Deriva Continental i Tectònica de Plaques: De Wegener a Avui

La Deriva dels Continents: Alfred Wegener (1915)

Alfred Wegener va presentar la hipòtesi de la deriva dels continents. Aquesta hipòtesi sosté que fa uns dos-cents milions d'anys existia un únic supercontinent, anomenat Pangea, envoltat per un únic oceà global, Pantalassa. Posteriorment, Pangea es va fragmentar en continents més petits, que van anar derivant lentament fins a assolir les posicions que ocupen actualment.

Proves de la Deriva Continental

Per demostrar la seva hipòtesi, Wegener va aportar les següents proves:

• Proves geogràfiques: El perfil de les costes d'alguns continents (com ara l'oest d'Àfrica i l'est d'Amèrica del Sud) és complementari, de manera que es poden fer encaixar com si fossin peces d'un trencaclosques.
• Proves geològiques: Algunes formacions geològiques (tipus de roques, cadenes muntanyoses) mostren una continuïtat sorprenent entre diferents continents actualment separats, fet que només es pot explicar si en el passat havien estat units.
• Proves paleoclimàtiques: Continents com Àfrica, Austràlia i Amèrica del Sud presenten gran quantitat de sediments d'origen glacial (til·lites) de la mateixa edat, la qual cosa indica que en el passat van estar units i situats a prop del pol Sud, formant part de l'antic continent de Gondwana.
• Proves paleontològiques: Es basen en l'existència de restes fòssils dels mateixos organismes terrestres (animals i plantes) en continents que actualment estan separats per vastos oceans, la qual cosa suggereix que aquests continents van estar connectats.

Rebuig Inicial de la Hipòtesi

Malgrat les nombroses proves presentades, la hipòtesi de la deriva dels continents va ser àmpliament rebutjada per la comunitat científica de l'època, principalment perquè Wegener no podia explicar de manera convincent quina força o mecanisme era capaç de fragmentar Pangea i moure masses continentals tan enormes a través dels fons oceànics.

Paleomagnetisme: Evidència Clau Posterior

El paleomagnetisme estudia l'orientació dels cristalls de minerals magnètics (com la magnetita) presents en les roques, que es van alinear amb el camp magnètic terrestre en el moment de la seva formació fa milions d'anys. Aquesta informació queda registrada a les roques.

• Polaritat magnètica normal: L'orientació del camp magnètic és similar a l'actual.
• Polaritat magnètica invertida: L'orientació del camp magnètic és contrària a l'actual (el pol nord magnètic es troba a prop del pol sud geogràfic, i viceversa).

L'estudi de les bandes de polaritat magnètica, simètriques a banda i banda de les dorsals oceàniques, va ser una prova crucial per a la teoria de l'expansió del fons oceànic i, per tant, un suport fonamental per a la teoria de la tectònica de plaques.

Teoria de la Tectònica de Plaques (Tectònica Global)

La teoria de la tectònica de plaques, desenvolupada a mitjans del segle XX, proposa que la capa més externa i rígida de la Terra, la litosfera, està dividida en diversos fragments de diferents mides anomenats plaques tectòniques. Aquestes plaques suren i es mouen lentament sobre una capa més calenta i dúctil del mantell superior, l'astenosfera, empeses principalment per corrents de convecció magmàtica al mantell i per la força de la gravetat.

Components de la Litosfera

La litosfera està composta per l'escorça terrestre i la part superior més rígida del mantell (mantell residual):

• Litosfera oceànica: Formada per escorça oceànica (més prima, més densa, principalment basàltica) i mantell residual. Té un gruix mitjà d'uns 65 km, tot i que varia amb l'edat.
• Litosfera continental: Formada per escorça continental (més gruixuda, menys densa, composició més variada, predominantment granítica) i mantell residual.

Tipus de Plaques Tectòniques

• Plaques oceàniques: Formades exclusivament o principalment per litosfera oceànica (ex: Placa Pacífica).
• Plaques mixtes: Presenten sectors de litosfera oceànica i sectors de litosfera continental (ex: Placa Sud-americana).

Moviment i Interacció de les Plaques

Les plaques tectòniques es mouen, col·lideixen, es freguen entre si o s'allunyen les unes de les altres. Les velocitats de desplaçament són molt petites, generalment inferiors a 10 cm/any. El moviment de les plaques i el contacte entre elles dona lloc a tres tipus principals de marges de placa:

• Marges constructius (o divergents)
• Marges destructius (o convergents)
• Marges passius (o transformants)

Expansió del Fons Oceànic

L'expansió del fons oceànic és el procés pel qual es crea contínuament nova litosfera oceànica a les dorsals oceàniques. Això es produeix com a resultat de l'ascens de materials magmàtics (magma) des del mantell, que emergeixen al llarg de l'eix de la dorsal, es refreden, solidifiquen i s'afegeixen a les vores de les plaques que se separen.

Marges Constructius (Divergents)

Els marges constructius són els sectors on dues plaques tectòniques se separen (divergeixen) i es crea nova litosfera. La placa creix gràcies a les aportacions de roques basàltiques que es formen en refredar-se el magma procedent del mantell.

Dorsals Oceàniques i Rift

Una dorsal oceànica és una gran serralada submarina, sovint amb milers de quilòmetres de longitud, on es formen i se separen dues plaques tectòniques. Les dorsals estan típicament dividides longitudinalment per una depressió tectònica, una vall allargada i estreta anomenada rift (o fossa tectònica). El rift coincideix amb el sector per on el magma procedent del mantell arriba a la superfície.

Marges Destructius (Convergents)

Els marges destructius són aquells on dues plaques tectòniques col·lideixen (convergeixen). En aquests marges, generalment es destrueix litosfera, ja que una de les plaques (o totes dues en certs casos) és forçada a modificar-se o a enfonsar-se.

Tipus de Col·lisions de Plaques

Es distingeixen tres tipus principals de contacte convergent segons el tipus de litosfera que col·lideix:

1. Col·lisió entre una placa oceànica i una placa continental

La vora de la placa oceànica, que és més densa, s'enfonsa (subdueix) sota la placa continental, que és menys densa. Així, la placa oceànica es reincorpora a l'astenosfera i eventualment al mantell, és a dir, es destrueix litosfera oceànica. Les zones on es produeix aquest enfonsament s'anomenen zones de subducció. En aquests casos, es poden formar serralades muntanyoses a la vora del continent (orògens de marge continental), acompanyades de vulcanisme (per exemple, la serralada dels Andes).

2. Col·lisió entre dues plaques oceàniques

La vora d'una de les plaques oceàniques (generalment la més antiga i freda, per tant més densa) s'enfonsa sota l'altra, formant també una zona de subducció. La placa que subdueix es reincorpora a l'astenosfera, destruint-se litosfera oceànica. En aquestes zones es produeixen forts terratrèmols i es formen arcs d'illes volcàniques paral·lels a la fossa oceànica (ex: les Marianes, Japó).

3. Col·lisió entre dues plaques continentals

Quan dues plaques amb litosfera continental col·lideixen, ambdues es pressionen l'una contra l'altra. Com que la litosfera continental és relativament poc densa, cap de les dues s'enfonsa significativament a l'astenosfera. Això fa que les seves vores s'aixafin, es pleguin, es fracturin i s'engruixeixin enormement, formant grans cadenes muntanyoses interiors (orògens de col·lisió, com l'Himàlaia). Les zones on es produeixen aquest tipus de col·lisions s'anomenen zones d'obducció (tot i que el terme obducció es refereix més específicament a l'encavalcament de litosfera oceànica sobre continental, el context aquí sembla referir-se a la zona de sutura continental). Són zones amb intensos terratrèmols i, generalment, poca activitat volcànica associada directament a la col·lisió actual.

Formacions Típiques en Zones de Subducció

Les zones de subducció presenten característiques geològiques distintives:

• Fossa oceànica (o fossa abissal): És un solc llarg, estret i molt profund al fons marí (pot arribar a profunditats de més de 10.000 metres), que marca el lloc on una placa comença a enfonsar-se sota una altra.
• Terratrèmols: El desplaçament d'una placa sota una altra no és uniforme ni suau, sinó que es produeix a batzegades. Aquests moviments sobtats generen terratrèmols, que poden ser molt intensos i originar-se a diferents profunditats al llarg del pla inclinat de la placa que subdueix (Pla de Wadati-Benioff).
• Volcans i Arcs Volcànics: La calor alliberada pel fregament entre les dues plaques, juntament amb la presència d'aigua i altres volàtils en els materials de la placa que subdueix, facilita la fusió parcial de les roques del mantell superior de la placa cavalcant o de la pròpia placa que subdueix. Els magmes generats, menys densos, ascendeixen a través de la litosfera de la placa superior i poden arribar a la superfície, formant volcans. Si la subducció ocorre sota litosfera oceànica, aquests volcans poden emergir per sobre del nivell del mar, formant una cadena d'illes volcàniques paral·lela a la fossa, coneguda com un arc d'illes. Si la subducció és sota litosfera continental, es formen cadenes volcàniques continentals (arc continental).

Marges Passius (Transformants)

Els marges transformants (incorrectament anomenats"passiu" en el text original, ja que són sísmicament actius; els marges passius reals són intraplaca, on la litosfera continental transita a oceànica sense activitat tectònica significativa) es produeixen quan una placa tectònica es desplaça lateralment respecte a la placa adjacent, lliscant una al costat de l'altra al llarg d'una falla transformant. En aquestes zones no es crea ni es destrueix litosfera de manera significativa, però sí que hi ha una activitat geològica important, especialment sísmica.

Falles Transformants

Com que les dues plaques en contacte estan molt juntes, en desplaçar-se lateralment es freguen i, de tant en tant, s'encallen a causa de la fricció. L'acumulació de tensió s'allibera de cop quan la resistència de les roques és superada, fent que les plaques avancin a batzegades. Cada batzegada genera una forta vibració del terreny, és a dir, un terratrèmol.

El nombre de plaques tectòniques directament separades per una única falla transformant és generalment de dues. Les falles de transformació també apareixen desplaçant els segments dels rifts de les dorsals oceàniques. La falla més coneguda d'aquest tipus és la falla de San Andreas a Califòrnia.

Distribució de Terratrèmols i Volcans

La majoria dels terratrèmols i volcans actius a la Terra no es distribueixen a l'atzar, sinó que es concentren principalment en els límits de les plaques tectòniques. Aquesta distribució és una de les evidències més importants que donen suport a la teoria de la tectònica de plaques.

• Als marges divergents (dorsals i rifts continentals), hi ha vulcanisme (generalment efusiu) i terratrèmols superficials.
• Als marges convergents (zones de subducció i col·lisió), hi ha vulcanisme (sovint explosiu en arcs volcànics) i terratrèmols que poden ser superficials, intermedis i profunds. Les col·lisions continentals generen terratrèmols intensos però menys vulcanisme directe.
• Als marges transformants, hi ha terratrèmols (sovint superficials i forts) però generalment no hi ha vulcanisme associat.

L'Evolució de l'Escorça Terrestre

Els continents es mouen constantment a causa de la tectònica de plaques, la qual cosa significa que la configuració actual dels continents i oceans no és fixa, sinó una instantània en l'evolució geològica del planeta. Actualment, es coneix amb força precisió l'evolució de l'escorça terrestre durant els últims 600 milions d'anys (l'Eó Fanerozoic).

Al llarg de la història de la Terra, els continents han col·lidit entre si (formant supercontinents com Pangea, Rodínia, etc.) i s'han fragmentat en cicles continus. Aquestes col·lisions han originat importants orogènesis, processos complexos de deformació de l'escorça durant els quals es formaven grans cadenes muntanyoses.

Activitats Proposades

• Reflexió: La teoria de Wegener sobre la deriva continental va ser inicialment rebutjada malgrat les proves que va aportar. Per què? (Pista clau: No explicava de manera satisfactòria quina força era capaç de fragmentar Pangea i moure els continents).
• Interpretació de diagrames: En un esquema de marges de plaques, identificar:
  • Capes principals: A) Escorça continental, B) Escorça oceànica, C) Litosfera oceànica/continental, D) Astenosfera.
  • Tipus de marge: M) Identificar el tipus de marge representat (constructiu, destructiu, transformant), N) Identificar un altre tipus de marge o una característica específica.