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Geología 2º Bachillerato Deformación de las rocas y formación de las cordilleras 1 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete UNIDAD 3. DEFORMACIÓN DE LAS ROCAS Y FORMACIÓN DE CORDILLERAS 1. TECTÓNICA. LA DEFORMACIÓN DE LAS ROCAS. La Tectónica es la disciplina geológica que estudia las estructuras geológicas. Casi de forma indistinta se habla de Geodinámica Interna, que en realidad estudia el origen de esas estructuras. Otro sinónimo es el de Geología Estructural. Cualquier región de la Tierra está sometida a fuerzas que tienden a desplazar y distorsionar las rocas que la constituyen. Las fuerzas que actúan sobre un elemento de la materia pueden ser másicas (gravedad, magnetismo, etc.) si nacen dentro del material y esfuerzos o presiones dirigidas (fuerzas de superficie). 1.1. Esfuerzo y deformación. Se denomina esfuerzo al conjunto de fuerzas que afectan a un cuerpo material y tienden a deformarlo. Está en relación directa con la fuerza e inversa con la superficie. Los esfuerzos tienden a producir en las rocas diferentes efectos: cambios de orientación, cambio de posición y cambio de forma. Se pueden distinguir tres tipos de esfuerzos: - Esfuerzos compresivos. Producidos por fuerzas que actúan convergentemente en una misma dirección. Como consecuencia se produce un acortamiento de la corteza. - Esfuerzos de cizalla. Originados por fuerzas paralelas que actúan en sentidos opuestos. - Esfuerzos tensionales o distensivos (tensión, estiramiento o tracción). Producidos por fuerzas divergentes que actúan en una misma dirección. Como consecuencia se produce un estiramiento de la corteza. 1.2. Deformación de las rocas: fragilidad y ductilidad: Los materiales corticales con frecuencia aparecen plegados o fracturados. Esto sucede porque cuando la intensidad del esfuerzo es superior a la resistencia interna de los materiales, estos pueden comportarse de dos maneras diferentes: - Comportamiento frágil: si el cuerpo se rompe (origina fracturas). - Comportamiento dúctil: si el cuerpo se deforma (origina pliegues). Al aplicar sobre los materiales corticales un campo de esfuerzos durante un determinado periodo de tiempo se obtiene una respuesta que puede ser: Elástica. Si cesando el esfuerzo la forma inicial se recupera. Plástica. Si tras aplicar el esfuerzo no se recupera la forma. Las fuerzas de cohesión mantienen la unidad del bloque deformado. Viscosa. Los materiales se comportan como un fluido. Las fuerzas de cohesión son superadas y se produce la separación de los componentes. Geología 2º Bachillerato Deformación de las rocas y formación de las cordilleras 2 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete Estas respuestas pueden verse afectadas por diversos factores: - Temperatura. En general aumenta el margen de elasticidad para muchas rocas, si bien en algunas, como las areniscas, no influye. - Presión confinante. El incremento de la presión de los materiales superiores disminuye el límite de elasticidad y aumenta el de rotura. - Proporción de fluidos. Una mayor proporción de fluidos en la roca facilita la deformación con pequeños esfuerzos, pero también disminuye el límite de rotura, al crear otras presiones internas en las rocas, opuestas a la confinante. - Tipo de roca. La respuesta será diferente en el caso de una roca competente (como el granito, la cuarcita y el gneis) que una roca incompetente como las arcillas o las sales) aunque estén sometidas a los mismos esfuerzos y en las mismas condiciones. - Tiempo durante el cual se aplica el esfuerzo. 2. PRINCIPALES ESTRUCTURAS GEOLÓGICAS: PLIEGUES Y FALLAS 2.1. Deformaciones plásticas o pliegues. Las rocas pueden responder ante un esfuerzo de una manera plástica, deformándose, sin romperse, los cual dependerá de distintos factores como vimos (tipo de material, tiempo del esfuerzo, presión, temperatura…). Se denomina pliegue a un conjunto de estratos que han sufrido una deformación plástica que conlleva una transformación desde la disposición horizontal a una estructura plegada con inclinación variable. El plegamiento afecta especialmente a las rocas sedimentarias por ser más dúctiles. Los pliegues pueden ser micro o macropliegues, según se vean o no a simple vista. Los pliegues se originan por esfuerzos de compresión efectuados sobre las rocas, pero sin que se supere el límite de rotura. Por lo general se ubican en los bordes de las placas tectónicas y obedecen a dos tipos de fuerzas: Laterales, originados por la propia interacción de las placas (convergencia). Verticales, como resultado del levantamiento debido al fenómeno de subducción a lo largo de una zona de subducción más o menos amplia y alargada, en la que se levantan las cordilleras o relieves de plegamiento. Los pliegues se clasifican según diversos criterios: la orientación de la superficie axial, su geometría, etcétera. A continuación se dan algunos ejemplos. Por el sentido de la curvatura: Antiformes. Curvatura hacia arriba. Sinformes: Curvatura hacia abajo. Neutros. Curvatura hacia los lados. Elementos de un pliegue: Flancos: cada una de las superficies que forman el pliegue a ambos lados del plano axial. Charnela: la línea de unión de los dos flancos (línea de máxima curvatura del pliegue, donde cambia de pendiente). Plano o superficie axial: plano imaginario bisector del pliegue, formado por la unión de las charnelas de todos los estratos que forman el pliegue. Su alejamiento de la vertical indica la vergencia o inclinación del pliegue. Eje del pliegue: línea imaginaria formada por la intersección del plano axial con un plano horizontal. Su orientación geográfica indica la orientación del pliegue. El ángulo que forma con la charnela indica la inmersión del pliegue. Punto de inflexión: puntos donde los flancos cambian de cóncavo a convexo. Buzamiento: ángulo de inclinación del plano axial con respecto a un plano horizontal. Dirección o rumbo: orientación geográfica de la línea de intersección del plano axial con el plano horizontal Geología 2º Bachillerato Deformación de las rocas y formación de las cordilleras 3 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete Por la disposición de los materiales más antiguos: Anticlinal: el núcleo del pliegue es ocupado por el material más antiguo (estratos inferiores). Sinclinal: el núcleo es ocupado por el material más moderno (estratos superiores). Monoclinal o en rodilla. Sólo tienen un flanco. Normalmente los anticlinales suelen ser antiformes y los sinclinales sinformes. Por la orientación del plano axial. Rectos: el plano axial es vertical. Inclinados: el plano axial forma un ángulo con la vertical. Tumbados o recumbentes: el plano axial es casi horizontal Generalmente los pliegues no se presentan aislados sino que se asocian unos con otros formando: Asociaciones anticlinal-sinclinal. Anticlinorio: sucesión de anti y sinclinales que forman una bóveda. Sinclinorio: sucesión de anti y sinclinales que forman una cubeta. 2.2. Deformaciones frágiles: diaclasas y fallas. Son consecuencia del comportamiento frágil de los materiales. Se originan cuando los esfuerzos sobrepasan el límite de plasticidad de un material. El comportamiento frágil se manifiesta con la formación de fracturas. Las fracturas se clasifican en función de los desplazamientos relativos que se producen durante la deformación. Hay dos tipos básicos: Diaclasas Son fracturas a lo largo de las cuales no se ha producido un desplazamiento aparente. Se generan principalmente por esfuerzos tensionales y de cizalla, en respuestaa movimientos mayores de la corteza. Tienen una extensión de milímetros, centímetros o incluso algunos metros Imagen de la derecha). Geología 2º Bachillerato Deformación de las rocas y formación de las cordilleras 4 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete Fallas Son discontinuidades mecánicas en las que se ha producido un movimiento relativo entre los bloques paralelos al plano de fractura; por esa razón, se llaman fracturas de cizalla. Las fallas se localizan en la parte superior de la corteza, aunque algunas pueden atravesar la corteza y pasar al manto litosférico. Existen tres tipos puros de fallas: normales, inversas y de dirección. Normal o directa, si el bloque hundido apoya sobre el plano de falla. Es producida por fuerzas distensivas. Se originan cuando la componente mayor del esfuerzo es la vertical de modo que un bloque se desliza respeto al otro en el sentido del esfuerzo menor. Inversa, si el bloque levantado apoya sobre el plano de falla. Es producida por fuerzas compresivas. Se originan cuando la componente menor del esfuerzo es la vertical de modo que el desplazamiento se hace “contra la gravedad”. No hay un deslizamiento sino un levantamiento de un bloque respecto al otro, “oprimido” el conjunto por el esfuerzo mayor. De dirección, desgarre o transcurrentes, si la componente de desplazamiento se sitúa en la horizontal, debido a esfuerzos de cizalla. Se originan cuando el esfuerzo mayor está en el plano horizontal y también el esfuerzo mínimo (perpendiculares entre sí) por lo que un bloque se desplaza lateralmente respecto del otro. Un tipo especial son las fallas transformantes que limitan bloques litosféricos, que se mueven en sentido contrario y desplazan segmentos de otros tipos de límites de fosas o dorsales. Elementos de una falla. Geología 2º Bachillerato Deformación de las rocas y formación de las cordilleras 5 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete Asociaciones de fallas Los horst, también denominados macizos o pilares tectónicos, están constituidos por una zona elevada limitada por dos fallas normales o por una serie de fallas normales; en este último caso, las vertientes estarán constituidos por una secuencia de niveles escalonados. Los macizos tectónicos están asociadas a las llamadas fosas tectónicas. Los graben o fosas tectónicas son largas depresiones que presentan en sus márgenes sucesivas fallas o fracturas escalonadas, los macizos tectónicos, que a veces alcanzan una notable inclinación (del orden del 60 %). Las fosas forman valles que pueden medir decenas de kilómetros de ancho y varios miles de kilómetros de longitud, como el valle del Rift en África, y se rellenan con sedimentos que pueden alcanzar cientos de metros de espesor. En esta zona es frecuente las manifestaciones volcánicas por lo que presentan un alto flujo térmico. 2.3. Estructuras mixtas. Resultan de la combinación de pliegues y fallas. Entre ellas tenemos: Pliegue falla. La ruptura de un pliegue tumbado, por cizalladura o estiramiento, origina un pliegue-falla (pliegue tumbado y fallado) en que uno de los flancos monta sobre el otro. Cabalgamiento. Se produce cuando las presiones laterales desplazan estratos o capas más antiguas sobre otras más modernas. El contacto entre ambas unidades tiene lugar en un plano más o menos inclinado denominado plano de cabalgamiento. El desplazamiento en los cabalgamientos es pequeño y la característica más apreciable es que se duplica la serie de estratificación. Mantos de corrimiento. Su origen es similar al de los cabalgamientos. La principal diferencia radica en que en estos se produce un desplazamiento notable del bloque cabalgante (en el rango de kilómetros). En este tipo de estructuras, los materiales que se desplazan (los superiores) se alejan de su origen, y por eso se dice que son alóctonos; los que permanecen en su posición original (los inferiores) se denominan autóctonos. Con frecuencia, la erosión puede eliminar parte del bloque cabalgante, creando una ventana tectónica cuando el bloque de base solo se expone en un área relativamente pequeña. La erosión también puede eliminar la mayor parte del bloque cabalgante, dejando solo restos de materiales aloctonos formando islas tectónicas o klippen (en singular klippe). Geología 2º Bachillerato Deformación de las rocas y formación de las cordilleras 6 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete 3. GRANDES ESTRUCTURAS GENERADAS POR FALLAS. Los esfuerzos necesarios para explicar el origen de las diferentes estructuras tectónicas son fáciles de justificar a la luz de la Tectónica de Placas. 3.1. Grandes estructuras de fallas en zonas distensivas. La distensión que se produce después de la actuación de enormes esfuerzos distensivos genera esfuerzos tensionales que provocan también la formación de fallas normales en estas zonas. Los principales tipos de estructuras distensivas son los graben o fosas tectónicas y los horst o pilares tectónicos. Una fosa alargada de este tipo con decenas de kilómetros de ancho y varios miles de kilómetros de longitud recibe el nombre de rift («grieta»), en referencia al valle del Rift de África Oriental. La formación de un rift y, por extensión, la fragmentación de la litosfera continental, se conoce como rifting continental. El rift activo de áfrica está formado por una sucesión de estructuras tipo graben separadas por horts con una longitud de 6000 km. El ascenso de un penacho térmico desde el manto es el responsable del abombamiento de la corteza y de su estiramiento (ver punto 5.1 del tema 2). A medida que la divergencia continúa, el adelgazamiento y la subsidencia adquieren proporciones crecientes. Se suceden las transgresiones que convierten al rift en un mar poco profundo, en el que se acumulan sedimentos someros. El mar Rojo es un buen ejemplo. El proceso culmina con la separación en dos de la corteza continental y la apertura de una nueva cuenca, con una extensión creciente de corteza oceánica. 3.2. Grandes estructuras de fallas en zonas compresivas. La emigración de las enormes placas litosféricas y la colisión entre ellas justifican, en zonas de colisión, los enormes esfuerzos compresivos y de cizalla generen estructuras geológicas características. La compresión produce una gran variedad de fallas, fundamentalmente inversas, que pueden formar estructuras llamadas pop-up y pop-down. Los pop-up son sistemas de fallas inversas que forman estructuras similares a los horts, mientras que los pop-down son sistemas de fallas inversas que forman estructuras similares a los graben. No es descartable, sin embargo, que se originen otro tipo de fallas cono las de dirección o desgarre. Un caso especial sería el acortamiento de las cadenas montañosas debido a cabalgamientos y mantos de corrimiento. Algunas de las cordilleras más importantes del mundo como el Himalaya, los Alpes, las Rocosas o los Pirineos, entre otras, muestran mantos de corrimiento. Las montañas Rocosas, ejemplo de cuña de cabalgamiento. Geología 2º Bachillerato Deformación de las rocas y formación de las cordilleras 7 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete 3.3. Grandes estructuras de fallas en zonas transcurrentes o de dirección. La Tectónica de Placas también explica el origen de las fallas transformantes, un tipo especial de fallas transcurrentes que pueden describirse como grandes fallas que atraviesan la litosfera y acomodan el movimiento de dos grandes placas litosféricas.Las dorsales oceánicas están atravesadas por numerosas fallas transformantes fruto de las enormes fuerzas distensivas que separan las placas que divergen (ver punto 5.1 del tema 2). Estas fallas también unen unas dorsales con otras. Otras fallas transformantes acomodan el desplazamiento entre placas sin que exista generación o destrucción de litosfera oceánica, como la falla de San Andrés (desplazamiento de la placa Pacífica respecto a la Norteamericana), que constituye los bordes pasivos. Los terremotos de California son causados por el movimiento de enormes bloques de corteza terrestre limitados por fallas transformantes. La placa del Pacífico se está moviendo al noroeste, raspando horizontalmente el borde de la placa Norteamericana, a una velocidad de 50 milímetros por año. En la imagen podemos ver la falla de San Andrés (en rojo) y algunas fallas paralelas –San Jacinto, Elsinore– y otras perpendiculares – Sierra Madre y Garlock–, todas ellas marcadas con líneas rosas. Las fallas de San Andrés, San Jacinto, Elsinore e Imperial (paralela a las anteriores aunque no está representada en la imagen) se desplazan rápidamente (unos 33 milímetros por año) y por esa razón son las responsables del alto riesgo sísmico del sur de California (causan aproximadamente la mitad de los temblores significativos en la región californiana). 4. OROGÉNESIS: LA FORMACIÓN DE LA CORDILLERAS. La orogénesis es el proceso de formación/rejuvenecimiento de montañas y cordilleras debido a la deformación compresiva de la litosfera continental, produciéndose un engrosamiento cortical y sufriendo los materiales deformaciones tectónicas de carácter compresivo (pliegues, fallas, mantos de corrimiento, etc.). El problema de la interpretación de la orogénesis ha sido el problema teórico mayor de la Geología desde su origen. Se trata de explicar por qué, a pesar de la continuidad de los procesos de erosión, no deja de haber en la Tierra relieves elevados y abruptos. El desarrollo y aceptación de la teoría de la Tectónica de Placas ofreció un nuevo marco teórico para la comprensión de este enigma. 4.1. Los orógenos. Los bordes convergentes son contactos entre placas que se aproximan entre sí; es decir, convergen. A veces reciben el nombre de bordes destructivos porque, como resultado de la convergencia, la litosfera oceánica de una de las placas puede subducir en el manto y destruirse, aunque, paradójicamente, es en estos bordes donde se genera la mayor parte de la corteza continental a En la imagen, modelo simplificado del sur de California mostrando el movimiento de las placas del Pacífico y Norteamérica (flechas azules), y el gran recodo que forma la falla de San Andrés donde las placas se juntan y confluyen otras fallas. Geología 2º Bachillerato Deformación de las rocas y formación de las cordilleras 8 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete través de procesos de deformación cortical llamados orogénesis. El resultado de la orogénesis es la formación de un orógeno, representado por una cadena montañosa. En ocasiones, como resultado de la compresión, la orogénesis no crea montañas propiamente dichas, sino archipiélagos de islas que emergen del fondo marino. Pero un orógeno no es solo la montaña, sino todos los componentes de la colisión entre placas, incluida su estructura profunda, que penetra decenas o centenares de kilómetros en el subsuelo. Los principales componentes de un orógeno son: – Prisma de acreción o complejo subductivo. Sedimentos que tapizan el fondo del océano. Al subducir, la placa superior los raspa y los incorpora al orógeno. – Cadena montañosa o arco insular, depende de la modalidad del orógeno. – Plano de Benioff. Superficie formada por la alineación de los focos de los terremotos que se producen al subducir una placa. – Fosa oceánica o fosa de subducción. Fosa marina, paralela al límite de la placa, que se origina cuando esta subduce. Existen diferentes tipos de orógenos: Orógenos de subducción. Se producen en los bordes convergentes, cuando una placa subduce por debajo de otra. También se llaman oroóenos térmicos por la importancia de los fenómenos magmáticos, incluidos los volcánicos, que se ponen en marcha como consecuencia de la fricción entre placas en el plano de Benioff. Podemos distinguir dos grandes modalidades: Por subducción de un placa con litosfera oceánica bajo otra con litosfera continental: en este tipo de orógeno la placa oceánica subduce bajo la continental, menos densa, y se forman fosas oceánicas paralelas al borde continental, al pie del talud. La erosión del continente produce materiales depositados en la plataforma continental que luego llegan hasta las fosas, donde constituyen enormes espesores. Al tiempo, la fricción de ambas placas provoca un raspado de la placa subducente que arranca materiales y también se depositan junto a la fosa. Estos sedimentos plegados, fallados y sometidos a metamorfismo, junto con fragmentos de corteza, forman el denominado prisma de acreción. Por otro lado, el agua que contienen las rocas disminuye la temperatura de fusión al subducir la placa, provocando la fusión parcial del manto, dando lugar a magmas que, al ser menos densos, pueden salir a la superficie a través de las múltiples fracturas o fallas ocasionadas durante el choque de las placas o contribuir al engrosamiento de la corteza formando arcos volcánicos. Geología 2º Bachillerato Deformación de las rocas y formación de las cordilleras 9 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete . Un ejemplo es la colisión de las placas de Nazca y Sudamericana que han dado lugar a la cordillera de los Andes. La placa de Nazca es la que subduce y el plano de subducción (plano de Benioff) presenta un buzamiento suave. En consecuencia el acoplamiento de las placas es grande y las enormes fuerzas compresivas que se generan abomban la litosfera oceánica y elevan el arco continental que se forma, produciéndose un levantamiento isostático del orógeno, que emerge adosándose al continente en forma de arco continental o cordillera perioceánica. Esto es debido a la baja densidad de las masas graníticas plutónicas que forman el núcleo de las cordilleras. Este orógeno también se conoce cono orógeno andino o marginal. Por subducción de una placa con litosfera oceánica bajo otra también con litosfera oceánica: en este caso una placa oceánica subduce bajo la otra formando una fosa oceánica donde se acumulan sedimentos, aunque no muchos ya que está lejos del continente. El extremo de la placa que queda sobre la subducida se deforma por el choque produciendo numerosos pliegues y fallas y, en consecuencia, fuertes sismos. También en este caso el agua provocaría, al subducir la placa, una fusión parcial de materiales del manto, originando magmas que pueden emerger por las grietas formadas y llegar a la superficie, dando lugar volcanes submarinos. Si la actividad se mantiene en el tiempo los volcanes llegarían a emerger originando un archipiélago de islas volcánicas –un arco insular– situadas paralelamente a la fosa oceánica. Un ejemplo es el choque de la placa Pacífica y la Filipina para formar las islas Marianas, donde se localiza la fosa de las Marianas, el punto más profundo de la corteza terrestre con casi 11.000 m. El ángulo de subducción es casi vertical (plano de Benioff con fuerte buzamiento) por lo que el acoplamiento entre placas es muy bajo y la placa que subduce no presenta abombamiento y el arco volcánico sin levantamiento. Los seísmos son frecuentes pero no muy intensos. El archipiélago de Japón es otro ejemplo de arco insular. Es este caso, por detrás del arco, la propia subducción puede desencadenar procesos generadores de litosfera oceánica, ampliandola cuenca continental lo que se conoce como extensión tras arco.. Orógenos de colisión. También llamados orógenos mecánicos, ocurren cuando el movimiento convergente de dos placas tectónicas arrastra un fragmento de litosfera continental contra otro. Las fuerzas y movimientos predominantes son horizontales y de origen propiamente tectónico, con muy pequeña participación de procesos específicamente volcánicos o magmáticos. Para que la colisión pueda llegar a producirse es preciso primero que la subducción absorba la cuenca oceánica entre dos continentes, lo que implica que siempre hay una fase de orogénesis subductiva (térmica) antes de que se produzca la colisión. En este tipo de orógenos también podemos diferencias dos modalidades: Geología 2º Bachillerato Deformación de las rocas y formación de las cordilleras 10 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete Por colisión de una placa con litosfera continental con otra también con litosfera continental. Este tipo de orogenia se produce cuando dos placas continentales, separadas por un océano que no se expande, convergen al ser empujada una hacia la otra por la actividad de otra dorsal, subduciendo inicialmente una bajo la otra (borde continental activo). Los continentes pueden entrar en colisión, plegándose los materiales depositados en las fosas e interpenetrándose los dos bloques continentes, fenómeno denominado obducción. Entre ambos puede reconocerse una línea de sutura formada por ofiolitas, que son fragmentos de corteza oceánica que han sido obducidos o cabalgados en el proceso de colisión continental. En su base pueden aparecer peridotitas del manto. El vulcanismo es pobre pues la obducciòn no deja ascender los magmas. El proceso de formación de estos orógenos es muy complejo y consta de varia fases: a) Cierre paulatino de una cuenca oceánica bajo un borde continental activo. - Formación de un arco volcánico continental - Formación del complejo subductivo (prisma de acreción). - Incorporación del relieve submarino al complejo subductivo. b) Plegamiento y elevación de los materiales del complejo subductivo mediante fallas inversas y formación del orógeno. - Formación de mantos de corrimiento. - Obducción y cabalgamiento de la corteza oceánica sobre sedimentos del talud continental. - Hundimiento y formación de raíces montañosas (sobrecarga tectónica). El ejemplo más espectacular lo constituye la cordillera del Himalaya formada hace 10 m.a. cuando la placa India colisionó con el continente Euroasiático. Por eso estas cordilleras también se conocen como cordilleras intercontinentales. El brutal choca hizo que la placa India subduciera parcialmente debajo de Asia, originando una litosfera continental muy gruesa, lo que explica la gran elevación del Himalaya y de la meseta del Tibet. Otros orógenos de este tipo son los Alpes, Pirineos, Cárpatos, Urales…, siendo conocidos también como orógenos de tipo alpino. Por colisión múltiple o de acrección: son geológicamente muy complejos, presentando características híbridas entre los de colisión y subducción, pues se producen por colisiones o microorogenias sin que cese la subducción. Se producen cuando, en la medida que una placa oceánica subduce, pequeños fragmentos de corteza que transporta (por ejemplo microcontinentes como Madagascar, islas o arcos insulares) son desprendidos al llegar al borde continental activo y empujados en láminas finas sobre el borde adyacente, aumentando la anchura del continente. Estos materiales “acrecionados” pueden ser cabalgados y desplazados tierra adentro por adición de otros fragmentos. Los geólogos llaman a Geología 2º Bachillerato Deformación de las rocas y formación de las cordilleras 11 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete estos bloques de corteza acrecionados litosferoclastos o terranes, que son fragmentos de corteza cuya historia geológica es distinta de la de zonas colindantes. Ejemplos de ello los encontramos en las cordilleras de Alaska y la Columbia Británica y, en general, a lo largo de la costa noroeste de Norteamérica. 5. PROCESOS INTRAPLACA La mayoría de los acontecimientos geológicos están ligados a las interacciones producidas en los bordes de las placas. Sin embargo hay algunos acontecimientos que tienen lugar en zonas muy alejadas de estos bordes y se explican perfectamente en el marco de la tectónica global. 5.1. Puntos calientes (hot spots) o dorsales asísmicas. La existencia de islas volcánicas en zonas muy alejadas de los bordes de placa recibe, en muchos casos, una explicación satisfactoria gracias a la tomografía sísmica, que ha detectado penachos térmicos bajo ellas los cuales tienen su origen en la capa D´´ o límite núcleo-manto. Las rocas calientes pero sólidas del penacho se funden parcialmente al llegar a algunas decenas de kilómetros de la superficie, originando magmas basálticos. Las regiones donde ocurre esto se llaman puntos calientes (hot spots) y generan un vulcanismo independiente del que encontramos en los límites de las placas, el vulcanismo de punto caliente. Si la envergadura del penacho térmico fuera muy grande, la emisión de lavas sería tal que cubrirían áreas muy extensas, originándose mesetas basálticas. Comúnmente se admitía que los puntos calientes permanecían fijos mientras la placa suprayacente se movía, formándose una cadena lineal de islas volcánicas según fuese desplazándose la placa: las islas de mayor actividad volcánica serían las más modernas. Sin embargo, datos recientes sugieren que los penachos se «mecen», agitados por la convección en el manto. Esto explicaría por qué la cadena volcánica de Hawái no es enteramente lineal sino que, a partir del atolón de Midway, gira bruscamente y sigue en dirección norte a lo largo de las montañas submarinas del Emperador. ¿Qué ocurre si una placa continental se sitúa sobre un penacho? La respuesta depende del grosor de la litosfera y de la magnitud de la anomalía térmica. A veces llegan a fundir la corteza continental y originan plutones denomina- dos granitos anorogénicos. Las riolitas de la caldera de Yellowstone son el equivalente volcánico de estos granitos anorogénicos. 5.2. Aulacógenos e impactógenos Los aluacógenos son estructuras localizadas en el interior de las placas litosféricas, aunque se originan en los bordes constructivos. Se trata de fosas limitadas por grandes fallas que debido a reajustes tectónicos pueden producir movimientos sísmicos. Pueden estar ocupadas por cursos Geología 2º Bachillerato Deformación de las rocas y formación de las cordilleras 12 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete fluviales (curos bajo del Amazonas). Los impactógenos tienen relación con bordes destructivos. Son fallas a larga distancia producidas por colisión continental ya que los esfuerzos que acompañan a la orogénesis provocan una distensión paralela al orógeno. El resultado es que se forman fosas tectónicas o rifts perpendiculares a la dirección principal de colisión de las placas. Presentan vulcanismo basáltico y movimientos sísmicos asociados (lago Baikal, cuenca del Rin). 6. EL CICLO DE WILSON Tuzo Wilson sintetizó toda la dinámica terrestre que acabamos de estudiar en el siguiente ciclo: comienza con la elevación, adelgazamiento y fragmentación de un supercontinente por la presencia de un punto caliente; las placas formadas se dispersan, separadas por un océano en crecimiento de tipo Atlántico (es decir, cuyas costas no coinciden con límites de placas); posteriormente se vuelven a reunir cuando el océano se transforma en uno de tipo Pacífico (en este caso sus bordes coinciden con límites de placas, enlos que se produce la suducción), hasta que colisionan. Durante el ciclo se crea y se destruye una cuenca oceánica, y deja como rastro una sutura (banda de rocas parcialmente oceánicas que quedan como indicios de la subducción) en el continente que se fragmentó. Actualmente, la mayor parte de los geólogos piensan que este ciclo da demasiada importancia a los continentes y no se produce en realidad (es demasiado teórico), y que los supercontinentes que idealmente se forman al final del ciclo de Wilson se vuelven pronto a fragmentar produciéndose agregaciones y disgregaciones continentales en distintos periodos de tiempo más o menos próximos. Además, no resuelve el problema de cómo se generan las corrientes convectivas o la existencia de puntos calientes. Geología 2º Bachillerato Deformación de las rocas y formación de las cordilleras 13 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete 7. CONTINENTES Y ORÓGENOS DEL PASADO Durante el eón Proterozoico (2.500-542 Ma) se formaron varios supercontinentes que posteriormente se fragmentaron; en consecuencia, tuvieron lugar importantes orogenias, como la Huroniana, de características semejantes a las que ocurrirían posteriormente durante el Fanerozoico. Uno de los supercontinentes que se crearon, Rodinia, se fragmentó en tres grandes masas continentales que volverían a reunirse hace 600 Ma para dar lugar a otro supercontinente, Pannotia, cuya formación marca el final de este eón. El Paleozoico (542-251 Ma) comienza con la fragmentación de Pannotia en cuatro grandes continentes: Gondwana, Laurentia, Siberia y Báltica. Al final del Paleozoico estos cuatro continentes colisionaron y se unieron para dar lugar a un supercontinente, la Pangea, y a varios cinturones orogénicos como el Caledónico-Apalachiense (aflora, por ejemplo en Escocia, Irlanda, península Escandinava y, en Estados Unidos, forma los Apalaches) y el Hercínico o Varisco (que aflora, por ejemplo, en el Macizo Ibérico). Durante el Mesozoico (252-65 Ma) comenzó a disgregarse la Pangea y las masas continentales inician su desplazamiento hacia latitudes actuales. No se produjeron grandes movimientos orogénicos; por el contrario, los relieves hercínicos sufrieron una intensa erosión, debido a que el clima se hizo más árido, formándose depósitos característicos de gravas, arenas y arcillas rojas. En el Cenozoico (65 Ma hasta la actualidad) las masas continentales procedentes de la fragmentación de Pangea continúan su desplazamiento a sus actuales ubicaciones y colisionan dando origen a dos sistemas orogénicos: el conjunto Rocosas-Andes, que se extiende desde Alaska a la Patagonia y el sistema Pirineos- Atlas-Alpes-Himalaya en dirección este-oeste. Como la disposición de los continentes determina aspectos como el clima o la biodiversidad, entender cómo y por qué se forman los supercontinentes es importante para conocer la evolución de la vida en la Tierra. Geología 2º Bachillerato Deformación de las rocas y formación de las cordilleras 14 departamento de biología y geología IES Bachiller Sabuco - Albacete
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