Cordilleiras submarinas: dorsais

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

• Geologia

As dorsais, as cordilleiras submarinas, son pouco coñecidas paira o gran público. Este descoñecemento é consecuencia directa dunha serie de factores, por unha banda porque non os vemos e, por outro, porque até hai pouco os geólogos e expertos nestes temas sabían pouco. Con todo, dicir que non os vemos non é do todo certo; Islandia, por exemplo, é una porción de dorsal que salgue sobre a auga e, por outra banda, porque a orixe de moitos terremotos está nas dorsais e, polo menos, percibímolos.

Hai uns anos, coa aprobación da teoría da tectónica de placas e o avance da tecnoloxía, deuse un gran paso na investigación dos dorsais, aínda que aínda quedan moitos puntos pendentes. Por exemplo, hoxe sabemos que as dorsais forman a cadea montañosa máis longa da Terra, percorrendo case a totalidade da Terra ao longo de 75.000 quilómetros; que emiten oito veces máis lava que todos os volcáns do planeta formando una cortiza oceánica; que se arrefrían a través do tráfico de augas mariñas filtrando durante millóns de anos todo a auga do mar; que poden ser causa da transgresión, etc.

Nas seguintes páxinas trataremos sobre a dinámica dos dorsais e a ampliación do chan mariño estreitamente ligado a ela.

Tectónica de placas

Paira comprender a dinámica dorsal é necesario coñecer os fundamentos da tectónica de placas. Aínda que non profundizemos demasiado, trataremos de explicar da maneira máis sinxela posible en que consiste esta teoría.

Wegener (1880-1930) foi quen postulou por primeira vez a teoría de derívaa continental. Segundo esta teoría, os continentes flotan sobre unha superficie oceánica máis débil que densa (como o xeo sobre a auga). Así, segundo Wegener, os continentes móvense nun tempo formando un supercontinente chamado Pangea, aínda que todos estiveron xuntos. Esta teoría non foi aceptada ata que foi probada polo zenpaleomagnetismo, tras a morte de Wegener.

Así, aprobouse a teoría de derívaa continental, que a pesar do seu movemento, xa foi explicada polos científicos a través da tectónica de placas.

Distínguense dous tipos de litosfera (superficie terrestre máis parte do manto superior): continental (de baixa densidade) e oceánica (máis densa). A súa orixe é diferente e está formado por diferentes rocas. Os movementos litosféricos prodúcense sobre una astenosfera máis plástica. Como se dixo máis arriba, os continentes móvense, pero non como continentes, é dicir, as placas móvense. A Terra está formada por placas ou, o que é o mesmo, a litosfera está dividida como pezas dun puzzle, nalgunhas das cales hai continentes e cortizas oceánicas, noutras só a cortiza oceánica (ver figura 1).

Tendo en conta todo iso, o problema que se expón e que deu grandes quebradizos de cabeza é: se toda a superficie está formada por placas, como se producen os movementos? Todas estas pezas da cortiza terrestre poden actuar como cintas transportadoras: nas dorsais fórmase una nova superficie oceánica, proceso no que cada placa se afasta entre si como se explica máis adiante. Para que esta nova superficie teña cabida, a vella superficie deberá desaparecer noutro lugar, nas zonas de subducción.

Na figura 2 móstranse bastante ben estes movementos. Nesta segunda imaxe ven as correntes de convección do manto, das que aínda existen hipóteses sobre as súas orixes e direccións, sendo a da imaxe una das máis aceptadas. Como se pode observar, as correntes ascendentes do manto superior forman una cortiza oceánica nas dorsais. En consecuencia, as dúas placas relacionadas con este dorsal parten en sentido contrario “deslizándoas” sobre a astenosfera (tal e como indican as frechas exteriores na esfera).

O material litosférico máis antigo, o máis afastado do dorsal, desaparece nas zonas de subducción relacionadas coas correntes descendentes do manto (como a fosa chilena). Deste xeito, a litosfera fórmase e desaparece constantemente. O caso de Hawai é especial. Neste caso, o material do manto sobe no interior dunha placa, formando un volcán do que salgue o material do manto.

Nas seguintes imaxes móstranse os diferentes campos que aparecen na figura 2.

A terceira figura corresponde ás áreas de subducción. A placa oceánica introdúcese debaixo da continental por ser máis densa ou oceánica baixo a oceánica. Isto prodúcese “espontaneamente” cando a litosfera oceánica é antiga (200 millóns de anos), xa que en envellecemento faise máis densa, alcanzando una densidade maior que a astenosfera (lémbrese que a litosfera móvese sobre a astenosfera). Esta subducción ou afundimento é “natural” polo que se producen pequenos terremotos.

Con todo, cando as dúas placas teñen una dirección oposta e ambas teñen continentes, ao chocar métese con forza, como se observa no primeiro caso da figura, cando se producen terremotos moi violentos e volcáns debido a que a litosfera oceánica é aínda demasiado lixeira paira formar a subducción, é dicir, porque a astenosfera ten una densidade máis alta que esa placa oceánica. A medida que se forma a subducción, a superficie continental elévase como se aprecia na figura e, por tanto, fórmanse cadeas montañosas relacionadas coas áreas de subducción, como os Andes. No caso de dúas placas con sentido contrario, chocarán e entre ambas as formarase una cadea montañosa, formada por dúas placas. É o caso do Himalaya, formado polo choque da India coa placa euroasiática. Podedes ver este caso na figura 4.

A figura 5 mostra un esquema simple das dorsais. As frechas indican o movemento das placas, é dicir, as placas que se moven na formación da nova superficie terrestre, onde se descubriu a innegable proba de que se moven os continentes, mediante a medición das anomalías magnéticas ou paleomagnetismo anteriormente citadas. As outras características exporanse nos seguintes puntos.

Topografía de dorsais e xeoloxía submarina

Como consecuencia da erosión, a topografía continental cambia constantemente. No submarino, con todo, a erosión ten pouca importancia e os relevos que ven son moi similares aos orixinais, polo que teñen un significado xeolóxico inmediato e son moi útiles paira a interpretación.

Os dorsais oceánicos son exaltacións longas, anchas e continuas de fondos mariños de mil quilómetros de ancho (o pé -5.000 m e a cima -2.500 m) formando máis dun terzo do océano. No mapa da Figura 5 pódese observar que case toda a Terra está rodeada por rift continental, elementos do mesmo sistema de expansión.

Por outra banda, como se pode apreciar na Figura 5, a cima está fragmentada por un val que se chama rift oceánico polas súas características similares ás do rift continental, como o oriental de África. Con todo, este val non aparece en todos os dorsais, xa que se poden distinguir dous tipos de dorsais en función da velocidade de propagación: dorsais lentos, cunha velocidade de expansión de 1 cm/ano (por exemplo, o Atlántico) e rápidos, que se estenden a 20 cm/ano (por exemplo, o do Pacífico). Nesta última non se distinguen rift oceánicos.

Entre as demais características destaca a presenza de fallas transformables. Na figura 6 pódese ver o movemento das dorsais. Estas fallas son causa de moitos terremotos.

Rift continentais e oceánicos

Até agora só dixemos que participan no mesmo sistema de difusión de dorsais. Pero que son? Tamén reciben o nome de Rift-valley e, en resumo, son as profundidades longas e estreitas que rodean a pronunciada e recta pendente que xorde da formación de fallas na superficie terrestre. Parécense moito a dorsais lentas. Na actualidade existen dous sistemas de rift activos ocasionalmente: Jordan Valley e o sistema de rift oriental africano.

Podes ver como se forman estes rift na figura 7. Na primeira etapa prodúcese un abombamiento da superficie terrestre debido ás correntes ascendentes do manto. Na segunda etapa sucédense os domos resultantes das forzas de distensión que se van a producir.

Nesta etapa, o rift aseméllase moito ás dorsais (as mesmas correntes ascendentes do manto, as mesmas forzas de distensión, etc.). ). Nas seguintes etapas, a formación de superficies oceánicas aumentará, afastando cada vez máis as dúas partes continentais. Cando se formou suficiente superficie oceánica, entra o mar. Mentres o rift é activo, a superficie oceánica irase formando e o mar irase facendo cada vez máis profundo. O resultado final de todo este proceso será os dous continentes separados por un mar.

Hidrotermalismo de dorsais e “Black Smoker”

En 1979, o mergullo estadounidense Alvin descubriu no dorsal oriental do Océano Pacífico o pequeno oasis formado por cangrexos, ameixas e outras criaturas no medio de auga negra que vertía una cheminea. Por iso, achegáronse ás zonas máis quentes dos dorsais e descubríronse outras moitas fontes hidrotermales, tanto no dorsal do Pacífico como no Atlántico. Como se puido comprobar a posteriori, este circuíto hidrotermal que arrefría os dorsais explica o porqué das anomalías térmicas medidas ao redor das dorsais.

Estas quentes fontes de auga negra do Pacífico Oriental denomínanse “Black smoker”. A temperatura destas augas é de 350 ºC e explícase pola súa riqueza en sulfuros metálicos. As calores e sales minerais que desprenden os smerres de Black contribúen á proliferación de bacterias que á súa vez facilitan a propagación de colonias vivas.

Como se mencionou anteriormente, fállalas atravesan dorsais. Desde estas fallas penetra a auga do mar e pode alcanzar até 2-3 km de superficie, onde se quenta a 400-500 ºC e volve ascender saíndo do smoker. Nesta viaxe ascendente, a auga quente disolve parcialmente as rocas que forman a cortiza terrestre, enriquecendo a auga nos metais. A continuación, ao saír do smon black e arrefriarse, precipítase o disolto formando xacementos minerais, principalmente de cuprés.

Outras posibles consecuencias do hidrotermalismo aínda se están investigando. Con todo, a importancia deste proceso é innegable si temos en conta que só durante uns millóns de anos pódese reciclar todo a auga do mar.

Xurdiu a vida ao redor das dorsais?

Parece que as condicións físicas ao redor dos black smokers son apropiadas paira a síntese inorgánica de animoácidos e outras moléculas prebióticas. Ademais, atopáronse células moi primitivas ao redor delas. Por outra banda, estas son as únicas zonas da Terra nas que, en lugar de extraer a enerxía do Sol a través da fotosíntesis, extráese do interior da Terra mediante a oxidación de compostos sulfurados reducidos.

Métodos de análises de dorsais

O enorme tamaño das dorsais e a inundación son grandes obstáculos paira a investigación, por iso é polo que até hai pouco non se investigaron. Afortunadamente, os avances tecnolóxicos han facilitado o coñecemento dos dorsais.

As técnicas utilizadas son sondaxes, mergullo, perfís sísmicos, medidas de anomalías térmicas e medidas de anomalías gravimétricas, entre outras. Pero todos eles son moi caros e, salvo o mergullo, o resto só achega información indirecta. É dicir, hai que interpretar os datos e iso ten un gran risco.

O mergullo máis famoso é Nautile. A través dela internáronse nunha falla e conseguiron realizar una sección transversal da cortiza oceánica. Esta sección transversal ten un gran significado xeolóxico xa que cada roca fórmase nunhas condicións particulares. Por exemplo, os complexos filonianos son indicadores das canles ascendentes dos materiais do manto. Pero hai un sistema de investigación máis antigo e máis barato: a investigación de ofiolitas. As ofiolitas son fragmentos de antigas superficies oceánicas situadas sobre a cortiza continental. Ao estar fose da auga é posible ver a superficie oceánica sen mergullo.

A maior información sobre a superficie oceánica obtívose a partir da investigación das seguintes. O proceso de formación da superficie oceánica sobre a continental denomínase obducción. Isto representouse esquemáticamente na figura 9 a partir do modelo omaní. De feito, é a ofiolita máis estudada, Omango, por ser a máis grande, e pola falta de vexetación, polo seu inmellorable afloramiento, que pode verse na súa totalidade. Ademais, a diferenza da maioría das ofiolitas, a converxencia das placas non terminou e os continentes que as levan aínda non chocaron. Calcúlase que chocarán a un par de millóns de anos, o que provocará a formación dunha cadea montañosa como os Alpes entre a placa árabe e eurasiática e a ruptura de toda a ofiolita, eliminando a pegada do mar existente entre os icontinentes.