miscelanea 18: 229-244 elementos básicos de toselli 231 produce intensa alteración o metamorfismo

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  • 229AlejAndro Toselli

    Capitulo 12Dorsales Ocenicas

    Introduccin

    Un mapa de las cuencas ocenicas muestra que los accidentes topogrficos ms notables corresponden a las Dorsales Medio Ocenicas (DMO), que forman crestas que se elevan de 1.000 a 3.000 m por encima del fondo ocenico que las rodea. Estas dorsales se desarrollan en la parte media de las cuencas ocenicas mayores, con marcadas pendientes en ambos flancos y alcanzan longitudes que en total exceden los 60.000 km (Fig. 12-1). Una particular expresin del sistema de DMO lo constituye Islandia, que forma parte de la dorsal medio-Atlntica. Asimismo, el fondo ocenico es cortado por centenares de fracturas que tienen un patrn casi paralelo entre si y se desarrollan aproximadamente normales al eje de la dorsal y que se denominan fracturas de transformacin.

    Fig. 12-1. Distribucin del sistema de dorsales medio-ocenicas. Las velocidades de distensin y convergencia es proporcional a la longitud de los vectores (modificado de Wilson 1991).

    De acuerdo a la teora de las placas tectnicas las DMO (o mrgenes de placas constructivas o aditivas), constituyen limites entre las placas en los que se genera litsfera ocenica (corteza + manto), en respuesta a la fusin parcial de lherzolita del manto, que tiene lugar por descompresin adiabtica en una estrecha zona de ascenso de material caliente astenosfrico. La fusin parcial produce magma basltico, que es intruido a travs de fracturas tensionales en zonas de pocos kilmetros de ancho en el eje de la dorsal. Las nuevas rocas generadas pasan a formar parte de la corteza ocenica, siendo entonces transportadas hacia ambos

    Miscelanea 18: 229-244Elementos bsicos de petrologa gnea Tucumn, 2010 -ISSN 1514 - 4836 - ISSN on-line ISSN 1668 - 3242

  • dorsAles ocenicAs230

    lados de la dorsal por un proceso continuo de expansin del fondo ocenico, que tiene velocidades entre 1-10 cm/ao. Como el tamao de la Tierra es constante, la nueva litsfera slo es creada en la cantidad que puede ser consumida por las zonas de subduccin. A travs del tiempo geolgico una sucesin de cuencas ocenicas han sido creadas y cerradas. El presente episodio de deriva continental y expansin del fondo ocenico, comenz hace unos 200 Ma, con la apertura de los ocanos Atlntico e Indico, los cuales siguen aumentando su tamao, con respecto al ocano Pacfico que est decreciendo.

    Los basaltos de los fondos ocenicos tienen caractersticas qumicas y petrolgicas distintivas y son los componentes mayores de la corteza ocenica. Estos basaltos han sido llamados: basaltos submarinos, basaltos de fondo ocenico, basaltos abisales, basaltos de las dorsales medio ocenicas (MORB). Los basaltos erupcionados a lo largo de segmentos de dorsales topogrficamente normales tienen diferencias isotpicas y de elementos trazas, con los erupcionados a mayores alturas topogrficas por encima de las dorsales como Islandia. Por su parte Las Azores, Las Galpagos, Bouvet y Reunin, tienen afinidades con los basaltos de las islas ocenicas (OIB), pero son casi indistinguibles de los MORB-N (normales) en trminos de petrografa, mineraloga y elementos qumicos mayores.

    Fig. 12-2. Esquema hipottico de las dorsales medio-ocenicas, mostrando la estructura de la corteza ocenica, de las ofiolitas y los procesos que daran origen al magma basltico.

    Por debajo de una capa de sedimentos que se deposita por fuera del rift ocenico, las siguientes litologas pueden distinguirse hacia la profundidad:

    1. Flujos de lava baslticos, comnmente pillows.2. Diques de diabasas y basaltos.3. Gabros masivos que se vuelven bandeados en profundidad gradando a cumulatos

    ultramficos bandeados que forma la cmara magmtica cortical.4. Contactos localmente marcados con los cumulatos la peridotita del manto que tiene

    temperaturas ms altas y fbrica de deformacin en estado slido.

    La percolacin del agua de mar dentro de las rocas baslticas fracturadas, las enfra y

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    produce intensa alteracin o metamorfismo del fondo ocenico. Adems, la litsfera en su conjunto se enfra por conduccin calrica y a medida que se aleja del borde de acrecin, se enfra y engrosa.

    Naturaleza de la corteza ocenica

    Los estudios paleomagnticos, en la dcada del 60, revelaron la existencia de bandas magnticas sobre el fondo ocenico, que permitieron fundamentar la teora moderna de tectnica de placas y la expansin del fondo ocenico. El campo magntico de la Tierra es altamente variable e invierte su direccin peridicamente, durante el tiempo geolgico, as el paleopolo norte se vuelve paleopolo sur y viceversa. El estudio detallado del fondo marino permiti descubrir en el Atlntico norte, una serie de registros reversos regulares alternantes de orientacin paleomagntica, simtrica a ambos lados de la dorsal ocenica. Esto permiti proponer un modelo de generacin de corteza ocenica, por el que el magma inyectado en el eje de la dorsal ocenica es magnetizado antes de enfriarse, segn la direccin del campo magntico terrestre. Este material enfriado es desplazado por el ingreso de nuevos pulsos de magma en el eje de la dorsal, que da lugar a la formacin de sucesivas fajas, con la orientacin magntica que registra la Tierra en cada momento. El patrn de anomalas magnticas muestra que la velocidad de distensin no es constante y vara con el tiempo y es particular en cada regin.

    Zonas de fallas transformantes

    El patrn dominante en el fondo ocenico es producido por las lineaciones magnticas que reflejan la localizacin temporal de los centros de expansin ocenica. Estas anomalas magnticas son frecuentemente desplazadas por fallas de transformacin, que forman series subparalelas a la direccin de desplazamiento. Las zonas de fractura son notablemente continuas y se extienden a grandes distancias, desde los flancos de la dorsal por el fondo ocenico y en algunos casos alcanzan los mrgenes continentales. Estas zonas de fractura estn marcando irregularidades en la topografa del fondo ocenico y se asocian con sismos someros generados por desplazamiento lateral de los segmentos adyacentes de la placa. En algunos casos, el volcanismo se asocia con estas fracturas y los basaltos generados son ms fraccionados que los MORB.

    Dorsales assmicas

    Las dorsales assmicas son estructuras volcnicas lineales poco conocidas, que se elevan de 2000 a 4000 m por encima del fondo ocenico, con anchos de 100 a 200 km y 700 a 1000 km de largo, estimndose que cubren el 25% del fondo ocenico. Ellas forman cadenas de islas volcnicas o montes submarinos que habran sufrido subsidencia durante su evolucin.

    Los ejemplos ms conocidos son:Ocano Atlntico: Faeroe, Walvis Ridge, Ro Grande Rise.Ocano Pacfico: Cocos, Carnegie.

  • dorsAles ocenicAs232

    Ocano Indico: Ninety East Ridge.La mayora de las dorsales estn relacionadas a mrgenes continentales y a menudo

    terminan en islas volcnicas, en las que se continan las caractersticas estructurales de las dorsales. Por ejemplo Walvis Ridge en el Atlntico Sur, se extiende desde la isla de Tristan da Cunha, en el flanco de la dorsal medio-ocenica hasta el margen continental de Africa. Estas dorsales carecen de actividad ssmica aunque muchas estn fracturadas perpendicularmente a su eje, de manera similar a las dorsales ocenicas ssmicamente activas. Estas dorsales assmicas son viejas y muestran caracteres de formacin anteriores a las actuales cuencas ocenicas y podran estar relacionadas con cuencas ocenicas ms antiguas.

    Flujo Calrico y Sistemas Hidrotermales

    La medicin del flujo calrico en las dorsales ocenicas es mucho ms alta que el promedio del fondo ocenico, ya que las dorsales constituyen el foco de intrusin-extrusin basltica y de acrecin de las placas.

    El estudio de la circulacin hidrotermal en la corteza ocenica es de gran importancia para entender la alteracin de las rocas que la constituyen. El agua calentada circula a travs de las fisuras prximas a la dorsal y emerge como fuentes hidrotermales llevando metales en solucin. Inicialmente las evidencias de tal actividad se obtuvieron del estudio de las ofiolitas de Troodos y Omn, en las que se observan basaltos cubiertos por sedimentos ricos en metales. La evidencia directa de actividad hidrotermal asociada con las dorsales ocenicas se obtuvo en 1977 durante un estudio de la zona distensiva en las Galpagos y posteriormente en la cresta elevada del Pacfico oriental, donde se encontraron campos hidrotermales con fluidos a 350 C, formando chimeneas teidas de negro por sulfuros precipitados, de hasta 10 m de altura y que emiten humos negros.

    Metamorfismo del fondo ocenico

    Los estudios de la corteza ocenica demuestran que reas importantes estn metamorfizadas. Las muestras dragadas en la vecindad de las escarpas de falla y de las fallas transformantes, permite obtener esquistos verdes, serpentinitas y raras anfibolitas tectonizadas. Estas rocas tienen relaciones ms altas de 87Sr/86Sr que los MORB normales, indicando que el agua de mar es la responsable del crecimiento de los minerales hidratados, por la circulacin hidrotermal.

    Basaltos de las dorsales medio-ocenicas (MORB)

    La mayora de la corteza ocenica est formada en su mayora por basaltos toleticos subalcalinos, aunque hay tambin localmente tipos de rocas ms evolucionados (Fig. 12-2). Basaltos alcalinos y transicionales son raros y se presentan en montes submarinos, en dorsales assmicas y zonas de fractura. Los componentes qumicos mayores de los MORB son similares a las toleitas de: islas ocenicas, arcos de islas y flujos continentales.

    La fbrica de los MORB refleja un rpido enfriamiento del magma prximo al lquido

  • 233AlejAndro Toselli

    Las asociaciones de fenocristales ms comunes son: Olivino +/- espinela de Cr-Mg Plagioclasa + olivino +/- espinela de Cr-Mg Plagioclasa + olivino