiento de bordes divergentes en las uniones de tres placas está relacionado con la formación de puntos calientes. En estos casos, se junta material de la astenosfera cerca de la superficie y la energía cinética es suficiente para hacer pedazos la litosfera. El punto caliente que originó la dorsal mesoatlántica se encuentra actualmente debajo de Islandia, y el material nuevo ensancha la isla algunos centímetros cada siglo.

Un ejemplo típico de este tipo de límite son las dorsales oceánicas (por ejemplo, la dorsal mesoatlántica) y en el continente las grietas como el Gran Valle del Rift.

Límite convergente o destructivo

Las características de los bordes convergentes dependen del tipo de litosfera de las placas que chocan.
Cuando una placa oceánica (más densa) choca contra una continental (menos densa) la placa oceánica es empujada debajo, formando una zona de subducción. En la superficie, la modificación topográfica consiste en una fosa oceánica en el agua y un grupo de montañas en tierra.
Cuando dos placas continentales colisionan (colisión continental), se forman extensas cordilleras formando un borde de obducción. La cadena del Himalaya es el resultado de la colisión entre la placa Indoaustraliana y la placa Euroasiática.
Cuando dos placas oceánicas chocan, el resultado es un arco de islas (por ejemplo, Japón).

Límite transformante o conservativo

El movimiento de las placas a lo largo de las fallas de transformación puede causar considerables cambios en la superficie, especialmente cuando esto sucede en las proximidades de un asentamiento humano. Debido a la fricción, las placas no se deslizan en forma continua; sino que se acumula tensión en ambas placas hasta llegar a un nivel de energía acumulada que sobrepasa el necesario para producir el movimiento. La energía potencial acumulada es liberada como presión o movimiento en la falla. Debido a la titánica cantidad de energía almacenada, estos movimientos ocasionan terremotos, de mayor o menor intensidad.

Un ejemplo de este tipo de límite es la falla de San Andrés, ubicada en el Oeste de Norteamérica, que es una de las partes del sistema de fallas producto del roce entre la placa Norteamericana y la del Pacífico.

Medición de la velocidad de las placas tectónicas

La velocidad actual de las placas tectónicas se realiza mediante medidas precisas de GPS. La velocidad pasada de las placas se obtiene mediante la restitución de cortes geológicos (en corteza continental) o mediante la medida de la posición de las inversiones del campo magnético terrestre registradas en el fondo oceánico.

Volcanes

Un volcán (del dios mitológico Vulcano) es un conducto que pone en comunicación directa la parte superior de la corteza sólida con los niveles inferiores de la misma. Es también una estructura geológica por la cual emergen el magma (roca fundida) en forma de lava y gases del interior del planeta. El ascenso ocurre generalmente en episodios de actividad violenta denominados «erupciones», la cuales pueden variar en intensidad, duración y frecuencia; siendo desde conductos de corrientes de lava hasta explosiones extremadamente destructivas.

Generalmente adquieren una característica forma cónica que es formada por la presión del magma subterráneo así como de la acumulación de material de erupciones anteriores. Encima del volcán podemos encontrar su cráter o caldera.

Los volcanes se pueden encontrar en la tierra así como en otros planetas y satélites, algunos de los cuales están formados de materiales que consideramos "fríos"; estos son los criovolcanes. Es decir, en ellos el hielo actúa como roca mientras la fría agua líquida interna actúa como el magma; esto ocurre -por ejemplo- en la fría luna de de Júpiter llamada Europa.

Por lo general, los volcanes se forman en los límites de placas tectónicas, aunque hay excepciones llamadas puntos calientes o hot spots ubicados en el interior de placas tectónicas, como es el caso de las islas Hawaii. También existen volcanes submarinos que pueden expulsar el material suficiente para formar islas volcánicas.

Los geólogos han clasificado los volcanes en tres categorías: volcanes en escudo, conos de cenizas y conos compuestos (también conocidos como estratovolcanes).

Estructura básica

El conducto que comunica el volcán con las profundidades generalmente forma una reservatorio de magma en el interior de la corteza sólida. Esta cámara acumula grandes cantidades de materia y presión que es capaz de levantar el terreno. El conducto que comunica esta cámara con la superficie se denomina chimenea. Se comunica directamente con la cima del edificio volcánico, donde está cráter.

Cuando ocurre la erupción, el magma generalmente se acumula en el cráter o caldera hasta desbordarse, formándose ríos y cuevas de magma que pueden fluir distancias de varias decenas de kilómetros hasta solidificarse. Durante algunas erupciones, según la fuerza de la misma, también pueden ocurrir algunos eventos sísmicos.

La presión del magma, junto el material acumulado de anteriores erupciones, suelen formar una montaña cónica en la superficie que puede alcanzar una altura variable de unas centenas de metros hasta varios kilómetros. Algunos volcanes, después de sufrir erupciones grandes, se colapsan formando enormes depresiones en sus cimas que superan el kilómetro de diámetro. Estas estructuras reciben el nombre de calderas capaz de acumular agua pluvial.

Ningún volcán es idéntico a cualquier otro, ya que algunos apenas han erupcionado, mientras que otros mantienen una corriente constante de lava, como es el caso del volcán de Hawaii.

Volcanes extraterrestres

La Tierra no es el único planeta del Sistema Solar que tiene actividad volcánica. Venus tiene un intenso vulcanismo con unos 500.000 volcanes. Marte tiene la cumbre más alta del sistema solar: el Monte Olimpo, un volcán dado por apagado con una base de unos 600 km y más de 27 km de altura. No obstante, este planeta parece ya no tener actividad volcánica apreciable.

Nuestra Luna está cubierta de inmensos campos de basalto, lo que sugiere que tuvo una corta pero considerable actividad volcánica que hoy muy probablemente está extinta.

Debido a las bajas temperaturas del espacio, algunos volcanes de nuestro sistema solar están formados de hielo que actúa como roca, mientras su agua líquida interna actúa como la magma; esto ocurre -por ejemplo- en la fría luna de de Júpiter llamada Europa. Estos reciben el nombre de criovolcáns, de los cuales hay también en Encélado. La Voyager 2 descubrió en agosto de 1989, sobre Tritón, rastros de criovulcanismo y géiseres. La búsqueda de vida extraterrestre se ha interesado en buscar rastros de vida en sistemas criovolcánicos donde hay agua líquida y por ende, una fuente de radiación en calor considerable; estos son elementos escenciales para la vida.

Existen volcanes un poco más similares a los terrestres, sobre otros satélites de Júpiter como en el caso de Ío. La sonda Voyager 1 permitió fotografiar en marzo de 1979 una erupción en Ío. Los astrofísicos estudian los datos de esta cosecha fantástica que extiende el campo de estudio de la vulcanología. El conocimiento del fenómeno tal como se produce sobre la Tierra pasa en adelante por su estudio en el espacio.

La temperatura y composición química de los volcanes del sistema solar varían considerablemente entre los planetas y los satélites. Además, el tipo de materiales arrojados en sus erupciones es muy diferente de los arrojados en la Tierra.

Actividad volcánica

salida de productos gaseosos, líquidos y sólidos lanzados por las explosiones constituye los paroxismos o erupciones del volcán.

Los volcanes se pueden clasificar de diferentes maneras teniendo en consideración factores diversos. Con respecto a la frecuencia de su actividad eruptiva los volcanes pueden ser:

Volcanes activos

Los volcanes activos son aquellos que entran en actividad eruptiva. La mayoría de los volcanes ocasionalmente entran en actividad y permanecen en reposo la mayor parte del tiempo. Para bienestar de la humanidad solamente unos pocos están en erupción continua. El período de actividad eruptiva puede durar desde una hora hasta varios años. Este ha sido el caso del volcán de Pacaya. Los intervalos de calma entre erupciones pueden durar meses, décadas y en ocasiones hasta siglos. Sin embargo, no se ha descubierto aún un método seguro para predecir las erupciones.

Volcanes durmientes

Los volcanes durmientes son aquellos que mantienen ciertos signos de actividad como lo son las aguas termales y han entrado en actividad esporádicamente. Dentro de esta categoría suelen incluirse las fumarolas y los volcanes con largos períodos en inactividad entre erupción. Un volcán se considera activo si su última erupción fue antes de 25.000 años.

Volcanes extintos

Los volcanes extintos son aquellos que estuvieron en actividad durante períodos muy lejanos y no muestran indicios de que puedan reactivarse en el futuro. Son muy frecuentes, aunque la inactividad que las describe puede reactivarse nuevamente en muy raras ocasiones, estos volcanes generalmente han dejado de mostrar actividad desde hace muchos siglos antes de ser considerados extintos.

La actividad eruptiva es casi siempre intermitente, ya que los períodos de paroxismo alternan con otros de descanso, durante los cuales el volcán parece extinguido (Vesubio, Teide, Teneguía, Fuji, etc.). Consiste en el desplazamiento de las rocas ígneas o en estado de fusión, desde el interior de la corteza terrestre hacia el exterior. Estos materiales salen a la superficie terrestre como si fueran ríos de rocas fundidas, conformando un volcán activo, al impulso de los gases.