Serralades submarines: dorsals

1996/11/01 Ostolaza, Gentzane Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Geologia

Les dorsals, les serralades submarines, són poc conegudes per al gran públic. Aquest desconeixement és conseqüència directa d'una sèrie de factors, d'una banda perquè no els veiem i, per un altre, perquè fins fa poc els geòlegs i experts en aquests temes sabien poc. No obstant això, dir que no els veiem no és del tot cert; Islàndia, per exemple, és una porció de dorsal que sali sobre l'aigua i, d'altra banda, perquè l'origen de molts terratrèmols està en les dorsals i, almenys, els percebem.

Fa uns anys, amb l'aprovació de la teoria de la tectònica de plaques i l'avanç de la tecnologia, es va fer un gran pas en la recerca dels dorsals, encara que encara queden molts punts pendents. Per exemple, avui sabem que les dorsals formen la cadena muntanyenca més llarga de la Terra, recorrent gairebé la totalitat de la Terra al llarg de 75.000 quilòmetres; que emeten vuit vegades més lava que tots els volcans del planeta formant una escorça oceànica; que es refreden a través del trànsit d'aigües marines filtrant durant milions d'anys tot l'aigua de la mar; que poden ser causa de la transgressió, etc.

En les següents pàgines tractarem sobre la dinàmica dels dorsals i l'ampliació del sòl marí estretament lligat a ella.

Tectònica de plaques

Per a comprendre la dinàmica dorsal és necessari conèixer els fonaments de la tectònica de plaques. Encara que no profundizemos massa, tractarem d'explicar de la manera més senzilla possible en què consisteix aquesta teoria.

Wegener (1880-1930) va ser qui va postular per primera vegada la teoria de la deriva continental. Segons aquesta teoria, els continents suren sobre una superfície oceànica més feble que densa (com el gel sobre l'aigua). Així, segons Wegener, els continents es mouen en un temps formant un supercontinente anomenat Pangea, encara que tots van estar junts. Aquesta teoria no va ser acceptada fins que va ser provada pel zenpaleomagnetismo, després de la mort de Wegener.

Així, es va aprovar la teoria de la deriva continental, que malgrat el seu moviment, ja ha estat explicada pels científics a través de la tectònica de plaques.

Es distingeixen dos tipus de litosfera (superfície terrestre més part del mantell superior): continental (de baixa densitat) i oceànica (més densa). El seu origen és diferent i està format per diferents roques. Els moviments litosfèrics es produeixen sobre una astenosfera més plàstica. Com s'ha dit més amunt, els continents es mouen, però no com a continents, és a dir, les plaques es mouen. La Terra està formada per plaques o, cosa que és el mateix, la litosfera està dividida com a peces d'un puzle, en algunes de les quals hi ha continents i escorces oceàniques, en unes altres només l'escorça oceànica (veure figura 1).

Tenint en compte tot això, el problema que es planteja i que ha donat grans maldecaps és: si tota la superfície està formada per plaques, com es produeixen els moviments? Totes aquestes peces de l'escorça terrestre poden actuar com a cintes transportadores: en les dorsals es forma una nova superfície oceànica, procés en el qual cada placa s'allunya entre si com s'explica més endavant. Perquè aquesta nova superfície tingui cabuda, la vella superfície haurà de desaparèixer en un altre lloc, en les zones de subducció.

En la figura 2 es mostren bastant bé aquests moviments. En aquesta segona imatge es veuen els corrents de convecció del mantell, de les quals encara existeixen hipòtesi sobre els seus orígens i direccions, sent la de la imatge una de les més acceptades. Com es pot observar, els corrents ascendents del mantell superior formen una escorça oceànica en les dorsals. En conseqüència, les dues plaques relacionades amb aquest dorsal parteixen en sentit contrari “lliscant-les” sobre l'astenosfera (tal com indiquen les fletxes exteriors en l'esfera).

El material litosfèric més antic, el més allunyat del dorsal, desapareix en les zones de subducció relacionades amb els corrents descendents del mantell (com la fossa xilena). D'aquesta manera, la litosfera es forma i desapareix constantment. El cas de Hawaii és especial. En aquest cas, el material del mantell puja a l'interior d'una placa, formant un volcà del qual sali el material del mantell.

En les següents imatges es mostren els diferents camps que apareixen en la figura 2.

La tercera figura correspon a les àrees de subducció. La placa oceànica s'introdueix sota la continental per ser més densa o oceànica sota l'oceànica. Això es produeix “espontàniament” quan la litosfera oceànica és antiga (200 milions d'anys), ja que en envelliment es fa més densa, aconseguint una densitat major que l'astenosfera (recordi's que la litosfera es mou sobre l'astenosfera). Aquesta subducció o enfonsament és “natural” pel que es produeixen petits terratrèmols.

No obstant això, quan les dues plaques tenen una direcció oposada i ambdues tenen continents, en xocar es fica amb força, com s'observa en el primer cas de la figura, quan es produeixen terratrèmols molt violents i volcans pel fet que la litosfera oceànica és encara massa lleugera per a formar la subducció, és a dir, perquè l'astenosfera té una densitat més alta que aquesta placa oceànica. A mesura que es forma la subducció, la superfície continental s'eleva com s'aprecia en la figura i, per tant, es formen cadenes muntanyenques relacionades amb les àrees de subducció, com els Andes. En el cas de dues plaques amb sentit contrari, xocaran i entre ambdues es formarà una cadena muntanyenca, formada per dues plaques. És el cas de l'Himàlaia, format pel xoc de l'Índia amb la placa euroasiàtica. Podeu veure aquest cas en la figura 4.

La figura 5 mostra un esquema simple de les dorsals. Les fletxes indiquen el moviment de les plaques, és a dir, les plaques que es mouen en la formació de la nova superfície terrestre, on es va descobrir la innegable prova que es mouen els continents, mitjançant el mesurament de les anomalies magnètiques o paleomagnetisme anteriorment citades. Les altres característiques s'exposaran en els següents punts.

Topografia de dorsals i geologia submarina

Com a conseqüència de l'erosió, la topografia continental canvia constantment. En el submarí, no obstant això, l'erosió té poca importància i els relleus que es veuen són molt similars als originals, per la qual cosa tenen un significat geològic immediat i són molt útils per a la interpretació.

Els dorsals oceànics són exaltacions llargues, amples i contínues de fons marins de mil quilòmetres d'ample (el peu -5.000 m i el cim -2.500 m) formant més d'un terç de l'oceà. En el mapa de la Figura 5 es pot observar que gairebé tota la Terra està envoltada per rift continental, elements del mateix sistema d'expansió.

D'altra banda, com es pot apreciar en la Figura 5, el cim està fragmentat per una vall que es diu rift oceànic per les seves característiques similars a les del rift continental, com l'oriental d'Àfrica. No obstant això, aquesta vall no apareix en tots els dorsals, ja que es poden distingir dos tipus de dorsals en funció de la velocitat de propagació: dorsals lents, amb una velocitat d'expansió d'1 cm/any (per exemple, l'Atlàntic) i ràpids, que s'estenen a 20 cm/any (per exemple, el del Pacífic). En aquesta última no es distingeixen rift oceànics.

Entre les altres característiques destaca la presència de falles transformables. En la figura 6 es pot veure el moviment de les dorsals. Aquestes falles són causa de molts terratrèmols.

Rift continentals i oceànics

Fins ara només hem dit que participen en el mateix sistema de difusió de dorsals. Però què són? També reben el nom de Rift-valley i, en resum, són les profunditats llargues i estretes que envolten la pronunciada i recta pendent que sorgeix de la formació de falles en la superfície terrestre. S'assemblen molt a dorsals lentes. En l'actualitat existeixen dos sistemes de rift actius ocasionalment: Jordan Valley i el sistema de rift oriental africà.

Pots veure com es formen aquests rift en la figura 7. En la primera etapa es produeix un abombamiento de la superfície terrestre a causa dels corrents ascendents del mantell. En la segona etapa se succeeixen els doms resultants de les forces de distensió que es produiran.

En aquesta etapa, el rift s'assembla molt a les dorsals (els mateixos corrents ascendents del mantell, les mateixes forces de distensió, etc.). ). En les següents etapes, la formació de superfícies oceàniques augmentarà, allunyant cada vegada més les dues parts continentals. Quan s'ha format suficient superfície oceànica, entra la mar. Mentre el rift és actiu, la superfície oceànica s'anirà formant i la mar s'anirà fent cada vegada més profund. El resultat final de tot aquest procés serà els dos continents separats per una mar.

Hidrotermalismo de dorsals i “Black Smoker”

En 1979, el busseig estatunidenc Alvin va descobrir en el dorsal oriental de l'Oceà Pacífic el petit oasi format per crancs, cloïsses i altres criatures en el mitjà d'aigua negra que abocava una xemeneia. Per això, es van acostar a les zones més calentes dels dorsals i es van descobrir moltes altres fonts hidrotermals, tant en el dorsal del Pacífic com a l'Atlàntic. Com s'ha pogut comprovar a posteriori, aquest circuit hidrotermal que refreda els dorsals explica el perquè de les anomalies tèrmiques mesures entorn de les dorsals.

Aquestes calentes fonts d'aigua negra del Pacífic Oriental es denominen “Black smoker”. La temperatura d'aquestes aigües és de 350 °C i s'explica per la seva riquesa en sulfurs metàl·lics. Les calors i sals minerals que desprenen els smerres de Black contribueixen a la proliferació de bacteris que al seu torn faciliten la propagació de colònies vives.

Com s'ha esmentat anteriorment, les falles travessen dorsals. Des d'aquestes falles penetra l'aigua de la mar i pot aconseguir fins a 2-3 km de superfície, on s'escalfa a 400-500 °C i torna a ascendir sortint del smoker. En aquest viatge ascendent, l'aigua calenta dissol parcialment les roques que formen l'escorça terrestre, enriquint l'aigua en els metalls. A continuació, en sortir del smon black i refredar-se, es precipita el dissolt formant jaciments minerals, principalment de cuprés.

Altres possibles conseqüències de l'hidrotermalismo encara s'estan investigant. No obstant això, la importància d'aquest procés és innegable si tenim en compte que només durant uns milions d'anys es pot reciclar tot l'aigua de la mar.

Va sorgir la vida al voltant de les dorsals?

Sembla que les condicions físiques entorn dels black smokers són apropiades per a la síntesi inorgànica d'animoácidos i altres molècules prebiòtiques. A més, s'han trobat cèl·lules molt primitives al voltant d'elles. D'altra banda, aquestes són les úniques zones de la Terra en les quals, en lloc d'extreure l'energia del Sol a través de la fotosíntesi, s'extreu de l'interior de la Terra mitjançant l'oxidació de compostos sulfurats reduïts.

Mètodes d'anàlisis de dorsals

L'enorme grandària de les dorsals i la inundació són grans obstacles per a la recerca, per aquest motiu fins fa poc no s'hagin investigat. Afortunadament, els avanços tecnològics han facilitat el coneixement dels dorsals.

Les tècniques utilitzades són sondejos, busseig, perfils sísmics, mesures d'anomalies tèrmiques i mesures d'anomalies gravimètriques, entre altres. Però tots ells són molt cars i, excepte el busseig, la resta només aporta informació indirecta. És a dir, cal interpretar les dades i això té un gran risc.

El busseig més famós és Nautile. A través d'ella es van internar en una falla i van aconseguir realitzar una secció transversal de l'escorça oceànica. Aquesta secció transversal té un gran significat geològic ja que cada roca es forma en unes condicions particulars. Per exemple, els complexos filonians són indicadors dels canals ascendents dels materials del mantell. Però hi ha un sistema de recerca més antic i més barat: la recerca d'ofiolitas. Les ofiolitas són fragments d'antigues superfícies oceàniques situades sobre l'escorça continental. En estar fora de l'aigua és possible veure la superfície oceànica sense busseig.

La major informació sobre la superfície oceànica s'ha obtingut a partir de la recerca de les següents. El procés de formació de la superfície oceànica sobre la continental es denomina obducción. Això s'ha representat esquemàticament en la figura 9 a partir del model omaní. De fet, és l'ofiolita més estudiada, Omango, per ser la més gran, i per la falta de vegetació, pel seu immillorable aflorament, que pot veure's íntegrament. A més, a diferència de la majoria de les ofiolitas, la convergència de les plaques no ha acabat i els continents que les porten encara no han col·lidit. Es calcula que xocaran a un parell de milions d'anys, la qual cosa provocarà la formació d'una cadena muntanyenca com els Alps entre la placa àrab i eurasiàtica i la ruptura de tota l'ofiolita, eliminant la petjada de la mar existent entre els icontinentes.