...i comença la tectònica de plaques

2007/02/01 Etxebeste Aduriz, Egoitz - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Geologia

Per a la física i la química és com el descobriment de l'estructura de l'àtom o la teoria de l'evolució per a la biologia, per a la geologia, la teoria de la tectònica de plaques. Serveix per a explicar gairebé tot.

XX. A principis del segle XX, l'alemany Alfred Lothar Wegener va publicar la Teoria de la Deriva Continental. Tenint en compte les formes dels continents, els fòssils, etc., va proposar que Pangea, antic únic gran continent, es va anar dividint en els continents actuals. A partir d'aquí es va desenvolupar la teoria de la tectònica de plaques. I avui ningú ho qüestiona. L'escorça terrestre està formada per diverses plaques. Aquestes plaques estan en moviment, es formen en les dorsals oceàniques i desapareixen en les zones de subducció, és a dir, les plaques s'enfonsen una sota l'altra i es fundin en el mantell.

La calor a l'interior de la terra és el motor de les plaques tectòniques, i les propietats físic-químiques del mantell i de la superfície terrestre són importants per a donar suport a la teoria. No obstant això, en retrocedir en el temps, existeix una major probabilitat que aquests factors siguin menys similars als actuals. Alguns científics han argumentat que les plaques de superfície que antigament estaven sobre el material calent i tou eren massa gruixudes i flotants per a enfonsar-se l'una sota l'altra, com ocorre avui, i que l'alta temperatura inicial de la terra provocaria un moviment molt desigual de les plaques.

Tampoc s'han observat fenòmens com la tectònica de plaques en altres planetes similars a la Terra. Els planetes no tenen per què funcionar d'aquesta manera, i els científics creuen que la Terra no sempre ha funcionat com avui.

Claus de la tectònica de plaques

Però aclarir l'origen de la tectònica de plaques no és tasca fàcil. D'una banda, les possibles indicis són escasses i difícils d'interpretar, i d'altra banda, no és fàcil determinar quins factors són imprescindibles per a explicar la teoria de la tectònica de plaques. No tots els científics coincideixen i ofereixen diferents definicions per a la tectònica de plaques. No obstant això, la majoria està d'acord amb tres elements clau de la teoria: En la superfície de la Terra hi ha plaques rígides que es mouen a través de l'expansió oceànica a mesura que es forma la nova superfície, i les plaques s'enfonsen una sota una altra en les zones de subducció.

Però una d'aquestes tres característiques, i gairebé dues, podrien ocórrer en la Terra sense la tectònica de plaques. És a dir, pot haver-hi plaques rígides i moure's entre si, però això no significa necessàriament que hi hagi tectònica de plaques. Per exemple, segons estudis paleomagnéticos, els investigadors han descobert que en l'època arcaica (fa 3.800-2.800 milions d'anys) les plaques de superfície es van moure l'una sobre l'altra, però els glaçons es mouen de la mateixa manera en la mar polar i no estan exposats a la tectònica de plaques.

Entre els tres, la subducció sembla la característica més adequada per al diagnòstic de la tectònica de plaques. La subducció és un procés d'enfonsament d'una placa sota l'altra per a reciclar-la en el mantell. Per a això són necessàries plaques rígides i la creació d'una nova escorça en un altre lloc, ja que en cas contrari la superfície de la terra anirà desapareixent. Per tant, per a alguns científics, les restes de subducció són una mostra del que llavors estava funcionant la tectònica de plaques.

En la petjada de la subducció

El geòleg Robert Stern ha portat al més extrem aquest argument. En un treball publicat l'any passat va proposar que la Terra no ha tingut una tectònica de plaques en els quatre cinquens de la seva vida, i que només té 1.000 milions d'anys. Stern es basa en dues idees principals. D'una banda, que la tectònica de plaques no podia iniciar-se fins que la superfície terrestre es refredi prou --i això va ser aproximadament de fa 1.000 milions d'anys-. I d'altra banda, les úniques petjades fiables de la subducció són més recents, segons Stern.

Com a petjada de subducció, Stern considera tres tipus de roques. D'una banda, les ofiolitas, que són parts característiques de l'escorça oceànica i que sovint apareixen esmicolades en les ribes dels continents per efecte de la subducció. Perquè, segons Stern, són molt poques les ofiolitas que superen els mil milions d'anys. D'altra banda, els esquistos blaus es produeixen per la pressió del basalt però baixa temperatura del basalt. Actualment s'originen en zones de subducció, però l'esquist blau més antic no supera els 800 milions d'anys. I, finalment, les estructures singulars que es formen en pujar una placa sobre una altra a través de pressions molt altes tenen una antiguitat màxima de 630 milions d'anys.

També esmenta un altre punt: l'inici d'un procés com la tectònica de plaques tindria conseqüències a escala planetària. I fa entre 780 i 580 milions d'anys es van produir glaciacions molt dures. Segons Stern, amb l'inici de la tectònica de plaques es va produir un augment de l'activitat volcànica que va refredar el planeta, la qual cosa va provocar aquestes glaciacions.

La Terra, encara jove i calenta

La majoria dels investigadors consideren que la tectònica de plaques és més antiga. Alfred Kröner, investigadora de la Universitat de Magúncia a Alemanya, no comparteix els arguments de Stern. L'alemany considera que hi ha suficient evidència per a pensar que fa almenys 3.100 milions d'anys la tectònica de plaques estava en marxa: treballs geoquímics, imatges sísmiques i fins i tot unes poques ofiolitas.

Un recent treball publicat pel modelador australià Geoff Davies ha resolt, a més, un dels majors problemes per a explicar l'inici primerenc. De fet, Davies i altres investigadors van proposar, a principis dels 90, que en la Terra primerenca la superfície terrestre fos massa gruixuda i flotant per a poder introduir una placa sota una altra. Però ara, utilitzant càlculs més sofisticats, han proposat que la superfície terrestre podria ser més fina del que es pensava, de 4 km o menys, fins i tot més fina que l'actual. Per tant, en aquest sentit no seria possible que la tectònica de plaques s'hagués iniciat abans del que es preveu.

També són molt antics els circs de la regió de Jack Hills, en l'oest d'Austràlia. Però no és fàcil saber a què poden donar pistes. Els circones són cristalls originats en l'època Hadea (des de la fundació de la Terra, fa 4.570 milions d'anys, fins fa 3.850 milions d'anys) i posteriorment introduïts en roques més joves. El geoquímic de la Universitat de Califòrnia, Mark Harrison, i els seus companys, creuen que l'escorça continental existia fa 4.400 a 4.500 milions d'anys.

Aquesta conclusió ha estat extreta de les proporcions d'isòtops hafni-radioactius oposats en cristalls de circ. De fet, les proporcions 176 Hf/ 177 Hf permeten diferenciar entre superfície i mantell. Aquests estudis han conclòs que la superfície terrestre existia per a aquesta època i que, a més, es va reciclar immediatament i es va convertir en mantell. I Harrison creu que això pot succeir mitjançant un procés com la tectònica de plaques.

Però Simon Wilde, de la Universitat Curtin d'Austràlia, creu que no es pot anar tan lluny en treure conclusions amb els circs de Jack Hills. Diu que cal anar amb compte amb aquestes roques, ja que les interpretacions de les diferents proporcions d'hafni d'un punt a un altre poden ser diverses. Coincideix amb Harrison que llavors hi havia certa superfície terrestre, però no es correspon amb els punts de reciclatge i tectònica de plaques.

Dues cares de la mateixa roca

En l'oest d'Austràlia existeix una altra estructura interessant: Una antiga estructura rocosa anomenada Pilbara. Investigat aquest, el geòleg Hugh Smithies afirma que la tectònica de plaques va començar fa 3.300 milions d'anys. Dos camps de la mateixa estructura guarden una història completament diferent, segons Smithies. L'est de la pila té entre 3.500-3.200 milions d'anys, i no té una petjada evident de l'actual tectònica de plaques. Existeixen indicadors geoquímics que poden suggerir subducció, però també poden explicar-se fàcilment amb altres processos no tectònics.

La zona occidental, per part seva, té entre 3.300 i 3.000 milions d'anys d'antiguitat i abunden les petjades de la tectònica. D'una banda, existeixen esquerdes geoquímiques que no poden explicar-se d'una altra manera, i per un altre, Smithies veu restes d'un arc oceànic en algunes de les característiques de les roques. Els arcs oceànics són conjunts d'illes que es formen habitualment en zones de subducció.

Però aquesta hipòtesi també té un rival. Per a Julián Pearce, de la Universitat de Cardiff a Gal·les, totes les restes que es poden trobar en la part occidental del Pilar --per exemple, la mescla de materials superficials de diferents magmes o llocs amb quantitats anormals d'aigua- poden explicar-se sense necessitat de tectònica de plaques, mitjançant altres fenòmens.

Desenes de caps

Hi ha qui defensa que la tectònica de plaques ha canviat en el temps. Per al geòleg de la Universitat de Maryland, Michael Brown, hi ha hagut dos tipus de tectòniques: la que avui coneixem i una versió més primerenca de fa 2.700-700 milions d'anys. Brown té en compte les característiques dels minerals. Els minerals que es produeixen a menor pressió i a major temperatura són indicadors de l'antic tipus de tectònica. Suggereixen una terra més calenta on no es produïa la subducció. Per contra, els minerals a alta pressió indiquen la tectònica de les plaques actuals. Tenint en compte les característiques d'aquests minerals, Brown creu que la tectònica de plaques reals, l'actual, va començar fa 700 milions d'anys.

Finalment, uns altres proposen que la tectònica de plaques s'ha iniciat i paralitzat en diverses ocasions al llarg de la història de la Terra.

Com es pot observar, no hi ha molt de consens en la data d'inici del procés que dóna forma al món. A partir de la mateixa petjada, les interpretacions poden ser molt diferents segons els científics. Sembla, no obstant això, que la majoria ho situen ara entre 3.000 i 4.000 milions d'anys. Però el debat encara està en auge. I els geòlegs hauran de continuar rastrejant la tectònica, quan trobar nous traços.