geodinámica interna: fenómenos ligados a la tectónica de...
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Geodinámica interna: Fenómenos ligados a la
tectónica de placas (I): Deformaciones corticales
Imágenes bajo licencia Creative Commons. Pliegue autor:Igancio Benvenut
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1. Esfuerzos y deformación
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Imagen de cordillera de dominio público, autor: Gorgo
Fuerzas de deformación
Las fuerzas que actúan sobre las rocas son: fuerzas no dirigidas (presión litostática) y dirigidas.
La presión litostática o confinante es una presión uniforme que actúa en todas las direcciones, su efecto es unacompactación o disminución general de volumen de la roca. Cuando por erosión disminuye esta presión, seproduce, de modo secundario, una descompresión de los materiales.
Dentro de las fuerzas dirigidas distinguimos:
- Distensión: Dos fuerzas alineadas, dirigidas en sentido divergente. Produce estiramiento sobre los materiales enque actúa.
- Compresión: Dos fuerzas alineadas, dirigidas en sentido convergente. Produce acortamiento sobre losmateriales en que actúa.
- Cizalla: Dos fuerzas de sentido convergente pero no alineadas.
Comportamiento de los materiales
Los materiales terrestres están sometidos constantemente a esfuerzos o fuerzas tectónicas.
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Para unas condiciones dadas de presión y temperatura, un material responde a la aplicación de unesfuerzo de la siguiente forma:
1- Deformación elástica(reversible). La deformación sufridaserá directamente proporcional alesfuerzo. En una gráficadeformación-esfuerzo este tramo esrecto, su ángulo define el coeficienteelástico del material.
2- Deformación plástica(irreversible), que crece más deprisaque el esfuerzo. En una gráficadeformación-esfuerzo este tramo escurvo (ante pequeños incrementos deesfuerzos le material se deformamucho).
3- Por último, llega un límite en que la deformación es rígida (rotura), rompiendo la continuidadoriginal de los puntos materiales
Recurso propio
Para saber más
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2. Estructuras a escala regional-local
Imágenes bajo licencia Creative Commons. (1) Estructura columnar, (2) Falla, (3) Pliegue (4) Pliegue autor:I. Benvenut;
Estudiaremos en detalle cada una de estas estructuras en función de la geometría de deformación resultante.Siguiendo este criterio distinguiremos:
1) Estructuras discontinuas (han alcanzado el punto de rotura):
Diaclasas
Fallas
Pliegues-falla
2) Estructuras continuas (deformación plástica):
Pliegues
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2.1. Diaclasas
Imágenes bajo licencia Creative Commons. Columnas basálticas; Diaclasas y falla, autor:Igancio Benvenut
Las diaclasas son fracturas sin deslizamiento relativo entre bloques. No se presentan nunca solas sino ensistemas complejos, que pueden dividir a las rocas en bloques regulares.
Las diaclasas se forman por esfuerzos distensivos o de cizalla. Pueden ser producidas por distintos procesos:
- A cambios diferenciales de volumen. Tal como ocurre con los basaltos columnares, (el enfriamiento de la lavaproduce fracturas de retracción -ver imagen de fondo de animación-).
- A la liberación de carga por erosión. En estos casos se produce una descompresión que da lugar a diaclasasparalelas a la superficie.
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La Calzada de los Gigantes es un área que contiene unas 40.000 columnas de basalto (originadopor un sistema hexagonal de diaclasas). Se encuentra en la costa nororiental de Irlanda. Fuedeclarada Patrimonio de la Humanidad en 1986, y Reserva Natural Nacional en 1987.
Su origen se encuentra en el enfriamiento de una colada de lava, a medida que la roca volcánica(basalto) va formándose disminuye su volumen y se forman prismas generalmente hexagonalescuya separación compensa la disminución de su volumen (disyunción columnar).
Imagen bajo licencia Creative Commons
Curiosidad
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2.2. Fallas
Imágenes bajo licencia Creative Commons. Dibujo de falla; estructura de fondo final; Falla de fondo, falla1, falla2, autor:Igancio Benvenut
Analiza la animación superior y contesta las distintas cuestiones que se plantean.
AV - Reflexión
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Una falla es una fractura con deslizamiento entre los bloques fracturados.
Elementos de una falla
- Plano de falla. Es la superficie de rotura a partir de la cual se produce el movimiento
- Salto de falla. Corresponde con el desplazamiento relativo de los bloques.
- Labios de falla. Son los dos bloques que separa el plano de falla. Dependiendo de si se utiliza un criteriotopográfico o geométrico reciben distintos nombres:
Criterio topográfico: según el cual distinguimos labio levantado y hundido. En el caso de desplazamientoshorizontales no se puede distinguir uno de otro.
Criterio geométrico: se basa en la posición del bloque respecto al plano, si se encuentra encima de élrecibe el nombre de labio superior, si se encuentra debajo, labio inferior.
Clasificación de fallas
- Falla Normal. El labiosuperior desciende a favordel plano, pasando a ser ellabio hundido. El labioinferior corresponde con ellabio levantado.
Las fallas normalessuponen un estiramiento,producido por fuerzasdistensivas.
- Falla inversa. El labiosuperior asciende por elplano de falla, pasando aser el labio levantado. Ellabio inferior correspondecon el labio hundido.
Las fallas inversas suponenun acortamiento, producidopor fuerzas compresivas.
Un caso especial de fallasinversas son las que seproducen sobre pliegues. Siel esfuerzo es grande, elpliegue (hasta ese momentodeformado plásticamente)se fractura produciéndoseun pliegue-falla(combinación decomportamiento plásticomás rígido).
- Fallas de desgarre. Sonproducidas por esfuerzos de cizalla. No existe movimiento en vertical sólo en horizontal (un bloque se deslizarespecto a otro) Podemos distinguir dos casos, en función del movimiento relativo:
Fallas dextrosas. El labio opuesto se mueve hacia la derecha.
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En ocasiones el plano de falla puede quedar expuesto al exterior mostrándose como unasuperficie pulida y muy brillante debido a vitrificación de su superfice (el calor provocado por elrozamiento funde la roca además de pulirla).
Sobre dicho plano también es frecuente encontrar estrías que indican el movimiento relativo entrelos bloques.
Imagen bajo licencia de Creative Commons, autor:Igancio Benvenut
Curiosidad
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2.3. Pliegues
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Imágenes bajo licencia Creative Commons. Pliegue de fondo; Dibujo de pliegue, autor: Brews ohar; Pliegue sobre montaña. autor:Igancio Benvenut
Son ondulaciones producidas por esfuerzos compresivos.
Elementos de un pliegue
Para definir los elementos de un pliegue vamos a partir de un estrato no deformado (capa horizontal) y vamos aconsiderarlo como un plano. Al plegarse se transforma en una superficie curva más o menos regular, que en cadapunto presenta un grado de curvatura. Sobre él vamos a situar los distintos elementos:
- Flancos. Las partes de un pliegue a un lado y otro de la charnela reciben el nombre de flancos.
- Plano axial. Plano que contiene todas las líneas de charnela y corta el pliegue en sus dos flancos.
- Charnela es el lugar donde se produce la curvatura del pliegue. El corte de la charnela con el plano axial define eleje de pliegue.
Tipos de pliegues
Podemos distinguir distintas divisiones atendiendo a distintos criterios:
* Dependiendo de la convexidad del pliegue distinguimos entre:
Anticlinal. Presenta la convexidad hacia arriba.
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2.4. Análisis estructural
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Imagen de pliegue bajo licencia Creative Commons, autor:Igancio Benvenut
Utiliza la animación inferior y determina la secuencia de procesos que han ocurrido para obtener al final los siguientescortes geológicos (a-h):
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3. Estructuras a escala cortical
Las estructuras a escala local obedecen a grades esfuerzos tectónicos de carácter regional, por tanto, no suelenaparecer de forma aislada sino dentro de “macroestructuras”. Estudiaremos en detalle cada una de ellas:
1) Estructuras tipo Rift-Valley (asocidos a límites divergentes)
2) Orógenos (asociados a límites convergentes)
3) Fallas transformantes (caraterístico de límites divergentes)
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3.1. Estructuras distensivas: Rift-Valley
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Imagen Región, autor:Phil Dowsing bajo licencia CC; Paisaje con fallas, autor:Laurent Deschodt bajo licencia CC
Asociados a los límites distensivos aparecen estructuras en los que domina fallas normales. Si el procesodistensivo ocurre sobre corteza continental se forman inicialmente Rift continentales que con el tiempo evolucionana dorsales.
Las estructuras centrales que ocupan el límite de placa son parecidas en ambos casos. Se trata de valles con unazona central hundida debido a la acción de fallas normales.
Imagen de dominio público, autor:H'arnet
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3.2. Orógenos
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Mapa de orógeno de dominio público (NASA)
La formación de cordilleras se produce fundamentalmente en los límites compresivos. Las estructuras dominantesson pliegues y fallas inversas.
Al estar asociadas a bordes de placas las cadenas de montañas presentan formas alargadas, las más destacablesson las que bordean, de norte a sur, la costa oeste del continente sudamericano (Los Andes) y el llamado cinturónAlpino-Himalayo (Pirineos, Alpes, Cárpatos, Balcanes, Cáucaso e Himalaya).
Como ya vimos en el tema anterior podemos distinguir dos tipos de orógenos:
1. Orógenos de borde continental, perioceánicos, o de tipo Andino. Se producen en zonas de subducciónocéano-continente. Los sedimentos procedentes del continente y almacenados en la fosa son comprimidos (sepliegan y fracturan), elevándose lentamente. El relieve positivo es también favorecido por la intensa actividadmagmática (de aquí que también se les denomine cadenas térmicas).
2. Orógenos de colisión. La colisión de dos márgenes continentales es el origen de las cadenas de colisióncontinente-continente, también llamadas de tipo alpino o intercontinentales (Ejemplo: cinturón alpino-himalayo). ElHimalaya se produjo por el acercamiento de la India (placa buzante) a Asia (placa cabalgante).
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Las cordilleras se clasifican en función de la edad de la fase orogénica en la que tuvo lugar ladeformación y emersión. Se denominan cordilleras hercínicas las que se formaron durante elCarbonífero en la llamada orogenia hercínica, y cordilleras alpinas, las plegadas durante elTerciario (orogenia alpina).
La península ibérica se encuentra localizada dentro de una sección de la placa Euroasiática quese denomina subplaca ibérica. Esta microplaca se encuentra entre dos grandes placaslitosféricas: la placa Africana y la placa Euroasiática. De los movimientos relativos entre las trespartes ha resultado la última orogenia de la península que se produjo a finales del Mesozoico yque forma parte de la orogenia alpina.
En esta orogenia se originaron los grandes sistemas montañosos penínsulares: Pirineos, lasCordilleras Béticas y la Cordillera Ibérica.
Imagen bajo licencia Creative Commons, autor: Javier López
Para saber más
Curiosidad
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3.3. Fallas transformantes
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Imágenes de dominio público. Relieve (NASA), Fondo oceánico
Archivo noencontrado
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Las fallas transformantes tienen una estructura similar a las fallas de desgarre pero a escala cortical. En este caso
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La falla de San Andrés en California es una de las fallas más famosas del mundo y más visibleen superficie. Observa el video para conoer un poco más sobre ella.
Curiosidad
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4. Ciclo de Wilson
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Sirve para ilustrar ciclos orogénicos de formación de cordilleras. En él se suceden las distintas estructuras quehemos visto a escala cortical (rift continental, dorsal, orógeno perioceánico e intercontinental) a modo de ciclo.
Imágenes bajo licencia Creative Commons. Isla de las Ciencias, autor: Manuel Merlo Fernández
Básicamente el ciclo comienza en un antiguo continente que sufre una rotura con formación de un rift continental(1).
Cada segmento de ese continente se transforma en una nueva placa independiente que crece mediante laincorporación de nueva litosfera con formación de una dorsal (2).
Al separarse las dos placas aparece y crece un nuevo océano (fase oceánica) (3).
A cierta distancia de la dorsal puede romperse la unión de la nueva litosfera oceánica y originarse una zona desubducción (con formación de un orógeno perioceánico). A partir de este momento se irá consumiendocorteza y reduciendo el océano (4)(5).
Finalmente el océano puede desaparecer colisionando las dos masas que al principio del ciclo formaban una unidad(colisión con formación de orógeno intercontinental) (6).
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Esta animación resume los procesos comprendidos en el ciclo de Wilson para describir laformación de los continentes:
Para saber más
Actividad de Lectura
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Lee el siguiente texto, extraído de RENA. Tectónica terrestre:
EL CICLO DE WILSON
“Se considera que a lo largo de la historia de la Tierra este ciclo se ha completado en cincoocasiones, precedido por una tectónica de miniplacas, hace entre 2.800 y 2.500 millones de años.Esta es la época en la que se formaron las grandes extensiones de granitos.Los supercontinentes se disgregarán y se unirán en varias ocasiones:Hace 2.100 millones de años (Pangea I),Entre 1.800-1.600 millones de años (Pangea II),Hace 1.100 millones de años (Pangea III).Y hace 600 millones de años se formó Pangea IV que sufrió un ciclo de Wilson completo hastaformar, hace 250 millones de años Pangea V que comenzaría el ciclo actual.Pangea V se corresponde con el Pangea que imaginó Wegener.
Según esto los supercontinentes se forman cada 400 a 500 millones de años, y un punto calientees capaz de romper un continente en 100 millones de años.
Algunos autores piensan que este ciclo es un modelo más que una realidad, y que los grandessupercontinentes no están unidos al mismo tiempo nunca, sino que se agregan y se disgreganpartes en diferentes momentos de la historia de la Tierra , más o menos próximas. Esto esdebido a que los puntos calientes se pueden producir bajo la corteza oceánica, y nonecesariamente bajo los continentes más grandes, ni en su centro, que es donde menos cambiosde temperatura se producen. En la actualidad los puntos calientes más activos están en las islasCanarias, Cabo Verde y en el parque de Yelowstone entre otros.
Es muy probable que, mientras en algún lugar esté ocurriendo disgregación, en otra ocurreagregación, e incluso mientras está chocando una placa contra otra, en el interior de una de esasplacas se está formando un nuevo rift que rompa y separe otras placas.Esto es lo que parece estar ocurriendo en la actualidad en la placa africana que se separa a lolargo de la dorsal del Índico empujando hacia el continente africano pero también se separa a lolargo del valle del Rift, empujando el continente africano hacia el Índico.Aunque el ciclo de Wilson otorga una importancia excesiva a los continentes, es un modelo quedebe ser considerado con interés.
El principal problema que no resuelve la teoría es, cómo se producen las corrientes convectivas,cuáles son las irregularidades en el manto, o en el núcleo, qué permite que en un determinadopunto la temperatura sea mayor (o menor) que en su entorno.”
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5. Autoevaluación final
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