Geotectónica 2014 (U.B.A.) TP N° 6 1

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GEOTECTONICA TRABAJO PRACTICO N° 6

FLUJO TÉRMICO Objetivos: Análisis de una región determinada, en base a relaciones de gradientes de temperatura, conductividad térmica y flujo calórico. Ver magnitudes de flujo calórico y analizar su variación en función del tiempo. LITOSFERA OCEÁNICA

La litosfera oceánica presenta poca variación composicional, indicando que es composicionalmente homogénea. Está compuesta principalmente por rocas ultrabásicas mantélicas y por una delgada corteza basáltica, con ~10 km de espesor. Contiene muy pocos elementos radiactivos y su productividad calórica es muy baja. La litosfera oceánica es creada en las dorsales oceánicas; y a medida que nos alejamos de ellas la litosfera se enfría, se contrae, se engrosa y aumenta su edad.

Figura 1: evolución temporal de una geoterma oceánica. La litosfera oceánica inicialmente se enfría rápido, como se desprende de la importante diferencia entre la geoterma correspondiente a una litosfera de 0,5 Ma y las correspondientes a litosferas de 25 y 50 Ma, respectivamente. Si consideramos períodos de tiempo más largos, se alcanza un estado térmico estacionario (obsérvese la similitud entre las geotermas correspondientes a litosferas oceánicas de 100 y 150 Ma). Hasterok 2005

Figura 2: A) Flujo térmico del fondo oceánico en función de la edad. B) Batimetría del fondo oceánico en función de la edad. C) Batimetría del fondo oceánico en función del flujo térmico. Hasterok et al. 2005

EJERCICIO 1: A partir de la observación de los gráficos de la figura 2 determine:

a) Cuál es el rango de edades que presenta mayores diferencias en batimetría y flujo térmico?.

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b) Cuál es el flujo térmico promedio de una litosfera oceánica que se encuentra en estado térmico estacionario?,

c) Cuál es la edad mínima aproximada que debería tener una litosfera oceánica para encontrarse en estado térmico estacionario?.

LITOSFERA CONTINENTAL

La litosfera continental difiere considerablemente de la litosfera oceánica, en promedio su composición es mucho más félsica. Presenta importantes variaciones composicionales laterales, indicando que es composicionalmente heterogénea, conteniendo importantes cantidades de elementos radioactivos como U, Th y K. Estos elementos generan calor, y la cantidad de calor producido por segundo por un metro cúbico de roca es llamado productividad calórica. La productividad calórica de la corteza continental es mucho mas elevada que la de la litosfera oceánica (~ un orden de magnitud mayor) y disminuye exponencialmente con la profundidad.

Mientras las geotermas oceánicas varían en función de la edad del fondo oceánico, las geotermas continentales no presentan correlación con la edad de las rocas. El parámetro más importante en el caso de las geotermas continentales es el flujo térmico superficial.

Figura 3: a) Geotermas correspondientes a litosfera continental, calculadas considerando valores de flujo térmico superficial de entre 40 y 100 mW/m2. b) Topografía de diferentes provincias tectónicas norteamericanas en función del flujo térmico superficial. Hasterok 2005

EJERCICIO 2:

a) compare la correlación entre elevación y flujo térmico para el caso de la litosfera continental vs. el caso de la litosfera oceánica. Explique y fundamente los motivos de las diferencias observadas.

b) Compare las geotermas continentales con las geotermas oceánicas. Explique las causas de las diferencias observadas.

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Figura 4: Mapa donde se observa la topografía de los continentes y la batimetría de los océanos (GEBCO). Se encuentran graficados los valores de flujo térmico medidos en los océanos (http://www.heatflow.und.edu/index.html) base de datos de flujo térmico internacional.

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c) Correlacione valores elevados y bajos de flujo térmico con rasgos oceánicos importantes. Fundamente dichas correlaciones.

En la figura 5 de la izquierda, se observa el mapa topográfico de los Andes Centrales, donde la placa de Nazca subducta debajo de América del Sur. Como consecuencia de dicha subducción se encuentran, de Oeste a Este: 1: antearco, 2: arco magmático actual, 3: Altiplano, 4: Puna, 5: Cordillera Oriental, 6: Sierras Subandinas, 7: Sistema de Santa Bárbara y 8: Chaco.

En la figura 5 de la derecha, se observa: el arco magmático que se encuentra activo (triángulos rojos: volcanes) y debajo del Altiplano sur y de la Puna a profundidades mid corticales se encuentra una zona de fusión parcial. En superficie, y coincidiendo con la extensión areal de dicha zona de fusión parcial se observa una de las provincias ignimbríticas de mayor volumen a nivel mundial (Sombreado en color rosa: ignimbritas).

Figura 5: Izquierda: mapa topográfico de los Andes Centrales. Derecha: el arco magmático.

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Figura 6: Mapa topográfico (GTOPO30), donde se presentan los valores de flujo térmico superficial disponibles para los Andes Centrales (Springer y Foster 1998, Hamza et al. 2005).

EJERCICIO 3: sobre la base de las figuras 5 y 6 realizar el siguiente ejercicio:

a) Observar la distribución de los valores de flujo térmico.

b) Correlacionar dichos valores con las diferentes provincias tectónicas y características mencionadas anteriormente. Fundamente dicha correlación.

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