Una de las principales revoluciones en las Ciencias de la Tierra fue la causada por la formulación de teoría de la tectónica de placas, propuesta en la segunda mitad del siglo XX, al proporcionar el vínculo fundamental para entender la relación entre la superficie de la Tierra y su interior. Esta teoría sostiene que la litosfera terrestre, formada por la corteza y la parte más superior del manto, está dividida en varias placas rígidas que flotan sobre el manto, moviéndose lentamente debido a corrientes de convección. Este movimiento de las placas explica fenómenos como la formación de montañas, terremotos, vulcanismo y la deriva continental.
La tectónica de placas también resuelve preguntas fundamentales sobre la distribución de continentes y océanos, la actividad sísmica y volcánica, y la creación y destrucción de la corteza terrestre. Al integrar diversas observaciones geológicas, paleontológicas y geofísicas, la teoría transformó nuestra comprensión de la dinámica interna del planeta y permitió avances en muchas ramas de las ciencias de la Tierra.
Energía interna de la Tierra y Tectónica de Placas
Para entender la tectónica de placas y su relación con la formación de montañas, sismicidad, y volcanismo, debemos primero entender la energía interna de la Tierra y cómo esta se usa para mantener el movimiento constante de algunos de sus componentes. La energía interna de la Tierra proviene principalmente de dos fuentes: el calor residual de su formación y el calor generado por la desintegración radiactiva de elementos como el uranio, el torio y el potasio en el interior del planeta.
Durante la formación de la Tierra, el colapso gravitacional y las colisiones de cuerpos celestes generaron grandes cantidades de calor, parte del cual aún persiste en su interior. Además, la desintegración de los isótopos radiactivos produce calor en el manto terrestre, que se transfiere hacia la corteza. Este calor interno es la fuerza impulsora de los procesos geotérmicos, como la convección en el manto, que, a su vez, alimenta fenómenos como la tectónica de placas, el vulcanismo y la actividad sísmica.
Esto nos permite explicar la dinámica del manto terrestre y su implicación con el movimiento de las placas tectónicas. Entender la dinámica del manto es fundamental para entender los procesos geodinámicos, como la formación de montañas, la actividad sísmica y volcánica, y el reciclaje de la corteza terrestre. La dinámica del manto terrestre se basa en la transferencia de calor desde el interior profundo de la Tierra hacia la superficie, lo que genera corrientes de convección en el manto.
El manto, aunque esté formado por rocas sólidas, considerándolo a la escala de tiempo geológica, experimenta un flujo continuo debido a las diferencias de temperatura y densidad: el material más caliente y menos denso asciende hacia la corteza, mientras que el material más frío y denso desciende hacia las profundidades. Este movimiento de material crea celdas de convección que impulsan el desplazamiento de las placas tectónicas en la litosfera.
Las placas tectónicas, constituidas por la corteza terrestre y la parte más superior del manto, forman en conjunto lo que se denomina litosfera y que se caracteriza por tener un comportamiento rígido y frágil. Las placas litosféricas, cada una de las cuales puede incluir tanto parte continental como oceánica, se desplazan por encima de una capa más o menos continua, denominada astenosfera, que se sitúa dentro del manto superior a profundidades de entre 150 a 400 km, y que se caracteriza por tener un comportamiento plástico con respecto a la litosfera. Es decir, las placas litosféricas “flotan” sobre el manto y se desplazan debido a las fuerzas generadas por las corrientes de convección, lo que provoca la interacción entre ellas, chocando (zonas de subducción), separándose (zonas de dorsal oceánica), o desplazándose lateralmente unas respecto a otras (zonas de fallas de desgarre).
La Técnica de Placas y los procesos geodinámicos
Según la teoría de la tectónica de placas, los lugares donde se produce actividad geodinámica no están distribuidos al azar sobre la superficie de nuestro planeta, sino que se concentran mayoritariamente a lo largo de los bordes de las placas tectónicas. La formación de montañas, la actividad sísmica, y la actividad volcánica se concentra, aunque no es exclusiva, en los límites de las placas litosféricas.
Dentro del marco de la teoría de la tectónica de placas, la formación de montañas debidas al levantamiento y/o deformación de la corteza terrestre, puede ser causada por tres procesos principales:
- Colisión de placas continentales en la que ninguna de ellas se subduce debido a su similar densidad, lo que provoca que ambas se compriman y se eleven, formando cadenas montañosas. Un ejemplo es la formación de los Himalayas, resultado de la colisión entre la placa india y la placa euroasiática.
- Colisión y subducción de una placa oceánica con una placa continental, en la que placa oceánica, más densa, subduce (se hunde) debajo de la continental. Este proceso genera compresión y también provoca la deformación de la corteza terrestre, lo que puede resultar en la formación de montañas y cadenas volcánicas, como los Andes en América del Sur.
- Por fallas y fracturas tectónicas generadas cuando las placas tectónicas se separan o se deslizan lateralmente, lo que provoca el levantamiento de bloques de la corteza a lo largo de una falla geológica. Un ejemplo de esto es la Sierra Nevada en América del Norte. Estos mismos procesos son los responsables de la mayor parte de la sismicidad que se registra en nuestro planeta, estando los terremotos de mayor magnitud asociados a las zonas de subducción o las zonas de fallas de desgarre.
De igual forma la actividad magmática y volcánica se sitúa mayoritariamente en los bordes de placa activos, pero también puede desarrollarse en zonas alejadas de dichos borde, denominadas puntos calientes, como es el caso de Hawaii. En la mayoría de casos los magmas se forman por fusión de las rocas del manto ya sea por una disminución, como ocurre en el caso de los bordes extensivos en las dorsales oceánicas, por un aumento de temperatura como en las zonas de punto caliente donde al manto profundo y más caliente asciende hacia zonas más superficiales y más frías, o por incorporación de agua en las rocas del manto, como ocurre en las zonas de subducción, donde la deshidratación de las rocas de la corteza oceánica que subduce contamina el manto, rebajando su punto de fusión.
También pueden generarse magmas por fusión de las rocas de base de la corteza cuando magmas formados en el manto se acumulan (“underplating”) en la discontinuidad manto-corteza, o en por ultrametamorfismo de las rocas de la corteza continental en zonas de deformación muy intensa. En todos los casos, si los magmas formados pueden ascender, generalmente a través de fracturas, hacia la superficie podrán lugar a volcanismo. Sin embargo, estos magmas, en su camino, hacia la superficie, pueden evolucionar composicionalmente (diferenciación magmática), cristalizando parcialmente y/o asimilando parte de las rocas que atraviesan, con lo cual la composición de los magma eruptivos puede ser muy distinta a la de los magma originales o primarios.
Conclusiones
La tectónica de placas es el proceso geológico que describe el movimiento y la interacción de las grandes placas que conforman la litosfera terrestre. Estos movimientos, que ocurren a lo largo de millones de años, son fundamentales para la modificación de la superficie terrestre, ya que generan la formación de montañas, terremotos, volcanes y la expansión del fondo oceánico.
La tectónica de placas también ha sido clave en la evolución del planeta, ya que influye en la distribución de continentes y océanos, la creación y destrucción de hábitats, y en la regulación de la composición atmosférica y climática, contribuyendo así a la diversidad biológica y a los cambios geológicos a lo largo del tiempo.
Dr. Joan Martí Molist
Profesor de Investigación del CSIC
