Cordilleras submarinas: dorsales

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

• Geologia

Las dorsales, las cordilleras submarinas, son poco conocidas para el gran público. Este desconocimiento es consecuencia directa de una serie de factores, por un lado porque no los vemos y, por otro, porque hasta hace poco los geólogos y expertos en estos temas sabían poco. Sin embargo, decir que no los vemos no es del todo cierto; Islandia, por ejemplo, es una porción de dorsal que sale sobre el agua y, por otra parte, porque el origen de muchos terremotos está en las dorsales y, al menos, los percibimos.

Hace unos años, con la aprobación de la teoría de la tectónica de placas y el avance de la tecnología, se dio un gran paso en la investigación de los dorsales, aunque todavía quedan muchos puntos pendientes. Por ejemplo, hoy sabemos que las dorsales forman la cadena montañosa más larga de la Tierra, recorriendo casi la totalidad de la Tierra a lo largo de 75.000 kilómetros; que emiten ocho veces más lava que todos los volcanes del planeta formando una corteza oceánica; que se enfrían a través del tráfico de aguas marinas filtrando durante millones de años todo el agua del mar; que pueden ser causa de la transgresión, etc.

En las siguientes páginas trataremos sobre la dinámica de los dorsales y la ampliación del suelo marino estrechamente ligado a ella.

Tectónica de placas

Para comprender la dinámica dorsal es necesario conocer los fundamentos de la tectónica de placas. Aunque no profundizemos demasiado, trataremos de explicar de la manera más sencilla posible en qué consiste esta teoría.

Wegener (1880-1930) fue quien postuló por primera vez la teoría de la deriva continental. Según esta teoría, los continentes flotan sobre una superficie oceánica más débil que densa (como el hielo sobre el agua). Así, según Wegener, los continentes se mueven en un tiempo formando un supercontinente llamado Pangea, aunque todos estuvieron juntos. Esta teoría no fue aceptada hasta que fue probada por el zenpaleomagnetismo, tras la muerte de Wegener.

Así, se aprobó la teoría de la deriva continental, que a pesar de su movimiento, ya ha sido explicada por los científicos a través de la tectónica de placas.

Se distinguen dos tipos de litosfera (superficie terrestre más parte del manto superior): continental (de baja densidad) y oceánica (más densa). Su origen es diferente y está formado por diferentes rocas. Los movimientos litosféricos se producen sobre una astenosfera más plástica. Como se ha dicho más arriba, los continentes se mueven, pero no como continentes, es decir, las placas se mueven. La Tierra está formada por placas o, lo que es lo mismo, la litosfera está dividida como piezas de un puzzle, en algunas de las cuales hay continentes y cortezas oceánicas, en otras sólo la corteza oceánica (ver figura 1).

Teniendo en cuenta todo ello, el problema que se plantea y que ha dado grandes quebraderos de cabeza es: si toda la superficie está formada por placas, ¿cómo se producen los movimientos? Todas estas piezas de la corteza terrestre pueden actuar como cintas transportadoras: en las dorsales se forma una nueva superficie oceánica, proceso en el que cada placa se aleja entre sí como se explica más adelante. Para que esta nueva superficie tenga cabida, la vieja superficie deberá desaparecer en otro lugar, en las zonas de subducción.

En la figura 2 se muestran bastante bien estos movimientos. En esta segunda imagen se ven las corrientes de convección del manto, de las que todavía existen hipótesis sobre sus orígenes y direcciones, siendo la de la imagen una de las más aceptadas. Como se puede observar, las corrientes ascendentes del manto superior forman una corteza oceánica en las dorsales. En consecuencia, las dos placas relacionadas con este dorsal parten en sentido contrario “deslizándolas” sobre la astenosfera (tal y como indican las flechas exteriores en la esfera).

El material litosférico más antiguo, el más alejado del dorsal, desaparece en las zonas de subducción relacionadas con las corrientes descendentes del manto (como la fosa chilena). De este modo, la litosfera se forma y desaparece constantemente. El caso de Hawai es especial. En este caso, el material del manto sube en el interior de una placa, formando un volcán del que sale el material del manto.

En las siguientes imágenes se muestran los diferentes campos que aparecen en la figura 2.

La tercera figura corresponde a las áreas de subducción. La placa oceánica se introduce debajo de la continental por ser más densa o oceánica bajo la oceánica. Esto se produce “espontáneamente” cuando la litosfera oceánica es antigua (200 millones de años), ya que en envejecimiento se hace más densa, alcanzando una densidad mayor que la astenosfera (recuérdese que la litosfera se mueve sobre la astenosfera). Esta subducción o hundimiento es “natural” por lo que se producen pequeños terremotos.

Sin embargo, cuando las dos placas tienen una dirección opuesta y ambas tienen continentes, al chocar se mete con fuerza, como se observa en el primer caso de la figura, cuando se producen terremotos muy violentos y volcanes debido a que la litosfera oceánica es todavía demasiado ligera para formar la subducción, es decir, porque la astenosfera tiene una densidad más alta que esa placa oceánica. A medida que se forma la subducción, la superficie continental se eleva como se aprecia en la figura y, por tanto, se forman cadenas montañosas relacionadas con las áreas de subducción, como los Andes. En el caso de dos placas con sentido contrario, chocarán y entre ambas se formará una cadena montañosa, formada por dos placas. Es el caso del Himalaya, formado por el choque de la India con la placa euroasiática. Podéis ver este caso en la figura 4.

La figura 5 muestra un esquema simple de las dorsales. Las flechas indican el movimiento de las placas, es decir, las placas que se mueven en la formación de la nueva superficie terrestre, donde se descubrió la innegable prueba de que se mueven los continentes, mediante la medición de las anomalías magnéticas o paleomagnetismo anteriormente citadas. Las otras características se expondrán en los siguientes puntos.

Topografía de dorsales y geología submarina

Como consecuencia de la erosión, la topografía continental cambia constantemente. En el submarino, sin embargo, la erosión tiene poca importancia y los relieves que se ven son muy similares a los originales, por lo que tienen un significado geológico inmediato y son muy útiles para la interpretación.

Los dorsales oceánicos son exaltaciones largas, anchas y continuas de fondos marinos de mil kilómetros de ancho (el pie -5.000 m y la cima -2.500 m) formando más de un tercio del océano. En el mapa de la Figura 5 se puede observar que casi toda la Tierra está rodeada por rift continental, elementos del mismo sistema de expansión.

Por otra parte, como se puede apreciar en la Figura 5, la cima está fragmentada por un valle que se llama rift oceánico por sus características similares a las del rift continental, como el oriental de África. Sin embargo, este valle no aparece en todos los dorsales, ya que se pueden distinguir dos tipos de dorsales en función de la velocidad de propagación: dorsales lentos, con una velocidad de expansión de 1 cm/año (por ejemplo, el Atlántico) y rápidos, que se extienden a 20 cm/año (por ejemplo, el del Pacífico). En esta última no se distinguen rift oceánicos.

Entre las demás características destaca la presencia de fallas transformables. En la figura 6 se puede ver el movimiento de las dorsales. Estas fallas son causa de muchos terremotos.

Rift continentales y oceánicos

Hasta ahora solo hemos dicho que participan en el mismo sistema de difusión de dorsales. ¿Pero qué son? También reciben el nombre de Rift-valley y, en resumen, son las profundidades largas y estrechas que rodean la pronunciada y recta pendiente que surge de la formación de fallas en la superficie terrestre. Se parecen mucho a dorsales lentas. En la actualidad existen dos sistemas de rift activos ocasionalmente: Jordan Valley y el sistema de rift oriental africano.

Puedes ver cómo se forman estos rift en la figura 7. En la primera etapa se produce un abombamiento de la superficie terrestre debido a las corrientes ascendentes del manto. En la segunda etapa se suceden los domos resultantes de las fuerzas de distensión que se van a producir.

En esta etapa, el rift se asemeja mucho a las dorsales (las mismas corrientes ascendentes del manto, las mismas fuerzas de distensión, etc.). ). En las siguientes etapas, la formación de superficies oceánicas aumentará, alejando cada vez más las dos partes continentales. Cuando se ha formado suficiente superficie oceánica, entra el mar. Mientras el rift es activo, la superficie oceánica se irá formando y el mar se irá haciendo cada vez más profundo. El resultado final de todo este proceso será los dos continentes separados por un mar.

Hidrotermalismo de dorsales y “Black Smoker”

En 1979, el buceo estadounidense Alvin descubrió en el dorsal oriental del Océano Pacífico el pequeño oasis formado por cangrejos, almejas y otras criaturas en el medio de agua negra que vertía una chimenea. Por ello, se acercaron a las zonas más calientes de los dorsales y se descubrieron otras muchas fuentes hidrotermales, tanto en el dorsal del Pacífico como en el Atlántico. Como se ha podido comprobar a posteriori, este circuito hidrotermal que enfría los dorsales explica el porqué de las anomalías térmicas medidas en torno a las dorsales.

Estas calientes fuentes de agua negra del Pacífico Oriental se denominan “Black smoker”. La temperatura de estas aguas es de 350 ºC y se explica por su riqueza en sulfuros metálicos. Los calores y sales minerales que desprenden los smerres de Black contribuyen a la proliferación de bacterias que a su vez facilitan la propagación de colonias vivas.

Como se ha mencionado anteriormente, las fallas atraviesan dorsales. Desde estas fallas penetra el agua del mar y puede alcanzar hasta 2-3 km de superficie, donde se calienta a 400-500 ºC y vuelve a ascender saliendo del smoker. En este viaje ascendente, el agua caliente disuelve parcialmente las rocas que forman la corteza terrestre, enriqueciendo el agua en los metales. A continuación, al salir del smon black y enfriarse, se precipita el disuelto formando yacimientos minerales, principalmente de cuprés.

Otras posibles consecuencias del hidrotermalismo todavía se están investigando. Sin embargo, la importancia de este proceso es innegable si tenemos en cuenta que sólo durante unos millones de años se puede reciclar todo el agua del mar.

¿Surgió la vida alrededor de las dorsales?

Parece que las condiciones físicas en torno a los black smokers son apropiadas para la síntesis inorgánica de animoácidos y otras moléculas prebióticas. Además, se han encontrado células muy primitivas alrededor de ellas. Por otra parte, estas son las únicas zonas de la Tierra en las que, en lugar de extraer la energía del Sol a través de la fotosíntesis, se extrae del interior de la Tierra mediante la oxidación de compuestos sulfurados reducidos.

Métodos de análisis de dorsales

El enorme tamaño de las dorsales y la inundación son grandes obstáculos para la investigación, de ahí que hasta hace poco no se hayan investigado. Afortunadamente, los avances tecnológicos han facilitado el conocimiento de los dorsales.

Las técnicas utilizadas son sondeos, buceo, perfiles sísmicos, medidas de anomalías térmicas y medidas de anomalías gravimétricas, entre otras. Pero todos ellos son muy caros y, salvo el buceo, el resto sólo aporta información indirecta. Es decir, hay que interpretar los datos y eso tiene un gran riesgo.

El buceo más famoso es Nautile. A través de ella se internaron en una falla y consiguieron realizar una sección transversal de la corteza oceánica. Esta sección transversal tiene un gran significado geológico ya que cada roca se forma en unas condiciones particulares. Por ejemplo, los complejos filonianos son indicadores de los canales ascendentes de los materiales del manto. Pero hay un sistema de investigación más antiguo y más barato: la investigación de ofiolitas. Las ofiolitas son fragmentos de antiguas superficies oceánicas situadas sobre la corteza continental. Al estar fuera del agua es posible ver la superficie oceánica sin buceo.

La mayor información sobre la superficie oceánica se ha obtenido a partir de la investigación de las siguientes. El proceso de formación de la superficie oceánica sobre la continental se denomina obducción. Esto se ha representado esquemáticamente en la figura 9 a partir del modelo omaní. De hecho, es la ofiolita más estudiada, Omango, por ser la más grande, y por la falta de vegetación, por su inmejorable afloramiento, que puede verse en su totalidad. Además, a diferencia de la mayoría de las ofiolitas, la convergencia de las placas no ha terminado y los continentes que las llevan todavía no han colisionado. Se calcula que chocarán a un par de millones de años, lo que provocará la formación de una cadena montañosa como los Alpes entre la placa árabe y eurasiática y la ruptura de toda la ofiolita, eliminando la huella del mar existente entre los icontinentes.