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CAPITULO 13

Bordes divergentes: origen y evolucin del fondo ocenico Imagen del fondo ocenico

Cartografa del fondo ocenico O bservacin del fondo ocenico desde

el espacio Provincias del fondo ocenico

Mrgenes continentales Mrgenes continentales pasivos Mrgenes continentales activos

Caracteristicas de las cuencas ocenicas profundas Fosas submarinas L lanuras abisales M'ontes submarinos, guyots y llanuras

ocenicas

Anatoma de una dorsal ocenica Origen de la litosfera ocenica

Expansil1 del fondo ocenico Por qu las dorsales ocenicas

estn elevadas?

Velocidades de expansin y topografa de las dorsales

Estructura de la corteza ocenica Fonnacin de la corteza ocenica Interaccin entre el agua marina

y la corteza ocenica

Ruptura continental: el nacimiento de una nueva cuenca ocenica Evolucin de una cuenca ocenica Mecanismos de ruptura continental

Destruccin de la litosfera ocenica Por qu la litosfera ocenica subduce? P lacas en subduccin: la desaparicin

de una cuenca ocen.ica

Apertura y cielTe de cuencas ocenicas: el ciclo del supercontinente Ames de Pangea La tectnica de placas en el futuro

J 61

362 e A p f TU L o 1 3 Bordes divergentes: o rigen y evolucin del londo ocenico

E l ocano es la mayor estructura de la TtemI Y cubre ms del 70 por ciento de la superficie de nuestro planeta. Uno de los principales motivos por los que la hipte sis de la deriva continental de Wegener no se acept cuando fue propuesta por primera vez fueron los pocos conocimien tos que se tenan del fondo ocenico. Hasta el siglo xx, los in vestigadores utilizaban cuerdas lastradas para medir la pro-fu ndidad. Mar aden tro, la realizacin de estas mediciones de profundidad, o sondeos, se prolongaba durante horas y po-da ser muy impre

Imagen del fondo ocenko J6J

-

... Agur. 1 J .1 Varios t ipos de sonar. A. Una ecosonda determina la profundidad del agua midiendo e l tiempo que una ondil acstica tarda en Ir desde el barco al fondo del mar y volver. La velocidad del sonido en el agua es de 1.500 mIs. Por consiguiente, profundidad -- \7(1.500 mIs x tiempo de viaje del eco). B. En la actualidad el sonar de haz mltiple y el sonar lateral obtienen una "imagen" de una banda estrecha del fondo ocenico cada pocos segundos.

Este problema no se presenta con los instrumen-tOS de haz mltiple dI! alta resoluci11 que se desarrollaron durante los aos 90. Estos sistemas utilizan fuentes s-nicas montadas en el casco de un buque que emiten una seal de sonido, luego registran las reflexiones proce-dentes del fondo ocenico mediante una seri e de recep-tores estrechamente enfocados y orientados en diferen-tes ngulos. Por tanto, en vez de obtener la profundidad de un solo punto cada pocos segundos, esta tcnica hace posible que un buque de investigacin cartografe las es-tructuras del fondo ocenico a lo largo de una banda de decenas de kilmetros de ancho (Figura 13.2). Cuando un barco utiliza un sonar de haz. mltiple para cartogra-6ar una seccin de fo ndo ocenico, se desplaza por la 7.Ona segn un modelo de ida y vuelta reguJarmente es-paciado conocido con el nombre bastante adecuado de cortado ra de csped . Adems, estos sistemas pueden recoger datos batimtricos de una resolucin tan alta que pueden discriminar profund idades que difieren en menos de un metro.

A pesar de su mayor e6cacia y resolucin, los buques de investigacin equ ipados con sanar de haz mltiple se desplazan tan slo a 10-20 kilmetros por hora. Seran al menos necesarios cien buques pertrechados con este equi-po, y tardaran centenares de aos para cartografiar todo el fondo ocenico. Eso explica por qu slo se ha carto-grafiado con detalle aproximadamente el 5 por ciento del fondo ocenico y por qu todava no se han cartografiado con sonar extensas zonas del suelo ocenico.

Pnfiles t! rtjkxi11 ssm iUl Los gelogos marinos tam-bin estn interesados en la observacin de la estrucrura rocosa debajo de los sedimentos que cubren la mayor pu-te del fondo ocenico, lo cual puede llevarse a cabo reali-zando un perfil de reflexi n ssmica. Para construir un perfil de este tipo, se producen sonidos de baja frecuencia a travs de explosiones (cargas de profundidad) de cao-nes de aire. Estas ondas snicas penetran debajo del fon-do ocenico y refl ejan los contactos entre las capas y las zonas de falla, de la misma manera que el sonar refl eja el fondo del mar. En la Figura 13.3 se muestra un perfil ss-mico de una porcin de la llanura abisal de Madeira, en el Atlntico oriental. Aunque el fondo ocenico es plano, puede observarse la corteza ocenica irregular enterrada bajo una gruesa acumulacin de sedimentos.

Observacin del fondo ocenico desde el espacio Otro avance temolgico importante que ha conllevado un mayor conocimiento del suelo ocenico implica la medida de la fonna de la superficie del ocano desde el espacio. Despus de compensar el o leaje, las mareas, las comentes y los efectos annosfricos, se descubri que la superficie del agua no es perfectamente plana>l'. Eso se debe al hecho de que la gravedad atrae el agua hacia las regiones donde se encuentran las estructu ras masivas del fondo ocenico. Por consiguiente, las montaas y las dorsales producen 7..0-nas elevadas en la superficie ocenica }', por el contrario, los

364 CA P f T UL O 1 1 Bordes divergentes: origen y evolucin dellondo oceiinico

-~ . , . "

A Flgur. 11.2 Mapa coloreado del foodo ocenico y las formas litorales en la zona de los ngeles de california. la porcin de fondo ocenico de este mapa se construy a partir de da tos recogid05 mediante un sistema de cartografiado de alta resolucin. (U. S. Geological Survey.)

... flgur. 1 J .J Secci6n transversal ssmica y esquema correspondiente a travs de una porcin de la llanura abisal de Madeira en el ocano Atlntico oriental, que muestra la corteza ocenica irregular enterrada por los sedimentos. (Imagen cortesa de Charles HoIlister, Woods Hole Oceanographic Institution.)

caones y las fosas provocan ligeras depresiones. Los sa-tlites equipados con nl'rmrtros rada, pueden medir estas diferencias sutiles haciendo rebotar microondas en la su-perficie del mar (Figur3 13.4). Estos aparatos pueden me-dir variaciones tan pequeas como de 3 a 6 centmetros. Estos datos han aadido mucho al conocimiento de la tO-pografa de1 suelo ocenico. Cruzados con las mediciones de la profundidad realizadas tradicionalmente con sonar. estos datos se utilizan para realizar mapas deta llados del suelo ocenico, como el de la Figura 1.6.

Provincias del fondo ocenico Los oceangrafos que estudian la topografa del fondo ocenico han establecido tres tmidades principales: l1ur-groe5 amri"rolales. Nmu:as fXe'li(lls profil7ldos y dorsales omi71icllS (crotnxKetfnicos). En el mapa de la Figura 13.5 se esbozan estas provincias para el Atlntico norte y el per-fil dibujado a pie de foto muestra la topografa. La di-mensin vertical de esos perfiles suele estar exager3da muchas veces (cuarenta e n este caso) para destacar los r35-

e~Sat~" rbita del satlite -------- - - - - --- - ----- - . _ - - - Altmetro del radar -p,,,,,,

5aIientes --=---=~ del """"

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J

""

...

- -

Pu"", __ de retomo

de la superficie

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.. f9in 1 JA B ilItimetro del satlite mide la variad6n en la eIevad6n de la superfICie marina, provocada por la atrac:d6n gr;Mtadonal, e imita la forma del fondo ocenico. la anomala de la supcrfide marina es la diferencia entre la superficie ocenica medida y la te6ric:a .

Mrgenes continentales 365

gos topogrficos. Sin embargo, la exageracin vertical hace que las pendien tes mostradas en el perfil del fondo ocenico pare"LCan ser mucho ms empinadas de lo que realmente son.

Mrgenes continentales

Se han identificado dos tipos principales de mrgenes CQ1/-tinentIJles: pasivos y (/divos. Los mrgenes pasivos se en cuentran a lo largo de la mayora de las reas costeras que rodean el ocano Atlntico y el ndico, entre cUas las cos tas orienules del norte y el sur de Amrica, as como las reas costeras de Europa y frica. Los mrgenes pasivos no se sinan a lo largo de un borde de placa activo y, por consiguiente, experimenun muy poco volcarusmo y pocos rerremotos. Son lugares donde se acumulan los materia les procedentes de la meteoriUlcin y la erosin de las ma sas de tierra adyacentes, que fonnan una cua gru($ll yan-cha de sedimentos relativamente inalterados.

Por el contrario, los mrgenes continenules activos aparecen all donde la litosfera ocenica est siendo sub ducida debajo del borde de un continente. EJ resuludo es un margen relativamente estrecho, constimido por sedi mentos muy dcfonnados que fueron arrancados de la pla-ca litosfrica descendente. Los mrgenes continenules ac-tivos son comunes alrededor del borde del Pafico, donde son paralelos a las fosas submarinas (viasr Recuadro 13.1).

.. Figura 1J.S Principales divisiones topogrfica! del Atlntico norte y perfil topogrfico desde Nueva Inglaterra hasta la costa de frica del Norte.

366 e A p f TUL o 1 3 Bordes divergent~s: origen y evolucin del fondo ocenico

Susan DeBar;: una carrera en Geologa

Descubrf la Geologa el verano en el que trabaj haciendo el mantenimiento de sendas en las montaas Cascade St.'Pten-trionales del estado de Washington. Ha-ba acabado de [enrunar mi primer ao en la universidad y nunca antes haba e5-rudiado ciencias de la Tierra. Pero un compaero de trabajo (ahora mi mejor amigo) empez a describir las estructuras geolgicas de las montaas en las que an-dbamos: la clsica fonna de cono dcl volcn Baker, los valles glaciares en for-ma de U, el avance de los glaciares acti-vos, y otras maravillas. Me enganch y ese otoo regres a la universidad con una pasin por la Geologa que no ha menguado. Como estudiante trabaj de asistente de campo para un estudiante de postgrado y realic un proyecto de teSis sobre las rocas del arco insular de las Aleutianas. Desde el primer momento, Jos arcos insulares han sido mi mayor in-ters para la investigacin, hasta la in-vestigacin doctol'2l en la Universidad de Stanford, el trabajo posdocroral en la Universidad del Estado de San J os y en la Universidad del Oeste de Washington. El mayor inters se centraba en la con e-za profunda de los arcos, el material que se encuentra cerca de la discontinuidad de Mohorovicic (cariosamente llamada Moho).

Qu tipos de:: procesos suceden all abajo, en la base de la coneza de los arcos insulares? Cu:il es el o rigen de los mag-mas que se abren camino hacia la super-ficie: el manto o la propia corteza pro-funda? Cmo interactan estos magmas con la COrtC'La a medida que avanzan ha-cia la superficie? Qu aspecto qumico tienen estos primeros magmas? Son muy distintos de lo que ha hecho erupcin en la superficie?

EvidentCJTIellle. los gc6l0g0s no puc den descender a la base de la conC7.a (t picamente de 20 a 40 kilmetros por de-bajo de la superficie terrestre). Y lo que hacen tiene algo de jugar a detectives. Deben utilizar las rocas que ahura atn m In ruprrfirit que se fonnaron originalmen-te en la coneza profunda de W l arco in sular. L.as rocas deben haber sido trans-

portadas a la superficie rpidamente a lo largo de zonas de fafia para conservar sus rasgos originales. Por tanto, iPUedo andar sobre las rocas de la coneza profunda sin dejar la superficie terrestre! Hay unos po-cos lugares en el mundo en el que estas extraas rocas anoran. Algunos de los lugares en los que he trabajado son: las montaas Chug:ch de Alaska, las Sierras Pampeanas de Argentina, la cordillera Karakorum de Pakistn,la costa occiden-tal de la isla de Vancouver y la cordillera Cascade septentrional de Washington. En la mayora de ocasiones, el uabajo de campo ha supuesto ir a pie, junto con el amplio uso de mulas y camiones.

Tambin busqu fragmentos de la cor-teza profunda de los arcos insulares en un lugar menos evidente, en una de las fosas ocenicas m~s profundas del mundo: la fosa de lzu Bonin (Figura lJ .A). Ah me sumerg en el ocano en un swnergiblc llamado Shn,ka; 6500 (que aparece a mi derecha al fondo de la imagen). El Shn'-lwi 6500 es un sumergible japons con la capacidad de sumergirse a 6.500 metrOS por debajo de la superficie ocenica. Mi

plan era tomar muestras de rocas de la pared de la fosa en sus nive1es mb pro-fundos mediante el brazo mecnico del sumergible. Puesto que los datos preli-minares sugeran que haba grandes can-tidades de rocas expuestos a lo largo de varios kilmetros en sentido vertical, po-da ser W 13 buena manera de tomar mues-tras del basamiemo profundo del arco. Me sumerg en el sumergible tres \tteS. alcanzando una profundidad mxima de 6.497 metrOS. Cada inmersin duro nue-ve horas, que pas en un espacio no ma-yor que el asiento delantero de una Hon-da, compartido con dos de los pilotos japoneses que controlaban los movimien-tos del sumergible. iFue una experiencia estimulante!

AhQra estoy en la facultad de la Uni-versidad del Oeste de Washington, don-de contino investigando las races pro-fundas de los arcos volcinicos y tambin implico a los esrudiantes. Tambin imer-vengo en la foonacin en educacin cien-tfica de profesores de K-J2, y iespero motivar a los JVenes f.'3ra que pregunten sobre. el fascinante mundo que les rodea!

figura HA Susan DeBan fotografiada COO el sumergible japons Shinko; 6500, que util para recoger muestras de rocas de la fosa de Izu 8oo1n. (Foto cortesa de Susan DeBan.)

Mrgenes continentales pasivos El margen continental pasivo consiste en la platafor-ma continental, el talud continental y el pie de talud (Fi-gu'" 13.6). Pltnforma amtine1Jtal La plataforma continental es una superficie sumergida, suavemente indinada, que se extiende desde la lnea de COSta hacia el borde de las cuen-cas ocenicas profundas. Dado que est sobre la corteza continental, se trata clanun\!nte de una extensin inunda-da de los continemes.

La anchura de la plataforma vara mucho. Aunque es casi inexistente en los bordes de algunos continentes, la platafonna se extieJlde mar adentro ms de 1.500 kilme-tros a lo largo de otros. Como media, la plataforma conti-nental tiene 80 kilmetros de ancho y 130 metros de pro-fundidad en su borde orientado hacia el mar adentro. La inclinacin media de la plarafonna continental es slo de una dcima parte de I grado, una pendiente de alrededor de 2 metros por kilmetro. La pendiente es tan ligera que a un observador le parecera una superficie horizontal.

Aunque las platafonn3s continentales representan slo eJ 7,5 por ciento del rea cubierta por Jos ocanos, tie-nen una gran importancia econmica y poltica, porque contienen importantes depsitos minerajes, entre ellos gr.mdes reservas de petrleo y gas natural, as como enor-mes depsitos de arena y grava. Las aguas de la platafor-ma continental contienen tambin importantes bancos de peces, que son fuentes significativas de alimento.

Aunque la platafonna continental carece prctica-mente de estructuras, algunas reas estn recubiertas por

Mrgenes continentales 367

extensos depsitos glaciares y, por tanto, son bastante es-carpadas. Adems, algunas plataformas continentales estn divididas por grandes va lles que van desde la lnea de cos-ta hasta aguas profundas. Muchos de esos vnlles d,. plnta-fonnn son las extensiones mar adentro de los valles fl uvia-les de los continentes adyacemes. Segn parece, esos val les fueron excavados durante el P leistoceno (Perodo gla-cial). Durante ese mo mento, se acumularon grandes ca n-tidades de agua en enonnes glaciares de casquete sobre los continentes. Esto produjo la bajada del nivel del mar en 100 metros o ms, dejando al descubierto grandes reas de las pl atafonnas continentales (vase Figura 18.4). Debido a esta disminucin del nivel del mar, los ros alargaron sus cursos, y las plantas y los animales terrestres poblaron las partes recin descubiertas de los continentes. El dragado de la costa oriental de Amrica del Norte ha permitido ob-tener restos de numerosos herbvoros, entre ellos ma-muts, mastodontes y caballos, que se aaden a las pruebas de que partes de las platafonnas continentales estuvieron en alguna ocasin por encima del nivel del mar.

La mayora de las plarafornlas continentales pasivas, como las situadas a lo largo de la costa oriental de Estados Unidos, estn fonnadas por depsitos de aguas someras que pueden alcanzar varios kilmetros de grosor. Esos de-psitos indujeron a los imrestigadores a concluir que estas grandes acumulaciones de sedimentos se producen a lo largo de un margen continental en subsidencia gradual.

Talud CU1lt;nental Delimitando el borde de la plataforma continental en direccin al mar se encuentra el talud con-tinental, una cstrucrura relativamente empinada (en com-

Cuonca - ~err:~'I~' -----Margen continental-----r - Ce"""" - .

profunda

Abanico submarino _

... Rgura 13.6 Vista esquemtica que muestra las provincias de un margen continental pasivo. Ob~rvese que las pendientes mostradas para la plataforma continental y el talud continental estn muy exageradas. la plataforma continental tiene una pendiente media de una dcima parte de 1 grado, mientras que el talud continental tiene una pendiente media de unos S g rados.

368 e A p T UL o 1 3 Bordes divergentes: origen y evolucin del fondo ocenico

paracin con la platafonna) que marca el lmite entre la corteza continental y la corteza ocenica (viast Figura 13.6). Aunque la inclinacin del talud continental vara mucho de un lugar a otro, su media es de unos 5 grados, yen algunos lugares puede superar los 25 grados. Adems, el talud continental es relativamente estrecho, con una an-chura media de slo unos 20 kilmetros.

Pi.e de talud En regiones donde no existen fosas, el talud continental empinado pasa a tener una inclinacin ms gradual, conocida como pie de talud o elevacin conti-nental. Aqu, la pendiente tiene aproximadamente un ler-cio de grado, o unos 6 metros por kilmetro. Mientras que la anchura media del talud continental es de unos 20 Ici-lmetros, el pie de talud puede extenderse durante centc-nares de kilmetros hacia las cuencas ocenicas profundas.

El pie de talud est formado po r un grueso cmulo de sedimentos que se movieron pcndiemc abajo desde la plataforma continentll hacia los fondos ocenicos profun-dos. Los sedimentos van siendo enviados a la base del ta-lud continental x:>r rorne7ltrs de ttnVidtz que descien

por ciento de la superficie rerrestre) es aproximadamen te comparable al porcentaje de la superficie que est po r encima del nivel del mar. En esta rona existen regiones notablemente planas, conocidas como Ilnnums abisales; picos volcnicos el evados. llamados 1Il011U S sulnnarn/os y guyolS; fo.tas fulnnnrimJS, que son depresiones lineales ex-tremadamente profu ndas del fondo ocenico, y grandes provincias baslticas de inundacin llamadas mesetas oce-nicas.

Fosas submarinas Las fosas submarinas son fra njas largas y relativamente estrechas, que constiruyen las partes ms profundas del ocano (Tabla 13.1). Muchas de las fosas estn localizadas a lo largo de los bordes del ocano Pacfico (Figura 13.8), donde muchas superan los 10.000 metros de profundidad . En la Challenger Deep, una p.'\rte de la fosa de las Maria nas, se han medido 1I .022 metros por debajo del nivel del mar, lo cual la convierte en la parte conocida del ocano ms profunda. Slo hay dos fosas en el ocano Atlntiro: la fosa de P uerto Rico, adyacente al arco de las Anti llas Menores, y la fosa d e las Sandwich del Sur.

Aunque las fosas submarinas representan slo una porcin pequea del rea del fondo ocenico, son estruc-turas geolgicas muy significativas. Las fosas son puntos de convergencia d e placas donde las placas litosfricas subduceo y se hunden de vuelta hacia el manto. Adems de los terremotOs, creados cuando una placa roza,. otra, tambin la actividad volcnica est asociada a esas regio-nes. Recordemos que la Liberacin de voltiles, en especial agua, desde una placa descendcme desencadena la fus in en la cua de la astenosfera siluada por encima de ella. Este material migra lentamente hacia arriba y produce actividad volcnica en la superficie. Por tanto, suele haber una hilera de volC'a nes activos en forma de arco, denomi-nada mLO de islas VOkl11icas, paralela a las fosas. Adems, los IW((JSvol({nicos cuntmentoles, como los que constituyen par-

T ..... 1 J .1 Dlmen.1ones de alguna. fosa. ocdnka.

Fo~

Alcutianas JaPn J"" Kuriles-Kamchatka Marianas Amrica Central Per--Chile Filipinas Puerto Rico Sandwich del Sur Tong.

Profundldctd (kilmetros)

7,7 ' A 7,5

10,5 11,0 6,7 ' , 1

10,5 ',4 'A

10,8

Caracteristicas de las cuencas ocenicas profundas 369

A VECES LOS ALUMN OS PREGUNTAN

Se han explorado alguna vez fQ5 fosos ocenicas ms profundos? Puede haber vida en eIJos?

Los investig2dores visitaron la parte ms profunda de los ocanos (donde ha)' una presin terriblememe elevada, os-curidad compl eta y temperaturas acuticas cercanas a la congelacin) hace ms de40 aos! En enero de 1960, el te nicme Don W"lsh de la marina estadounidense y el e1/plo rador Jac(jues Piccard descendieron al fondo de la regin Challenger Deep de la fosa de las marianas en el batiscafo Tritstt. que se sumerge a gran profundidad. A 9.906 metros, oyeron un fuerte ruido de agrietamiento que sacudi la ca-bina. Fueron incapaces de ,'er que una ventanilla de Plexi glas de 7,6 cemmetros se habfa agrietado (milagrosamen-te. resisti durame el resto de la inmersin). M s de cinco horas despus de abandonar la superncie, alcanzaron el fon do a JO.9 IZ metros, una profundidad rcord del descenso humano que no se ha batido desde entonces. S vieron al-gullas formas de vida que se han adaptado a la \'ida en las profundidades: un pequeo pez plano, una gamba y alguna medusa.

te de los Andes y la cordi llera Cascade, son paralelos a las fosas que se encuenl:rnn adyacentes a los mrgenes conti nentales. La gran cantidad de fosas y la actividad volcni-ca asociada a lo largo de los bordes del ocano Pacifico ex-pli

370 e A p T U LO 1 3 Bordes divergentes: origen y evolucin del fondo ocenico

Distribucin de las fosas ocenicas profundas del mundo.

costa de Argentina, por ejemplo, tiene un relieve inferior a 3 metros a lo largo de una distancia superior a 1.300 ki-lmetros. La montona topografa de las llanuras abisales est interrwnpida ocasionalmente por la cima de una es-tructura volcnica parcialmente enterrada .

Utilizando mtodos de prospeccin ssmica (instrumen-tos que generan seales para penetrar muy por debajo del fondo ocenico), los investigadores han determinado que las llanuras abisales deben su topografa relativamente ca-rente de rasgos a las grandes acumulaciones de sedimentos que han enterrado un fo.ndo ocenico por lo dems escar-pado (vase Figura 13.3). La naturaleza de los sedimentos inetica que esas llanuras consisten fundamentalmente en se-dimentos transportados mar adentro por las corrientes de turbidez, depsitos que han precipitado fuera del agua marina y caparazones y esqueletos de organismos marinos microscpicos.

Las llanuras abisales se encuentran en todos los oc-anos. Sin embargo, el ocano Atlntico tiene las llanuras abisales ms extensas porque tiene pocas fosas que acten como trampas para los sedimentos transportados desde el talud continental.

Montes submarinos, guyots y llanuras ocenicas Los suelos ocenicos estn salpicados de volcanes en es-cudo denominados montes submarinos, que pueden ele-varse centenares de metros por encima de la topografa circundante. Se ha calculado que hay entre 22 .000 y 55 .000 montes submarinos en la superficie del fondo ocenico, de los cuales menos de 2.000 son activos. Aun-que estos picos cnicos se han encontrado en todos los ocanos, el mayor nmero se ha identificado en el Pacfi-

co. Adems, los montes submarinos suelen fonnar cade-nas lineales o, en algunos casos, una dorsal volcnica ms continua, que no debe confundi rse con las dorsales cen-troocenicas.

AJgunas dorsales, como la cadena de montes sub-marinos de Hawaii-Emperador en el ocano Pacifico, que se extiende desde las islas Hawaii hasta la fosa de las Ateu-rianas, se fonnan encima de un punto caliente volcnico asociado con una pluma del manto (vase Figura 2.26). Otras nacen cerca de las dorsal es ocenicas, bordes diver-gentes en los que las placas se separan. Si el volcn crece lo suficiente antes de que el movimiento de las placas lo aleje de la fuenre magmtica, la estructura emerge en fo r-ma de isla. Ejemplos de islas volcnicas en el Atlntico son las Azores, Ascensin, Tristn da Cunha y Santa Elena.

Durante la poca en la que existen como islas, al-gunos de esos volcanes son erosionados hasta alcanzar

Arlatomfa de una dorsal ocenica 371

un relieve plano prximo al del nivel del mar por la ac-cin de la meteorizacin. los procesos gravitacionales, las olas y el agua superficial. A lo largo de un perodo de millones de aos, las islas se van hundiendo y desapare-cen bajo la superficie del agua de una manera gradual a medida que el movimiento de las placas las van separan-do lentamente de la dorsal ocenica o el punto ca liente donde se originaron (v/o.se Recuadro 13.2). Esos montes submarinos sumergidos de cspide plana, se denominan guyots*.

Las plumas del manto tambin genenUl grandes llanura. .. ocenicas, que se parecen a las provincias ba-slticas de inundacin que se hallan en los continentes. Ejemplos de estas extensas estructuras volcnicas son las Uanuras de Ontong Java y del Caribe, que se fon naron a partir de grandes emisiones de lavas baslticas nuidas so-bre el fondo ocenico. Por consiguiente, las llanuras ocenicas estn compuestas, principalmente, de basalto almohadillados y otras rocas mficas que en algunos ca-sos superan los 30 kilmetros de grosor.

Anatoma de una dorsal ocenica

Bordes d ivergentes ., Dorsales ocenicas y expansin

del fondo ocenico A lo largo de los bordes divergentes de placa bien de-sarrollados, el fondo ocenico se eleva, fonnando una promi nencia denominada dorsal ocenica o dorsal centroocenica. Nuestro conocimiento del sistema de dorsales ocenicas procede de la exploracin del fondo ocenico, las muestras obtenidas de perforaciones pro-fundas, la inspeccin visual mediante sumergibles, e in-cluso de la inspeccin de primera mano de capas del fondo ocenico que se hayan desplazado hacia tierra a lo largo de los bordes convergentes de placa. Una dor-sal ocen ica se caracteriza por su posicin elevada, gran cantidad de fallas y sismos, alto flujo tnnico y nume-rosas estructuras volcnicas.

El sistema de dorsales ocenicas interconectadas es el rasgo topogrfico de ms longitud de la superficie te-rrestre; supera los 70.000 kilmetros de longitud. Repre-sentando el 20 por ciento de la superficie terrestre, el sis tema de dorsales ocenicas serpentea por los principales ocanos como las costuras de una pelota de bisbol (Figura 13.9). Tpicamente, la cresta de esta estructura lineal se si-ta entre 2 y 3 kilmetros por encima de las cuencas occ-

* El tnnino guyot es un R:COnodmienl0 al primer profesor de Geolo-ga de la Uni\'ersirlad de Princtton.

372 e A p TUL o 1 3 Bordes divergentes: origen y evolucin del fondo ocenico

Explicacin de los atolones de coral: la hiptesis de Darwin Losntokmtsde coral son esmJcturas en for-ma de ani llo que suelen extenderse varios miles de metros por deba jo del nivel del mar. Qu pronx-::.t la fonnacin de atolo-nes)' cmo alcanzan tan enornle grosor?

Los curalu son anim.ales coloniales del tamao aproximado de una honniga que se alimentlm mediante tentculos )' estn relaciOlUldos con las medusas. La mayora de corales se autoprotege creando un es-queleto externo duro hecho de carbonato de calcio. En los lugares donde los corales se reproducen )' crecen durante muchos siglos, sus esqueletos se funden en grandes estructuras deoominadas nrrrcifts dt cural. Otros corales, as como esponjas), algas, empiezan a adherirse al arrecife, y lo hacen crecer ms. Al final, los peces, los gaster-podos, los pulpos )' otros organismos son atrados hada estos hbitats variados )' producthos.

Los corales requieren unas condicio-nes ambientales especficas para crecer. Por ejemplo, los corales que fonnan arre-cifes crecen mejor en aguas con una fem-peratura anual media de unos 24 oC. No pueden sobrevivir a la exposicin prolon-gada a temperaturas inferiores a los 18 oC o superiores a los 30 oC . Adems, los co-rales que forman arrecifes requieren un punto de adhesi6n (nomlalmenre otrOS

VoIcanismo de puntos calientes \.

Arrecife de coral perifrico

/

corales' agua dara e iluminada por el sol. Por consiguiente, la profundidad lmite a la que puedcn vivir la mayor pan e de los corales es de slo unos 45 metrOS.

L.as condiciones ambientales restringidas necesarias para el crecimiento de los corales crean una paradoja interesante: cmo pue-den Jos corales. que para vivir requieren agua cilida, superficial e ilwninada por la luz solar a una profundidad no superior a unas pocas docenas de metros, crear estrucruras gruesas como los atolones de coral que se extienden Mcia aguas pronUldas?

El naruralista Charles DarwUl fue uno de los primeros en formuJar una hiptesis sobre e.I origen de los atolones. De 183 1 1 1836. na\'cg 1 bordo del barro britnico HMS &ngle duram'e su famosa navegacin alrededor del mlUldo. En varios lugares que Oarwin visit, obsetW una progresin de los estadios del dcsanuIlo de los arrecifes de coral de(l) un twrnift ptrifo"ito a lo largo de los bordes de un volcn a (2) un nrrrr:ifo ba-11"trfJ COiI un voldn en el centroa (3) un aUJ-Mn, que consta de un anillo continuo o roto de arrecifes de coral rodeado por una lagu-na central (Figura 13.B). La esencia de la hipresjs de Darwin era la siguiente: dado que una isla volcnica se hWICle lentamen-te, los corales siguen fomlando el arrecife en direcci6n ascendente.

Arrecife "'~ /

c .

La hiptesis de Oarwin cxplkaba cmo los arrecifes de coral, quecst:n restringidos a las aguas superficiales, pueden construir estructur:as (jue loora existen en aguas mu-diO ms profundas. Durante la poca de Darwin, sin embargo, no haba ningn me-canismo plausible que explicara cmo una isla puede hundirse.

En la actualidad. la tectnica de placas ayuda a explicar cmo una isla volcnica puede extinguirse y hundirse a grandes profundidades durante largos perodos de tiempo. Las islas volcnicas suelen for-marse encima de una pluma del manto re-lativamente cstacionaria, 10 cual hace que la litosfera se abombe. Durante un imer-\'310 de millones de aos, estas islas volc-nicas se vuelven inactivas y se hunden de manera gradual a medida que la placa en movimiento las transpona lejos del punto caliente (Figura 13 .8).

Adems, las perforaciones a travs de los atolones han revelado que las roca .. \'01- nicas, de hecho, se extienden por debajo de las estructuras de arrecifes de coral ms antiguas (y ms profundas), lo cual confir-ma la hiptesis de Oarwin. Por tanto, los atolones deben su existencia al hundimien-to gradual de las islas volcnicas que con-tienen arrecifes de coral que con el tiempo se fonuan en dirccci6n ascendente.

U>goon

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... Agur. 1 J .B Formacin de un atoln de coral debida al hundimiento gradual de la corteza ocenica y el crecimiento ascendente del arrecife de coral. A. Se forma un arrecife de coral perifrico alrededor de una isla volcnica activa. B. A medida que la isla voIdnica se aleja de la regin de actividad del punto calienle, sta se hunde y el arrecife perifrico se convierte de manera gradual en un arrecife barrera. c. Al fi nal. el volcn se sumerge por completo y el atoln permanece.

Anatoma de una dorsal ocenica :173

... figura 1 ) .9 Distribucin del sistema de dorsa les ocenicas, que recOrrf: todas las principales cuenus ocenicas, como la costura de una pelota de bisbol.

nicas profundas adyacentes y marca los bordes de placa donde se crea nueva corteza ocenica.

Obsrvese en la Figura 13.9 que las grandes seccio-nes del sistema de dorsales ocenicas han recibido su nom-bre segn sus localizaciones en e1 interior de diferentes cuenC'3S ocenicas. Lo ideal seria que las dorsales ocupa-ran el (:entro de las cuencas ocenicas, donde se denomi-nan dorsales ce11fr()()(ellIicns. Eso es cierto para la dorsal Centroatlntica, que est situada en el centro del atlnti-co, ms o menos panllela a los bordes de los continentes a ambos lados (Figura 13.9A). Eso tambin es cierto para la dorsal Centrondica, pero obsrvese que la dorsal del Pacfico o rient.al est desplazada hacia el lado oriental del ocano Pacfico (Figura 13.9B, q .

El tnnino dcrsnl puede llevar a equvocos. ya que no se trata de estructuras estrechas y escarpadas, tal como el trmino implica, sino que tienen anchuras que van de 1.000 a 4.000 kil metros y el aspecto de una gran eleva-cin alargada que suele exhibir una topografa irregular. Adems, en un examen atento de la Figura 13.8 se ob-serva que el sistema de dorsales est dividido en seg-mentos de entre unas pocas decenas y centenares de ki -lmetros de longitud. A pesar de que cada segmento es independiente del seb'lnento adyacente, en general estn conectados, el uno con el otro, a travs de una faUa trans-fonnanle.

Las dorsales ocenicas son tan altas como algunas montaas continentales y, por tanto, suelen describirse como estructunlS de naturaleza montaosa. Sin embargo, la semejanza acaba ah. Mientras la mayor parte de mon-taas continentales se fornla cuando las fuer7$ compre-sionales pliegan y met:lmorfosean gruesas secuencias de rocas sedimentarias a lo largo de los bordes convergentes de placa, las dorsales ocenicas se fomlan donde las fue r-zas tensionales fractunln y sepanln la corteza ocenica.

Las dorsales ocenicas estn compuestas de capas y pilas de rocas baslticas recin foonadas falladas segn bloques alargados que ascienden isostaticamente.

A lo largo del eje de algunos segmentos del sistema de dorsales ocenicas hay grandes fosas limitadas por fa -llas normales denominadas valles de rift (Figura 13. 10). Estas estructuras pueden superar los SO kilmetros de an-cho y los 2.000 metros de profundidad. Dado que contie-nen bloques fa llados e inclinados de corteza ocenica, as como conos volcnicos que han crecido sobre fondo oce-nico recin fornlado, los valles de ri ft: suelen exhibir una topografa escarpada. El nombre vnlk de rift se ha aplica-do a estas estructuras porque son muy parecidas a los va-lles de riftcontincntales; un buen ejemplo de ello es el rift del Este de fri~.

Topogrficamente, los fl ancos externos de la mayo-ra de las dorsales estn relativamente hundidos (excepto los picos volcnicos aislados) y se elevan de manern muy gradual (pendientes inferiores a 1 grado) hacia el eje de la dorsal. Cerca de las crestas, la topografa se hace ms es-carpada a medida que las cstructunlS ,"olcnicas y los va-lles limitados por fa llas que tienden a ser parnlelos al eje de la dorsal van adquiriendo ms notoriedad. La topo-grafa ms escarpada se encuentra en las dorsales que t ie-nen grandes valles de ri ft:.

Debido a su accesibilidad a los investigadores ame-ricanos y europeos, aJgunas partes de la dorsal Centroa-tlntica se han estudiado de una manera considerable -mente detallada (Figura 13.10). Se trata de una ancha cstructunl sumergida que se eleva de 2.500 a 3.000 me-tros por encima del fondo de la cuenca ocenica adya-cente. En algunos lugares, como en Islandia, la dorsal se ha elevado incluso por encima del nivel del mar (Figura 13.9). AWlque casi a lo largo de toda su longitud, este bor-de de placa diverbrente se encuentra muy por debajo del

374 e A p rT u l o 1 3 Bordes divergentes: origen y evolucin del fondo ocenico

.. Flgur. 1 ).10 El eje de algunos segmentos del sistema de dorsa les ocenicas contiene bloques hundidos limitados por faltas denominados valles de rift. Algunos pueden superar los 50 kil6metros de ancho y los 2.000 metros de profundidad.

nivel dcl mar. Otro rasgo destacado de la dorsal Centro-atlntica es su profundo valle de ri ft linea l que se extien-de a lo largo del eje de la dorsal. Mediante barcos y su-mergibles, as como equipos de sonar lateral sofi sticados, se han obtenido imgenes de este valle de rift en be-neficio de las investigaciones acruales y fu turas. En algu-nos lugares el ancho de este valle mide ms de 30 kil-metros y est limitado por paredes de unos 1.500 metros de altura, Jo cual lo convierte en una est ructura compa-rable a la parte ms profunda y ms ancha del Gran Ca-n de Arizona.

Origen de la litosfera ocenica

!J~ Bordes divergentes \VJ ... Dorsales ocenicas y expansin ~s OE \,t- del fondo ocenico

Las dorsales ocenicas representan los bordes constructi-vos de placa en los que se origina nueva litosfera oceni-ca. De hecho, el mayor volumen de magm a (ms del 60 por ciento del total de la produccin anual de la Tierra) se genera a 10 largo del sistema de dorsales ocenicas en

asociacin con la expansin del fondo ocenico. Confor-me las placas divergen, se crean fracturas en la corteza oce nica que se llenan inmediatamente de roca fundida que asciende, procedente de la aSfenosfera caliente infe-rior. Este material fundido se enfra lentamente y se con-vierte en roca slida, produciendo nuevas capas de suelo ocenico. Este proceso tiene lugar una y otra vez y gene-ra nueva litosfera que se aleja de la cresta de la dorsal a modo de cinta transportadora.

Expansin del fondo ocenico Recordemos que Harry H ess, de la Universidad de Prin-ceton, fonnul el concepto de expansin del fondo oce-nico a principios de los aos sesenta. Ms tarde, los ge-logos pudieron verificar el argumento de H ess de que se est produciendo expansin del fondo ocenico a lo largo de zonas relativamente estrechas localizadas en las crestas de las dorsales denominadas zonas de rift. Ah, bajo el eje de la dorsal donde las placas litosfricas se separan, las ro-cas calientes y slidas del manto ascienden y susti tuyen el material que se ha desplazado hacia los lados. Recordemos del Captulo 4 que, a medida que la rocll asciende, sta ex-perimenta una disminucin de la presin de confinamien-tO y puede fundirse sin adicin de calor. Este proceso, de-nominado fllSi'1I por des(Q'mpttti'll, es la manera en que se genera el magma a lo largo del eje de la dorsal.

La fusin parcial de las rocas del manto produce magma basltico con una composicin sorprendente-mente unifonne a todo lo largo del sistema de dorsales. E.,

376 e A p r TU L o 1 3 Bordes divergentes: origen y evolucin del fondo ocenico

Esta contraccin trmica expljca en parte las mayores pro-fundidades ocenicas que existen lejos de las dorsales. Se tardan casi 80 millones de aos amcs de que cese COm-pletamente el enfriam iento y la contraccin. Durante este tiempo, las rocas que formaron parte del sist.ema de dor-sales ocenicas elevad:Js, se localizan en las cuencas Oce-nicas profundas, donde estn cubiena por gruesas acu-mulaciones de sedimentos.

A medida que la tosfera se aleja de la cresta de la do rsal, el enfriamien to tambin provoca un aumento gra-dual del gTOsor de la [Osfera. Eso se produce porque el lmite entre la Iitosfern y la astenosfcra se basa en las pro-piedades mednicas del material delm3mo, que dependen de la rcmpcrarura. Recordemos que la litosfera es la capa extema fra y rigida de la Tierra, mientras que la astenos-fem es una zona comparativamente caliente y dbil. Con-fonne el material del manto superior envejece (se enfra), se vuelve rgido. Por tantO, la porcin superior de la aste-nosfera se convierte en Li tosfera simplemente mediante el enfriamiento. La li tosfera ocenica recin fonnada conti-nuar engrosndose durante unos 80 millones de aos. Luego, su grosor se mantiene relativamenle constante hasta que subduce.

Velocidades de expansin y topografa de las dorsales Cuando se estudiaron en detalle varios segmentos del sis-tema de dorsales ocenicas, se descubrieron numerosas di-fe rencias. Parece que muchas de estas diferencias estn contro ladas por las velocidades de expansin. Uno de los principales metores (."'Qntrolados por [as velocidades de ex-pansin es la cantidad de magma generado en una zona de rift. En los centros de expansin rpida, la divergencia se produce a una mayor velocidad que en los centros de ex-pansin lentos, lo cu:'l1 tiene como consecuencia una ma-yor cantidad de magma que asciende del manto. Por con-siguiente, las cmaras magmticas situadas debajo de los centros de expansin rpida tienden a ser estructuras ma-yores )' ms pennancntes que las asociadas con los centros de expa nsin ms lentos. Adems, la expansin a lo largo de los centros de expansin rpida parece ser un proceso relativamente continuo en el rifting y la corriente ascen-dente se producen a todo lo largo del eje de la dorsal. Por el contrario, la fractura en los centros de expansin lenta parece ser ms episdica y los segmentos de la dorsal pue-den penllanecer donnidos durante extensos perodos de tiempo.

A la. .. velocidades de expansin comparativamente lentas de 1 a 5 centmetros anuales, como sucede en las dorsales Centroatlntica y Centrond ica, se desarrollan valles de ri ft prominentes a lo largo de la cresta de la dor-sal (Figura 13. II A). Recordemos que estas estructuras

pueden medir 50 kilmetros de ancho y ms de 2.000 me-tros de profundidad. Aqu, el desplazamiento de grand~ fragmentos de corteza ocenica a lo largo de fallas casi 'ex ticales contribuye a la topografa caractersticamente (!5-aupada de estOS valles de rift. Adems, las estrucruras \ '01-cnicas tienden a formar conos individuales. Por el contrario, en los centros de expansin rpida, los con~ volcnicos tienden a solaparse o pueden incluso desarro-llarse en una dorsa l ,'olcnica alargad:'!, produciendo Wl2 topografa ms suave.

A lo largo de la dorsa l de las Galpagos y en la sec-cin ms septentrional de la dorsal del Pacfi co orient;)o la norma es una velocidad de expansin intermedia de 5 z 9 centmetros anuales. En estos lugares, los valles de rifr quc se desarrollan son superficiales, con profundidades a mcnudo inferiores a los 200 metros, y su topografa tien-de a ser suave en comparacin con los que exhiben velo-cidades de expansin ms lentas.

A velocidades de expansin ms rpidas (ms de 9 centmetros anuales), como las que se producen a lo lar-go de la mayor parte de la dorsa l del Pacfico o riental, no se desarrollan valles de rift centrales y la topograffa es re-lativamente suave (Figura 13. 1 lB). Adems, dado que la profundidad del ocano depende de la edad del fondo ocenico, los segmento s de dorsa l que exhiben velocida-des de expansin ms lentas tienden a presentar perfiles ms esca rpados que las dorsales con ve10cidades de ex-pansin ms rpidas (Figura 13.12).

Estructura de la corteza ocenica Uno de los aspectos ms interesa ntes de la corteza oce-nica es que su grosor y su estructura son destacadamente uniformes a todo lo largo de las cuencas ocenicas. Los sondeos ssmicos indican que tiene un grosor medio apro-ximado de slo 7 kilmetros. Adems, est compuesta casi en su totalidad por una capa de la roca. ul tramfica peri-dotita, que fonna el manto li tosfrico.

Aunque la mayor parte de la corteza ocenica se fonna fuera del alcance de nuestra \'ista, muy por debajo del nivel del mar, los gelogos han podido observar la es-tructura del fondo ocenico. En localizaciones como l e-rranova, Chipre, Omn y Gllifomia, fragmentos de la corteu ocenica ha.n cabalgado por encima del niveJ del mar. A partir de estos afloramientos, los investigadores concluyen que el fondo ocenico consiste en cuatro capas distintas (Figura J 3. 13):

Glpa 1: la capa superior est formada por una se-rie de sedimentos no consolidados .

Capa 2: bajo la capa de sedi mentos hay una uni-dad rocosa compuesta principalmente de lavas baslticas que contienen abundantes estructuras

Vallo ele rift

en forma de almohada denominadas basaltos al-1!lohadi/lndos.

Capa 3: la capa r(x.:QSa imenncdia est fornlada por nwnerosos diques interconectados con una orientacin casi vertical, denominados C01J1plqo dI! di'llll!S.

Capa 4: la u nidad inferior est compuesta princi -palmente por gabros, el equivalente de grano grueso del basalto, que crista(jz en una cmara magmtica debajo del eje de la dorsal.

lavas almohadilladas

Lllvas a lmohadi lladas

Gabro

Estructura de la corteza ocenica 377

Flg"ra 13.11 Topografa de la cresta de una do~1 ocenica. A. A velocidades de expansin lentas, se desarrolla un va lle de ritt prominente a lo largo de la c resta de la dorsal y la topografa es, en general, accidentada. B. A lo largo de los centros de expansin rpida no se desarrollan valles de ft intermedios y la topografa es en comparacin suave.

Esta secuencia de rocas se denomina complejo ofioLti-ro (Figura 13.13). Del estudio de diversos complejos ofio-lticos y de datos relacionados, los gelogos han deduci-do el proceso de fonnacin del fondo ocenico.

Formacin de la corteza ocenica Recordemos que el magma bas ltico que migra hacia arri-ba para crear nueva corteza ocenica se origina a partir de la fusin parcial de las rocas del manto (peridotiras). La re-

378 CAP f TUL O 1 3 Bordes divergentes: Oligen y evolucl6n del londo ocenico

B. Velocidades de expansin rpidas .. FIgw. 13.1 2 La profundidad del ocano depende de la edad del fondo ocenico. A. Las dorsales que exhiben velocidades de expansin lentas, como la dorsal Centroatllintica, tienen perfi les relativamente empinados. B. las dorsales como la del Pacfico oriental que tienen velocidades de expamiOO rpidas tienden a tener perfiles rnef10S empinados. Obsfvee que las pendientes de ambos perfiles, a5 como los montes submarinos, e!;Lin ('f'I()fmemente exageradas.

Tipo de roca

Sedimenl06

"'""'" ""'as

almohadilladas oa.IIticas

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.. ~ Complejo ~

dediques

~ ~ """"

Gabro

Gabro estratifICado

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Grooo< medio (km)

0,3

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.. figura 13.13 Tipos de rocas y el g rosor de una se

ocasiones la crom ita (xido de cromo), este ltimo puede descender atravesando e l m agma y fo nnan una zona cs-tratificada cerca de l fo ndo de l depsito. E l magma res-tante tiende a enfriarse a lo largo de las paredes de la c-m ara y fonna cantid ades masivas de gabro de g rano grueso. Esta unidad constituye la mayor parte de la cor-teza ocenica, donde puede representar hasta 5 de sus 7 ki-lm etros de grosor total.

De este modo, los procesos que actan a lo largo del sistema de do rsales generan toda la secuencia de rocas que se encuentran en un complejo ofioltico. Puesto que las cmaras magmticas se vueh ren a rellenar peridica-mente con magma fresco procedente de la astenosfcra, la corte-ota ocenica se genera de manera continua.

Interaccin entre el agua marina y la corteza ocenica Adems de servir como mecanismo para disipar el calor interno de la Ticn-a, la interaccin entre el agua marina y la corteza basltica recin fon nada altera tanto el agua ma rina como la corteza . Puesto que las coladas de lava submarinas son muy penneables y la corteza basltica su-perio r est muy fracrurada, el agua marina puede penetrar hasta una profundidad de 2 kilmetrOS. Cuando el agua

Estructura de la corteza ocenica 379

m arina circu la:l travs de la corteza caliente, se calien ta y altera la roca basltica med ian te un p roceso llamado 1fIe-unnorjis1fIo hlrotl!rllll1/ (agua caliente). Esta alteracin hace que la plagioclasa rica en calcio de los basaltos recin for-Illados cambie el calcio por el sodio de la sal (NaCl) de l al:,rua marina. Adems, los silicatos oscuros del basalto sue-len alterarse y fonllar el mineral clo ri ta.

Adems de alte rar la corteza basltica, tambin se modifica el agua marina. C uando el agua marina caliente circula a travs de la roca recin fo nnada, d isuelve los io nes de silicio, hierro, cobre y ocros m etales p rocedentes de los basaltos calientes. Una vez el agua se ha calentado a va-rios centenares de grados Celsius, asciende ligeramen te a 10 larl:,'O de las fracturas y acaba siendo expulsada a la su-perficie (vnse Recuadro 13.3). En los estudios realizados con sumergibles a lo largo de la dorsal de J uan de Fuca se fo tografi aron estas soluciones ricas en metales cua ndo bro-tan del fondo ocenico y forman nubes llenas de partfcu-las denominadas fumarolas n egras, A medida q ue ell-quido caliente (unos 350 oC) se mezcla con el agua marina fra , los m inerales d isueltos precipitan y fonnan depsitos m asivos de sulfu ros m et licos, algunos de [os cuales son econmicamente importantes. En algunas ocasiones, estOS depsitos crecen hacia arriba y fonnan grandes estructu-ras en fo nna de chimenea.

las biocomunidades de las chimeneas hidrotermales submarinas: la primera vida terrestre?

Las chimeneas hidrolcnnales de las pro-fundidades marinas se ronnan a lo largo de muchas ronas de rirt activas. Ah, el ab'Ua marina percola en la corte1.a oce-nica caliente y recin fonnada. Durante su trayectO, el agua puede sllturarse con minerales antes de que vuelva a ser uro-jada al ocano en fonna de fomoro/n ",-gra. Las fumarolas ocenicas suelen emi-tirse desde altas chimeneas compuestas de sulfuros metlicos que han precipita-do a medida que el agua caliente de la chimenell comacta con el agua fra del mar.

Las temperarura~ del agua en algunas chimeneas alcanzan hasta los 350 oC. lo cual es demasiado caliente para que haya vida. No obstan le, en otras chimeneas, las temperaturas de lOO oC o inferiores nu-tren unas exticas bio(011/1/1/idaMS tk (h;'/Ie-ntlls hidrr;ttrmllles de organismos que no se encuentran en ningn otro lug:ar del mun-

do. De hecho, se han descubierto cente-nares de nuevas especies (e incluso nuCl'OS gneros y familias) alrededor de estos h-bitats de las profundidades marinas desde que los cientficos los descubrieron a lo largo del rift de las Gal~pagos en 1977. Existen otras bioc:omunidades de chi.me-neas hidrotermales [ocali1.adas en puntos espedficos a 10 largo de la dorsal del Pa-cficooriental, la dorsal Centroatlncica, la dorsal Centro"dica y la dorsal de Juan de Fuca.

Cmo sobreviven est OS organismos en este ambiente oscuro, caliente y rico en sulfu ros en el que [a fotosntesis no puede tener lug:ar? En los esrudios de Jos organismos de las chimeneas hidroter-males se revela que los org;nismos mi-croscpicos parecidos a las bacterias y denominados ImueoharttrillJ (llTChlltOS "" antiguo) que viven en el interior y en la proximidad de las chimeneas realizan

quimiosinttsis (hono = qUlllm:a syn "" con; thtsis :: ordenamiento) y constiruyen la base de la cadena trfica. Laschimene-as hidroren nales proporcionall enerb>3 trmica para que las arqueobacterias oxi-den el sulfuro de hidrgeno (HzS), que se fonua a lravs de la reaccin del agua ca-liente con el sulfuto disuelto (SO-2). Me-diante la quimiosfntesis, las arqueobacte-rias producen azcares y OtrOS alimentos que permiren que stos y otros organis-mos vivan en este ambiente muy poco ha bitual y extremo.

Algunas arqueobacterias viven sim-biticamente dentro de gusanos gigantes sin intestinos que habitan en [os rubo

380 e A p f TUL o 1 3 Bordes divergentes: oogen y evolucin del fondo ocenico

li7.ados, almejas blancas gigantes y erizos de mar rosas. A su ,e::t., stos son devorn dos p

Ruptura continental: el nacimiento de una nueva cuenca ocenica 381

El mar Rojo se fonn cuando la pennsula Arbiga se separ de frica, proceso que empez hace unos 30 mi-llones de aos. Los escarpes de falla inclinados que se ele-van hasta 3 kilmetros por endma del nivel del mar flan-quean los bordes de esta masa de agua. Por tanto, los escarpes que rodean el mar Rojo son parecidos a los acan-tilados que limitan el rift de frica oriental. Aunque el mar Rojo slo alcanza profundidades ocenicas (hasta 5 kil-metros) en algunos pUIllOS, las bandas magnticas sim-tricas indican que ha tenido lugar una expansin del fon-do ocenico durante los ltimos 5 millones de aos.

Ocallo Atilltico Si la expansin contina, el mar Rojo se ampliar y desarrollar una dorsal ocenica elevada parecida a la dorsal Centroadntica (Figura 13 .15D). Confonne se aade nueva corteza ocenica a las placas divergentes, los bordes conti nentales fracturados se ale-jan lentamente el uno del otro. Como consecuencia, los bordes continentales fracturados que haban estado si-tuados encima de la regin de la corriente ascendiente,

... figura 11.14 Valles de rift del este de frica y estructuras asociadas.

se desplazan hacia el interior de las placas en crecimien-to. Por consiguiente, a medida que la litosfera continen-tal se aleja de la fuente de calo r, se enfra, se contrae y se hunde.

Con el tiempo, estos bordes continentales se hWl-dirn por debajo del nivel del mar. Simultneamente, el material erosionado de la masa continental adyace nte se depositar encima de la topografa fa llada del borde con-tinental ~"Umergido . Al final , este material se acumular y formar una cua de sedimentos relativamente poco mo-dificados y rocas sedimentarias. Recordemos que los bor-des continentales de este tipo se denominan Ixmm (0111;-nrotales pasivos. Ejemplos de bordes continentales pasivos rodean el ocano Atlntico, incluidos el norte y el sur de Amrica, as como las ronas costeras del oeste de Europa y frica. Puesto que los bordes pasivos no estn asociados con los Im..ites de pla!..":!, experimentan poco volcanismo y escasos terremotos. Recordemos, no obstante, que ste no era el caso cuando estos bloques litosfricos componan los flancos de un rift continental.

J82 e A p TU L o 1 3 Bordes. divergentes: oogen y evolucin del fondo ocenico

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D.L-----------' E . .. FIgura 13.15 Formacin de una cuenca ocenica. A. las fuerzas tenSOflales y el ascenso de litosfera caliente provocan la frdCluracin de la corteza superior a lo largo de las fal las normales, mientras que la corteza inferior se deforma mediante la tensin dctil. B. A medida que la corteza se separa, las grandes capas de roca se hunden y generan una zona de rift. C. Una mayor expansin genera un mar estrecho. D. Al final, se crean una cuenca ocenica eltp

Ruptura continental: el nacimiento de una nueva cuenca ocenica 383

.& Figur. 1 :S.16 Mapa que muesl1a la situacin de un ritt abortado que se extiende desde el lago Superior hasta Kansas.

te hace entre 450 y 230 millones de rulos, y se fraccion poco despus. Por tanto, los gelogos han llegado a la conclusin de que la fonnacin de un supercomineme seguida por la fragmentacin continental debe ser una parte integral de la tectnica de placas. Adems, este fe-nmeno debe implicar un gran cambio en la direccin y la naruraleza de las fuerzas que conducen el movimiento de placas. En otras palabras, durante largos periodos de tiempo geolgico, las fuenas que producen los movi-mientos de las placas tienden a organizar los fragmentos de corteza en un solo supercontinente, y luego cambian las di recciones y los dispersan de nuevo.

Se han propuesto dos mecanismos de ruptura con-tinental: las plumas de rocas calientes mviles que ascien-den desde la profundidad del manto y las fuerzas que sur-gen de los movimientos de placas. Aunque se cree que las plumas del manto connibuyen a la separacin de una masa continental, este mecanismo no parece ser de la mab'1ti tud suficiente para dispersar los fragmentos. Por tanto, las plumas del manto pueden actuar en tndem con otros mecalllsmos.

Phnllos del manto y pumos azlieJl'es Recordemos que una pltmlO tkl11101lIO est compuesta de rocas del manto ms calientes de lo nonnal con un extremo en fonna de hongo de cemenares de kilmettos de dimetro unido a un conducto largo y est recho. Cuando el exrremo de la pluma se aproxima a la base de la litosfera fria, se expan-de hacia los lados. La fusin por descompresin en el in-terior del extremo de la pluma genera grandes volmenes de magma basltico que asciende y provoca el volcanismo en la superficie. El resultado es una regin volcnica, de-

nominada pu1ll0 ca/iet/te, que puede tener un dimetro de hasta 2.000 kilmerros.

Las investigaciones sugieren que las plumas del manto tienden a concentrarse debajo de un superconti-nente porque, una vez unida, una gran masa continenta l fonna una manta .... aislante que atrapa e! calor del man-to. El consiguiente aumento de la temperatura conduce a la fonnacin de pl umas del manto que sirven como me-canismos de disipacin del calor.

Se pueden obtener pruebas de! papel que las plumas del manto representan en la fra{,'lnentacin contincnral en los bordes continentales pasivos, antiguos puntOS de ruptura. En varias regiones de ambos lados del Atlntico, la ruptura con-tinental estuvo precedida por el ascenso de la corteza yerup-ciones masivas de lava basltica. Son ejemplos los basaltos de inundacin de Etendcka, al suroeste de frica, y la provincia basltica de Paran, en Suramrica (Figura 13. 17 A) .

- - --

Africa

---

/ .& Flgura 1J.17 Pruebas del papel que las plumas del manto pueden desempear en la ruptura continental. A. Relacin de las llanuras baslticas de Paran y Etendeka con el punto caliente de Tristn da Cunha. B.localizacin de estas llanuras baslticas hace 130 millones de aos, justo antes de que empezara a abrirse el Atlntico ~r.

J84 e A P T UL o , 3 8o:Ies divergentes: origen y evolucin del fondo ocenko

H ace unos 130 millones de aos, cuando Suramri-ca y frica estaban unidas en una sola masa continental, las grandes erupciones de lava produjeron una gran lla-nura bas.ltica continental (Figura 13. 178). Poco despus de este acontecinento, el Atlntico sur empez a abrir-se, separando la provincia bas.ltica en lo que ahora son las llanuras baslticas de Etendeka y Paran. A medida que creca la cuenca ocenica, el tallo de la pluma produjo una hilera de montes submarinos a cada lado de la dorsal re-cin fonnada (Figura 13.17A). La zona acmal de actividad del pLlnto caliente se centra alrededor de la isla volcnica de Tristn da Cunha, que se encuentra sobre la dorsal Ccntroatlntica.

Se cree que hace unos 60 millones de aos otra plu-ma del manto inici la separacin de GroenIandia del nor-te de Europa. Las rocas volcnicas asociadas con esta ac-tividad se extienden desde el este de Groenlandia hasta Escocia. En la actualidad el punto caliente asociado con este acontecimiento se encuentra debajo de Islandia.

A partir de estos csrudios, los gelogos han con-cluido que las plumas del manto han desempeado un pa-pel en el desarrollo de al menos algunos rifes continenta-les. En estas regiones, la ruprura empez cuando una pluma caliente del manto alcanz la base de la li toSfera y provoc el abombamiento y la debilitacin de la corteza supra}'

En muchos puntos la litosfera ocenica es ms den-sa que la astenosfera subyacente y, por tanto, se hundir cuando se d la oportunidad. Por el (:ontrario, la litosfera con cortC7..3 continental es demasiado ligera para subdu-Or. Cuando una masa continental forma parte de una pla-ca ocenica en subduccin, es arrastrada hacia la fosa. Al final, entra en la fosa y tapa el sistema, provocando el cese de la subducn.

Por qu la litosfera ocenica subduce? El proceso de la subduccin de placas es complejo, y el destino fina l de las placas subducidas es todava objeto de debate. Lo que se conoce con cierta seguridad es que una capa de litosfera ocenica subduce porque su densidad to-tal es mayor que la del manto subyacente. Recordemos que cuando a lo largo de una dorsal se forma corteza oce-nica, sta es caliente y ligera, lo cual hace que la dorsal se eleve por encima de las cuencas ocenicas profundas. No obstante, a medida que la litosfera ocenica se aleja de la dorsal, se enfra y se engrosa. Despus de alrededor de 15

Destruccin de la litosfera ocenica 385

... Figura 13.18 lIustr6Ci6n de cmo la retirada, o .. ro!lback,., de la fosa produce fucrus de succin que se cree que contribuyen a la fragmentacin de un continente.

millones de aos, una capa ocenica tiende a ser ms den-sa que la astenosfera que la aguanta. En algunas partes del Pacfico occidental, una porcin de la litosFera ocenica tiene casi 180 millones de aos de antigedad. Se trata de la parte ms gruesa y d ensa de los ocanos actuales. Las placas en subduccin de esta regin descienden tpica-mente a ngulos prximos a los 90 grados (Figura 13. 19A). Los puntos en los que las placas subducen a estos ngulos tan indinados se encuentran en asociacin con las fosas de las Tonga, las Marianas y las Kuriles.

Cuando un centro de expansin est situado cerca de una zona de subduccin, la li tosfera ocenica es tO-dava joven y, por tanto , caliente y ligera. Por tantO, el ngu lo de descenso de estas placas es pequeo (Figura 13.1 98 ). Incluso es posible que una masa continenta l monte sobre la litos fera ocenica antes de que es ta lti-ma se haya enfriado lo suficiente como para subducir realmente. En esta situacin, la capa pued e flotar tantO que, en lugar de hundirse en el manto, se mueve hori-zontalmente por debajo de un bloque de litosfera con-tinenta L Este fe nmeno se denomina subduccin flo-

J86 e A p r T UL o 1 ] Borde!; divergentes: Ofigen y evolucin del fondo ocenico

"' .........

A

B.

... Rg"r. n .2O El ngulo al que desciende la litosfera ocenica hacia la astenosfera depende de su densidad. A. En algunas partes del pacfico la litosfcra es antigua pues tiene ms de 160 millones de aos y, en general, de!iciende hacia el manto a ngulos prximm a los 90 grados. B. la litosfera ocenica joven est caliente y flota; por tanto, tiende a subducir con un ngulo pequeo.

t anteo Se cree que las placas ligeras acaban hund indo-se cuando se enman suficientemente y su densidad au-menta.

Es importante observar que es el mnnto Iitosftfrico, si-tuado debajo de la corteza ocenica, el que conduce la sub-duccin. Incluso cua ndo la corteza ocenica es ba. .. tante antigua, su densidad es de 3,0 glanl , que es una densidad menor que la de la astenosfera subyacente, con una den-sidad de alrt'edor de 3,2 g/cm1. La subduccin se pro-duce slo porque el manto li tosfnco fro es ms denso que la astenosfera ms clida.

En algunos puntOS, la con eza ocenica es inusual-mente gruesa porque contiene una cadena de montes sub-marinos. Aqu la litosfera puede tener la cantidad sufi-ciente de material de la corteza y, por tanto, la suficiente flotabiLidad, para impedir o al menos modificar la sub-duccin. sta pareccser la situacin en dos zonas a lo lar-go de la fosa de Pero-Chile, donde d ngulo de inclina-dn es bastante pequeo: alrededor de lOa 15 grados. Los ngulos bajos suelen tener como consecuencia una fuerte interaccin entre la capa descendente y la placa supra~-

ceme. Por consiguiente, estas regiones experimentaL. grandes y frecucmcs terremotos.

Se ha detenninado que las unidades dc cortez.a ocei nica inusualmente gruesas, cuyo grosor supera los 30 I.J.-lmctros, probablemente no subducirn. Un ejemplo es b llanura de OntongJ ava. que es una llanura basltica occi ruca gruesa situada en el Pacfico occidental. Hace unos_ millones de aos, esta llanura alca nz la fosa que const-tua el lmite entre I ~ placa del Pacfico en subduccin "f la placa Australiano-Indica suprayacente. Aparentemen~ demasiado ligera para subducir, la llanura de OntongJaT'l obstruy la fosa e interrumpi la subduccin en este puc-too Consideraremos lo que acaba pasndoles a estOS frag-mentos de la corteza que son demasiado ligeros para sub-ducir en el ca ptulo siguiente.

Placas en subduccin: la desaparicin de una cuenca ocenica Media nte las anomalas magnticas y las zonas de frac-tura del fondo ocenico , los gelogos empezaron a rc-construir el movimiento de las placas durante los ltimOi 200 millones de aos. A partir de este trabajo, descu-brieron que algunas panes, o incluso la totalidad de las cuencas ocenicas, han sido destruidas a lo largo de lb zonas de subduccin. Por cjemplo, obsrvesc que, du-rante la fragmentacin de Pangea que se muestra en la Figura 2.A. la placa Africana rOta y se mueve hacia el no rte. AJ final , el borde septentrional de frica colisio-na con Eurasia. Durante este acontecimiento, el suelo del ocano intemledio de Tetis fue consumido casi por com-pleto en el manto, dejando atrs slo un pequeo restO: el mar Mediterrneo.

Las reconstrucciones de la fragmentacin de Pangea tambin ayudaron a los investigadores a comprender la desaparicin de la placa de Faralln, una gran placa oce-nica que haba ocupado gran pane de la cuenca del Pac-fico oriental. Antes de la fragmentacin, la placa de Fara Iln, junto con una o dos placas menores, se encontraban en el lado oriental de un centro de expansin situado cer-ca del centro de la cuenca del Pacfi co. Un resto actual de este centro de expansin, que gener las placas de Faralln y del Pacfico, es la dorsal del Pacfico oriental.

Hace unos 180 millones de aos, el continente ame-ricano empez a ser impulsado en direccin oeste po r la expansin del fondo ocenico del Atlntico. Por tanto. los lmites convergentes de placa que se fonnaron a lo lar-go de las costas occidentales del none }' el sur de Amri-(";l migraron de manera gradual hacia el oeste en relacin con eJ centro de expansin situado en el Pacfi co. La pla-ca de Faralln, que subduca por debajo del continente americano ms rpidamente de como se generaba, se hizo cada vez ms pequea (Figura 13.20). A medida que dis-

~ura y cielTe de cuencas ocenicas: el delo del supercontinente )87

Falta de la Reina Char10ta Falla de la Reina Char10ta

PI"", da F81aJl6n

Placa Pacifica

Placa Norteamericana

Placa de Faralln

Placa Pacifica

Placa Nortaamericana

Zona de oubducdn

Placa Norteamericana

.... do""'_ Placa Pacifica

_ do """'- + A. Hace 56 millones de anos B. Hace 37 millones de at\os C. En la actualidad .. Figura n .2O Ilustracin simplificada de la desaparicin de la placa de Faralln, que haba estado situada a lo largo del borde occidental del continente ameriCilIlO. Puesto que la ~ubduccin de la placa de Fara lln era ms rpida que su generacin, se hizo cada vez ms pequea. los fragmentos restantes de la plsaa de Faralln, que habfa sido enorme, son las placas de Juan de Fuca, de Nazca y de Cocos.

minuia su superficie, se rompa en fragmentos ms pe-queos, algunos de los cuales subdujeron por completo. Los fragmentos restantes de lo que haba sido la enonne placa de Fara lln son ahora las placas de J u:m de Fuca, de Cocos y de Nazca.

Confonne la placa de Faral1n se encoga, la placa del Pafico se agrandaba, invadiendo las placas americanas. Hace alrededor de 30 millones de aos, una seccin de la dorsal del Pafico oriental cosion con la rona de subduc-cin que antes se h aba extendido en la costa de California (Figura 13.20B). C uando este centro de expansin subdu-jo hacia el inte rior de la fosa de California, estaS estructuras se destru} eron mutuamente y fueron sustituidas por un sistema de fa llas transfonnantcs recin generado que da ca-bida al movimiento diferencial entre las placas de Nortea-mrica y el Pafico . A medida que la dorsal subdua ms, el sistema de faUas transfonnantes, que ahora llamamos fa lla de San Andrs, se propagaba a travs del oeste de Ca-lifornia (Figura 13 .20). Ms al norte, un acontecimiento si-milar gener la faUa transfonnante de la Reina C harlora.

Por consigillente, gran pane del borde actual entre las placas del Pa fico y de Norteamrica se extiende a lo largo de las faIJas transfonnanres situadas en el interior del continente. En Estados Unidos (excepto Alaska), la nica parte restante del extenso borde convergente que antes se extenda a todo lo largo de la costa occidental es la zona de subduccin de Cascadia. Am, la subduccin de la pla-ca de Juan de Fuca ha generado los volcanes de la cordi-llera Cascade.

En la actualidad, el extremo meridional de la fal1a de San Andrs conecta con un centro de expansin joven

(una extensin de la dorsal del Padfico oriental) que ge-nero el golfo de California. A causa de este cambio en la geometra de la placa, la placa del Pafico ha capturado un fragmento de Norteamrica (la pennsula Baja) y la est transportando en direccin noroeste hada Alaska a una velocidad aproximada de 6 centmetros anuales.

Apertura y cierre de cuencas ocenicas: el ciclo del supercontinente

Bordes divergentes Pangea: formacin y fragmentacin

de un supercontinente Los gelogos estn seguros de que la tectnica de placas ha acruado durante los ltimos 2.000 mi llones de aos y quiz incluso durante ms tiempo. Las preguntas que se plantean son: ofCQu haba antes de Pangea? y ofCQu de-para e l futuro? Pangea fue el supercontinente ms re-ciente, pcro no el (mico que existi en el pasado geolgi-co. Podemos tener alguna nocin de qu haba antes de Pangea si observamos ms detenidamente el destino de este supcrcontinentc.

Recordemos que Pangea empe-L a fragmentarse hace unos 180 millones de aos y que los fragmentos todava se estn dispersando en la actualidad. Los fragmentOS de la corte7.3 procedentes de la fragmentacin de Pangea ya han empezado a unirse de nuevo para fonnar un nuevo supcr-continente, como demuestra la colisin de India con Asia. La idea de que la ruptura y la dispersin de un superconti-

388 e A p f TU L o 1 3 Bordes divergentes: origen y evolucin del fondo ocenico

nente va seguida por un largo perodo durante el eual los fragmentos se renen de manera gradual en un nuevo su-percontinente con una configuracin distinta se denomina ciclo supercontinental. Observaremos la fragmentacin de un supercontineme anterior y su reunin en Pangea como una manera de examinar el ciclo supercontinemal.

Antes de Pangea Los movimientos de placas que provocaron la fragmenta-cin y la dispen.in de Pangca estn bien documentados. Las fechas en las que los fragmentos individuales de COr-teza se separaron los unos de los otros pueden calcularse a partir de las anomalias magnticas que quedaron en el fondo ocenico recin formado. Sin embargo, esta tcni-ca no puede emplearse para reconstruir acontecimientos ameriores a la fragmentacin de Pangea porque gran par-te de la eOne7..3 oc'Cnica anterior a este perodo de tiem-po ha subducido. No obstante, los gelogos han podido reconstruir las posiciones de los continentes en perodos anteriOres utilizando los caminos aparentes de migracin de los polos, los datos paleoclimticos y las estructuJ'3S ge-olgicas antiguas coincidentes, como los cinturones mon-taosos y las formaciones rocosas.

El supercontincnte bien documentado ms antiguo, Rodinin, se form hace unos 1.000 millones de aos. Aun-que todava se est investigando su reconstruccin, est claro que Rodirua tena una configuracin muy distinta a la de Pangea (Figura 13.21A). DUf3flte el perodo com-prendido entre los 750 y los 550 millones de aos, este su-percontinente se separ y los fragmentos se dispersaron. Algunos de los fragmentos acabaron reunindose y pro-dujeron una gran masa continental situada en el hemisfe-rio sur y Llamada GmUJw01U1. Gondwana estaba formada principalmente por lo que en la actualidad son Suramri-ca, hica, India, Australia y la Antrtida (Figura 13.218). Tambin se fonnaron otros tres fragmentos continentales menores cuando Rodinia se separ; Lnurentia (Nonea-mrica y Grocnlandia), Siherin (Asia septentrional) y Hn/-ti(Jl. (Europa noroccidentaJ). Despus, un pequeo frag-mento denominadoAvaJonia (Inglaterra y parte de Francia y Espaa) se separo de Gondwana. Los continentes de Laurentia, Siberia, BaItica y Avalorua empezaron a coli-sionar hace alrededor de 430 milJones de aos y formaron una masa continental situada sobre el ecuador, mientras que el continente meridional de Gondwana pcrmanecia sobre el polo Sur (Figura 13.2 1 C).

Pangea empez a tomar forma durante los 100 mi-llones de aos siguientes, a medida que Gondwana lru-

El ciclo supcroontinent:ll a veces se denomina rirlo ik Wilron en me moria de jo TU7,o Wilson, que describi por primera vez. la apcrtuTa y el cierre de UM cuenca pt'OfOQtlimica.

graba hacia el norte y colision con Laurentia y 8altia. Confonne el supercontinente en desarrollo se desplazaba hacia el norte, fragmentos menores se aadieron a Eura sia (Baltica y Sibcria) y Suramrica se incrust en Norte-amrica (Laurentia). Hace unos 230 millones de aos, el supercontinente de Pangea estaba casi completamen~ formado (Figura 13.2 1D). (Varios bloques de la corte7..3. que hoy constituyen gran pan e del sureste de Asia, nun ca formaron parte de Pangea.) Antes incluso de que sla tectnica de placas en el futuro Los gelogos tambin han extrapolado los movimientos de las placas actuales en el futuro. En la Figura 13.22 se ilustra dnde pueden estar las masas continentales terrCS tres dentro de 50 millones de aos si los movimientos ac-tuaJes de las placas persisten durante este intervalo de tiempo.

En Nortcamrica observamos que la pennsula Baja y la porcin del sur de California situada al oeste de la fa lla de San Andrs se desli7..arn ms all de la placa Nor-teamericana. Si ('Sta migracin hacia el none se produce. Los ngeles y San Francisco se cruzarn en unos 10 mi-llones de aos, y dentro de aproximadamente 60 millones de aos Los ngeles empezar a descender hacia el inte-rior de la fosa de las AJeutianas.

Si frica contina en un camino hacia el norte, co-lisionar con Eurasia, cerrar el Mediterrneo y dar iru-cio a un gran episodio de fonnacin de montaas (Figu-ra 13.22). En otras partes del mundo, Australia situar sobre el ecuador y, junto con Nueva Guinea, estar en una trayectoria de colisin con Asia. Entretanto, el none y el sur de Amrica empt;zarn a separarse, mientas que los ocanos Atlntico e ndico continuaf".n creciendo a ex-pensas del ocano Pacfico.

Unos pocos gelogos han especulado incluso sobre la naturaleza del globo dentro de 250 millones de aos. Como se muestra en la Figura 13.23, el prximo super-continente se formar como consecuencia de la subduc-cin del rondo del ocano Atlntico, que provocar la ca-lisin de las dos Amricas con la masa continental de Elll'3sia y frica. El posible cierre del ocano Atlntico viene respaldado por un acontecimiento similar cuando el Protoatlntico se cerr y form las montaas Apalaches y Calednicas. Durante los prximos 250 millones de aos, Australia tambin est destinada a colisionar con el sures-te asitico. Si este escenario es preciso, la dispersin de Pangea acabar cuando los continentes se reorganicen en el siguiente supe rcontinente.

Apertura y cierre de weocas ocenkas: el cido del supen:ontinente 389

A. Hace 600 millooes de aos

B. Hace 510 millones de afios

390 e A p r TU L o 1 3 Bordes divergentes: origen y evolucin del fondo ocenico

-Eurasia

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frica

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... Figura 11.22 El mundo tal como ser d entro de 50 millones de aos. (Modificado segn Robert 5. Oietz, John C. Holden, C. Seotese y colaboradores.)

'r I Amn I deIN~ ,

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frica / , ,( ~ ~ , ) /jJ n

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--... Figura 1 J.23 Reconstruccin de la Tierra ta l como ser dentro de 250 millone$ de anos. (Modf icado segn C. Scolese y colaboradores.)

Tales proyecciones, aunque son interesantes, deben observarse con un escepticismo considerable porque mu-chas suposiciones deben ser correctas para que estOS acon-tecimientos sucedan como se acaba de describir. Sin em-bargo, los cambios igualmente profundos en las fonnas y

las posiciones de los continentes ocurrirn sin duda du-rante muchos centenares de millones de aos en el furu-ro. S6lo despus de que se haya perdido mucha ms can-tidad del calor intern o de la TIerra cesar el motor que produce los movimientos de las placas.

Resumen )91

Resumen

J batillletTll ocetinka sr d~urmina mediante erosul1dns y SQtUfr de haz 1mltipk, que rebotan seales snicas en el fondo ocenico. Los receptores, cuya base se encuen-tra en los barcos, registran los ecos reflejados y miden con precisin el meMo de tiempo transcurrido en-tre las seales. Con esta Uonnacin, se calculan las pro fundidades ocenicas y se dibujan mapas de la to-pografa del fondo ocenico. Recientemente, las medi-ciones por Siltlite de la superficie ocenica han aadido datos para cartografiar las esrrucruras del fondo oce-ruco.

Los oceangrdfos que estudian la topografia de las cuencas ocenicas han defin ido tres unidades princi-pales: bJsmrgenl'S rontmmtaks, las cuencas ocu;l/ims pro-fimdos y las donnles oceJniclJS (centroocetinicas).

Las zonas que constituyen un margen cuntillental pasi-vo son la plataforma continental (wla superficie sumer-gida de pendiente sua~ e que se extiende desde la lnea de costa hacia las cuencas ocenicas profundas); el ta-lud amtinental (el borde verdadero del continente, con una escarpada pendiente que va desde la plataforma continental hacia las aguas profu ndas), y, en regiones donde no existen fosas, el talud continental relativa-mente escarpado se une con una unidad con inclina-cin ms gradual conocida como pie de tallld. El pie de L11ud consiste en sedimentos que se han desplazado pendiente ahajo desde la plataforma continental has-ta el suelo del fondo ocenico.

Los 1IUrgents rontinemales activos estn localizados fun-damentalmente alrededor del ocano Pacfico en ro-nas donde el borde anterior de un continente se su-perpone a la litosfera ocenica. En estos lugares, los sedimentos arrancados de la placa ocenica descen-dente se unen con el continente para fonnar una acu-mulacin de sedimentos denominada prisma de ncrc-dn. Un margen continental activo tiene en breneral una platafornu continental estrecha , que se convier-te gradualmente en una fosa ocenica profunda.

Las cuencas ocenicas profundas se encuentran entre el margen continental yel sistema de dorsales centroo-cenicas. Se incluyen en ellas las fosas sulmwriJ/flS (es-trechas depresiones alargadas que son las porciones ms profundas del ocano y que se encuentran donde las placas de corteza ocenica descienden de nUI!\O al manto); las IltmurllS abisales (se cuentan entre los luga-res ms planos que existen sobre la TIelTIl y consisten en gruesas acumulaciones de sedimentos que fueron

--

apiladas sobre porciones irregulares del fondo oceni-co por las corrientes de turbidez); los 1Itcmes submnrmos (picos volcnicos situados sobre el fondo ocenico, que se originan cerca de las dorsales ocenicas o asociados a puntos calientes volcnicos), y las III1111/ras ocelnicas (grandes provincias baslticas dc inundacin pareci-das a las que se encuentran en los continentes).

Las dorsales ocen;C/JS (centroocell1icas), puntos de ex-pansin del fondo ocenico, se encuentran en los prin-cipales ocanos y representan ms del 20 por ciento de la superficie terrestre. Constituyen, por supuesto, los rasgos ms prominentes de los ocanos, pues forman una prominencia casi continua que se eleva de 2 a 3 ki-lmetros por encima del fondo de las cuencas oce-.ini-caso Las dorsales se caracterizan por una fXJsicin ele-vndo, U7/a frncturacin notahle y estrluturas volniniclJS que se han desarrollado en la corteza ocenica recin formada. La mayor pane de la actividad geolgica asociada con las dorsales se produce a lo largo de una estrecha regin localizada en la cresta de la dorsal, denominada Z01Ul de rift, donde el magma de la aste-nosfern asciende hasta crear nuevos fragmentos de corteza ocenica . La topografa de los distintos seg-mentos de la dorsal ocenica es controlada por la ve-locidad de expansin del fondo ocenico.

La nueva corteza ocenica se fonna de una manera continua por el proceso de expansin del fondo oce-nico. La corteza superior est compuesta por lovlJS nl-11lohadiJlndas de composicin basltica. Debajo de esta capa hay numerosos diques interconectados (cllpa de diques) por debajo de los cuales se extiende una capa gruesa de gabros. La secuencia entera se denomina complejo oftolitico.

El desarrollo de una nueva cuenca ocenica empieza con la fonnacin de un rift amtmental parecido al rift de frica oriental. En las localidades donde la ruptu-ra contina, se desarrolla una cuenca ocenica joven y estrecha, como el mar Rojo. Al final , la expansin del fondo ocenico crea una cuenca ocenica limitada por bordes continentales parecidos al actual ocano Atln-tico. Se han propuesto dos mecanismos de ruptura continental: las plumas de roca caliente que ascienden de la profundidad del manto y las fuerzas que surgen a partir de los movimientos de las placas.

La litosfera ocenica subduce porque su densidad total es mayor que la de la astenosfera subyacente. La subduc-cin de la litosfera ocenica puede provocar la destruc-

392 e A p f TU L o 1 3 Bordes divergentes: origen y evolucin del fondo ocenico

cin de algunas partes, o inclU'iO la tOtalidad, de las cuen-cas ocenicas. Un ejemplo clsico es la placa de Faralln, cuya mayor parte subdujo por debajo de las placas ame-ricanas a medida que estaS se desplazaban hacia el oeste debido a la expansin del fondo ocenico del Atlntico.

La ruptura y la dispersin de un supercontinente sc-guidas por un largo perodo durante el que los frag-mentos sc renen de manera gradual en u n nuevo su-percontinente con una configuracin distinta, !te denomina de/o superrrmtinentlll

Preguntas de repaso -----

1. Suponiendo que la velocidad media de las ondas so-noras en el agua sea de 1.500 metros por segundo, detennine la pronmdidad del agua si la seal envia-da por una ecosonda necesita 6 segundos para gol-pear el fondo y volver al aparato de registro (villse Figurn 13.1).

2. Describa cmo los satlites que orbitan alrededor de la Tierra pueden detenninar las CStrUcturas del fon-do ocenico si no pueden observarlas dirtttamente bajo varios kilmetros de agua marina.

3. Cules son las tres principales provincias topogr-ficas del fondo ocenico?

4. Enumere las tres estruCturas principales que com-prenden un margen continental pasivo. Cul de estas estructuras se considera una extensin inundada del continente? CuJ tiene la pendiente ms escarpada?

S. Describa las diferencias entre los mrgenes conti-nentales activos y pasivos. Asegrese de incluir cmo varias caractersticas los relacionan con la tec-tnica de placas y d un ejemplo geogrfico de cada tipo de margen .

6. Por qu son ms extensas las llanuras abisales en el fondo del Atlntico que en el del Pacfico?

7. Cmo se fon na un 1mmte mbmm'ino con la cspide plana o guyot?

8. Describa brevemente el sistema de dorsales ocenicas.

9. Aunque las dorsales ocenicas pueden elevarse tan-to como algunas montaas continentales, en qu se diferencian ambas estructuras?

10. Cul es el origen del magma para la expansin del fondo ocenico?

11. Cul es la razn principal de la elevada altura del sis-tema de dorsales ocenicas?

12. Cmo altera el metamorfismo hidrotennal las ro-cas baslticas que componen el fondo ocenico? Cmo se modifica el agua marina durante este proceso?

13. Qu es una fumarola ocenica? 14. Compare y contras te un centro de expansin lento como la dorsal Centroatlntica con una que exhiba una mayor velocidad de expansin, como la dorsal del Pac-fico oriental.

15. Dcs

dorsal ocenica ecosonda fosa ocenica profunda fumarola ocenica guyot llanura abisal

llanura ocenica margen continental margen continental activo margen continental pasivo monte submarino

perfil de reflexin ssmica pie de taJud plataforma continental prisma de acrecin rift continental

Recursos de la web 393

sonar

subducrin flotante talud continental valle de rift zona de rift

Recursos de la web

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CAP TULO 14

Bordes convergentes: formacin de las montaas y evolucin de los continentes Formacin de las montaas Convergencia y subduccin de placas

Principales estructuras de las zonas de subduccin

Dinmica en las zonas de subduccin

Terranes y formacin de montaas La naturaleza de los terranes Acrecin y orognesis

Montaas de bloque de falla Provincia Basin and Range

Subduccin y formacin de montaas

Movimientos verticales de la corteza Isostasja

Arcos insulares Formacin de montaas a 10 largo

de los bordes de tipo andino Sierra Nevada y las sierras litorales

Colisiones continentales Himalaya Apalaches

Conveccin del manto: un motivo del movimiento vertical de la corteza

Origen y evolucin de los continentes Los primeros continentes de la Tierra Cmo crecen los continentes

395

396 e A p f TUL o 1 4 Bordes convergentes: formacin de las montaas y evolucin de los continentes

L as montaas son, a menudo, estructuras espectaculares que se elevan de una manera abrupta por encima del te-rreno circundante. Algunas aparecen como masas ais-ladas; el cono volcnico Kilimanjaro, por ejemplo, se yergue casi a 6.000 metros por encima del nivel del mar, y contempla desde lo alto las extensas praderas de frica oriental. Otros pi-cos forman parte de extensos cinturones montaosos, como la cordillera Americana, que transcurre casi sin interrupcin desde la Patagonia (Sudamrica) hasta Alaska, abarcando las monta-as Rocosas y los Andes. Cadenas como el Himalaya muestran picos jvenes extremadamente altos que siguen ascendiendo todava mientras que otras, entre ellas los Apalaches del este de Estados Unidos, son mucho ms antiguas y han sido erosio-nadas muy por debajo de sus altitudes originales.

Muchos de los principales cinturones montaosos muestran signos de enormes fuerzas horizontales que han plegado, fa llado y, generalmente, deformado grandes sec-ciones de la corteza terrestre. Aunque los estratos plegados y fallados contribuyen al aspecto majestuoso de las montaas, gran parte del mrito de su belleza debe atribuirse a la me-teorizacin, los procesos gravitacionales y a la accin de la erosin producida por las corrientes de agua y por el hielo gla-ciar, que esculpen esas masas levantadas en un esfuerzo in-terminable por rebajadas hasta el nivel del mar.

En este captulo, examinaremos primero la naturaleza de las montaas y los mecanismos que las generan. l uego consideraremos la relacin entre la formacin de las monta-as y la formacin y la estructura de la corteza continental.

Fonnacin de las montaas

Bordes convergentes ~ Introducci n

Se formado de montaas durante el pasado geolgico re-ciente en varios lugares del mundo. Los cinturones jve-nes montaosos abarcan la cordillera Americana, que transcurre a 10 largo del ma'gen oriental del continente Americano desde el cabo de Hornos hasta Alaska e inclu-ye los Andes y las montaas Rocosas; la cadena Alpina-Hi-malaya, que se extiende desde el M editerrneo hasta el norte de India e lndochina, atravesando Irn, y los terre-nos montaosos del Pan.co oriental, que comprenden ar-cos de islas volcnicas como Japn, Filipinas y Sumatra. La mayora de esos jvenes cinturones montaosos se fonn en los ltimos 100 millones de aos. Algunos, entre ellos el Himalaya, empezaron su crecimiento hace tan slo 45 millones de aos.

Adems de estos cinturones montaosos jvenes, existen tambin en nuestro planeta varias cadenas monta-osas foonadas durante el Paleozoico y el Precmbrico. Aunque esas estructuras ms antiguas estn profunda-mente erosionadas y son topogrficamente menos pro-minentes, poseen claramente los mismos rasgos estructu-

rales encontrados en las montaas ms jvenes. Los Apa-laches al este de los Estados Unidos y los Urales en Rusia son ejemplos clsicos de este grupo de cinturones monta-osos ms antiguos.

Durante las ltimas dcadas, los gelogos han apren-dido mucho de los procesos tectnicos que generan mon-taas. El trmino asignado a los procesos que producen colectivamente un cinturn montaoso es el de orogne-sis (oros = montaa; genesis = llegar a ser). Algunos cin-turones montaosos, incluidos los Andes, estn formados predominantemente por lavas y derrubios volcnicos que fueron expulsados a la superficie, as como de cantidades masivas de rocas