16 ene. 2019

Canvis en la Terra

Al cafè científic d'ahir dimecres 16 de gener va venir Montserrat Torné, investigadora de l'ICTJA-CSIC i acadèmica de la RACAB, per explicar-nos alguns canvis haguts en la Terra.

Desxifrar els processos profunds i superficials que tenen lloc al planeta es cabdal per comprendre la seva (i la nostra) evolució. Quan les plaques tectòniques interaccionen unes respecte a altres donen lloc a la formació de grans cadenes muntanyoses i oceans. De les plaques tectòniques, quines ens afecten a la península Ibèrica? I, com? I, perquè?
[Imatge adaptada de www.q-files.com]
Montserrat, a més d'investigadora, ha estat en la gestió de política científica, tant al ministeri -amb Mercedes Cabrera i Cristina Garmendia- com a ICREA. Quant a la seva tasca investigadora ens explica que va estudiar Geologia i que entre quart i cinquè ja es va enfocar a la Geofísica, fent recerca sobre la litosfera, l'epidermis de la Terra.

La litosfera és la capa superficial de la Terra que es caracteritza per la seva rigidesa. El seu gruix oscil.la entre 40 i 250 km, segons si es tracta de litosfera oceànica, que oscil·la entre valors de 40 i 140 km, o de litosfera continental, que arriba a gruixos d'entre 40 i 250 km.

Geològicament, la litosfera inclou l’escorça i la part més externa del mantell, no convectiva -l’anomenat mantell litosfèric-, i que al seu torn sura sobre una capa, l’astenosfera, amb un comportament més dúctil.

Les plaques tectòniques 
La litosfera està fragmentada en una sèrie de plaques, les anomenades plaques tectòniques o litosfèriques. La individualitat de les diferents plaques i la seva distribució i dimensions han anat variant considerablement en els últims 200 milions d’anys.

Però malgrat que els moviments de les plaques són molt complexos, no es produeixen de manera desordenada. Aproximadament cada 500 milions d’anys les plaques s’agrupen en grans masses continentals, com per exemple la Pangea, ara fa 200 milions d’anys; que, posteriorment es fragmenten i es distribueixen per la superfície del planeta, com el que tenim en l'actualitat: una litosfera en vuit grans plaques tectòniques, i tot i un seguit de plaques menors. La placa més gran és la Pacífica, que cobreix, aproximadament una cinquena part de la superfície de la Terra i abraça la major part de l’oceà Pacífic.


 

Tectònica de Plaques.
La tectònica de plaques és el moviment continu de les plaques tectòniques. I, el moviment d'aquestes enormes masses continentals genera grans tensions. A les vores de les plaques es concentren fenòmens de tipus magmàtic i/o volcànic; i per això és on hi ha més terratrèmols i/o on hi ha fenòmens d'orogènesi; és a dir, on es generen muntanyes.

Aquest és el cas de l’anomenat Cercle Circumpacífic amb una intensa activitat sísmica i volcànica. Resseguint les vores de plaques es concentren bona part dels recursos minerals; com també als límits antics de les plaques. Segons on es trobin, les plaques poden ser continentals, oceàniques o mixtes. I els seus límits poden ser divergents, convergents o transformants.

Atès que les plaques tectòniques estan en moviment continu -amb diferents direccions i velocitats-, als seus límits es generen intenses deformacions. Si entre els límits s'escola i puja material de l'astenosfera, es crea nova escorça i, com les plaques se separen, se'n diuen divergents. Aquest fenomen és comú a les dorsals oceàniques, com ara a l'Atlàntic, que és relativament jove i segueix creixent.

Si en una regió es genera nova escorça, atès que el radi de la Terra és constant, en algun altre lloc se n'ha de perdre. Pot passar que una placa litosfera oceànica més densa s’enfonsi cap al mantel, i aleshores parlem de zona de subducció. Però també pot passar que en la col·lisió, el material s'encavalqui i generi plecs i encavalcaments formant serralades extenses, com és el cas de les muntanyes en sèrie des dels Pirineus fins a l'Himàlaia.

També pot passar que les plaques llisquin una respecte de l'altra, al llarg de falles transformants, com és el cas de la Falla de San Andrés, que -amb una longitud d’uns 1300 km- s’estén des de estat de Califòrnia fins a la península de la Baja California (Mèxic).

L'origen de la tectònica de plaques
El primer en parlar de la deriva dels continents va ser Alfred Wegener, qui el gener de 1921 va presentar la teoria de la deriva dels continents, que va revolucionar la visió estàtica de la superfície de la Terra que es tenia fins aquell moment. Wegener basat en dades geogràfiques -els contorns dels continents a ambdós costats de l’Atlàntic encaixen com peces d’un trencaclosques-, dades paleontològiques, observa una gran coincidència de fòssils anteriors a la separació dels continents Africà i Americà- i dades tectòniques –els eixos de plegament de les gran cadenes de muntanyes antigues coincideixen a ambdós costats de l’Atlàntic, va postular que aquest fets només es poden explicar assumint que fa uns 200 milions d’anys, les masses continentals actuals estaven agrupades en un únic continent, Pangea.

En realitat es tractava de dos grans masses continentals, una localitzada en l’hemisferi Nord, Lauràsia i l’altra localitzada en l’hemisferi Sud, Gondwana.

La teoria de la deriva continental va ser majoritàriament rebutjada, ja que Wegener no va trobar un mecanisme raonable que permetés explicar el moviment dels continents uns respecte als altres.

Tot i això, la proposta va tenir alguns defensors. El 1944 Arthur Holmes en la seva obra “Principles of Physical Geology” va proposar l'existència de corrents de convecció en el mantell terrestre que podien ser el motor de les plaques tectòniques.

El primers resultats que van confirmar les idees de Wegener es van obtenir a partir d’estudis de paleomagnetisme de roques continentals, que van permetre avançar en el coneixement de la polaritat del camp geomagnètic (normal o invertida), en la localització dels pols magnètics i la inclinació magnètica

En paral·lel a aquests resultats, la intensa exploració del fons oceànics durant la Segona Guerra Mundial, va permetre als oceanògrafs de finals dels anys 50 del passat segle descobrir un sistema de serralades o dorsals oceàniques, que s’estenen i es ramifiquen al llarg de més de 65.000 km per tots el oceans del mon. Les dorsals -caracteritzades per una gran activitat volcànica- son els centres d’expansió dels oceans, on es forma nova litosfera oceànica.

Aquestes dades juntament amb la distribució simètrica d’anomalies magnètiques i el canvi de polaritat del cap magnètic que registren les roques a ambdós costats de les dorsals van permetre formular la hipòtesi de l’expansió del sòl oceànic a principis dels anys seixanta. Segons aquesta hipòtesi, en les dorsals oceàniques es genera nova escorça oceànica que, finalment, desapareix a les foses dels marges continentals, en les zones de subducció.

Però no només l’estudi dels fons dels oceans contribuirà a la formulació de la Teoria de la Tectònica de Plaques, sinó també la guerra freda i la carrera espacial entre les dues grans potencies d’aquell moment -la antiga Unió de Repúbliques Socialistes Soviètiques (1922-1991) i els Estats Units de Nord-Amèrica (EEUU).

El desplegament d’una xarxa sísmica mundial (WWSN, The World Wide Seismic Network) per “escoltar” el assajos nuclears d’ambdues superpotències va permetre als geofísics de la època estudiar i localitzar els més de 3.000 terratrèmols de magnitud igual o superior a 5 que es produeixen cada any. Es va observar que la major part de la activitat sísmica es concentra al llarg de bandes estretes, que més tard es va veure es corresponien amb els límits de les plaques.

El llançament de satèl·lits a partir de 1957 per part d’ambdues superpotències (el primer l’Sputnik llançat per la Unió Soviètica l’any 1957) també va permetre millorar el nostre coneixement de la forma de la Terra i, en definitiva, millorar els sistemes de navegació i, per tant, la qualitat de les dades.

En base a totes aquestes contribucions i observacions McKenzie i Parker l’any 1967 formulen la Teoria de la Tectònica de Plaques, basada en el fet que les plaques litosfèriques són sòlids rígids que es mouen sobre la superfície d’una esfera, la Terra.

Per descriure el moviment de les plaques aquests autors utilitzen el teorema enunciat pel matemàtic suís Leonard Euler (1707-1783), segons el qual “la translació d’un cos rígid sobre una superfície esfèrica és equivalent a una rotació al voltant d’un eix que passi per aquest punt”, per tant si considerem un placa litosfèrica com un cos rígid i el centre de la Terra com un punt fix, podem enunciar el teorema d’Euler de la següent manera “Qualsevol desplaçament d’un punt sobre la superfície de la Terra equival a una rotació al voltant d’un eix determinat que passi pel centre de la Terra”.

Malgrat tots el avenços produïts en aquests 50 darrers anys, encara queden dos preguntes sense acabar de resoldre del tot, “quin es el motor que mou les plaques” i ”quan comença la tectònica de plaques”.

La tectònica de plaques a Iberia
La estructura litosfèrica de la península Ibérica i els grans trets superficials que observem actualment resulten de la superposició d’esdeveniments deformatius majors lligats a dos grans cicles orogènics. El primer va ser el cicle Varisc, que es va iniciar fa 480 Ma i va acabar fa 250 Ma i del que en queden vestigis que afloren en el Massís Ibèric i, localment, en el Pirineus, en les serralades Ibèrica i Costaneres Catalanes i en l’illa de Menorca. El segon va ser el cicle alpí, que es va estendre des de fa uns 250 Ma i continua a l’actualitat, i que en gran mesura, ha modelat el grans trets morfològics i litosfèrics que observem actualment.

[Mapa de la Península Ibèrica i els seus marges continentals.
Font: Torné (2017) (Adaptat de Vergés i Sàbat, 1999 i Torné et al., 2015).]


Quan ara fa uns 128 Ma es va començar a obrir l’oceà Atlàntic i tot un seguit de mars més o menys profundes en les vores nord i sud d’Iberia -que l’aniran separant de les plaques adjacents, al nord Euràsia i al Sud Àfrica- Iberia va quedar separada de les grans masses continentals, formant una gran illa envoltada de mars.

L’obertura de l’Atlàntica Sud va provocar que Àfrica es comencés a desplaçar cap al nord. Aquest canvi dràstic en el moviment d’Àfrica va empènyer Iberia cap al nord, iniciant la col·lisió entre la Placa Europea i l’Africana i el tancament del oceà Tetis, que es localitzava a l'est, on actualment hi ha la mar Mediterrània. La col·lisió entre Iberia i Eurasia va començar a produir plegaments de les roques a escala regional, es van aixecar els Pirineus i va començar a configurar-se el relleu com el veiem actualment.

Un fet més recent i destacable es que ara fa entre 5,9 i 5,6 milions d’anys, l’apropament d’Africa vers Iberia va donar lloc al tancament de la entrada d’aigua de l’Atlàntic cap a la Mediterrània.

L'afluència d'aigua dels rius no va ser suficient per a mantenir la massa marina, de manera que es va produeix la dessecació ràpida i parcial de la Mediterrània; cosa que va comportar el dipòsit d'extenses capes de sal que poden arribar fins a diversos kilòmetres d’espessor.

Aquest període conegut amb el nom de la Crisi salina del Messinià -nom que deriva de la ciutat siciliana de Messina on s’hi troben espectaculars dipòsits de sal- va acabar amb un període de grans inundacions ara fa un 5,33 milions d’anys quan s’obre l’actual estret de Gibraltar. 

[Canals d’intercanvi d’aigua marina entre l’Atlàntic i la Mediterrània abans de la crisi salina del Messinià fa uns 6,5 milions d’anys. Interpretació artística realitzada per Pau Bahí amb la supervisió científica de Daniel García Castellanos, geofísic de l'Institut de Ciències de la Terra Jaume Almera (CSIC).]

En acabar el cafè, els participants quedem fascinats pel conte que explica la història del nostre planeta i, en definitiva, la nostra història. Gràcies Montse!

No hay comentarios:

Publicar un comentario