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Imagen de entrada: Valle del Rift en la Zona de Rift de Krafla, Islandia (© Martin Meschede, 2006)
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Imagen de entrada: Valle del Rift en la Zona de Rift de Krafla, Islandia (© Martin Meschede, 2006)
Las placas litosféricas, que son rígidas, se desplazan sobre la astenosfera, la cual posee la capacidad de fluir en escalas de tiempo geológicas. La placa norteamericana, por ejemplo, se aleja de Europa —situada sobre la placa euroasiática— a una velocidad de entre 2 y 2,5 cm por año. Pero surge una pregunta fundamental: ¿qué placa se mueve realmente y en qué dirección? En una esfera no es sencillo determinarlo. ¿América se desplaza hacia el oeste mientras Europa permanece inmóvil? ¿O Europa se mueve hacia el este mientras América permanece fija? ¿O ambas placas se desplazan en direcciones diferentes?
Para describir matemáticamente un movimiento necesitamos un punto de referencia: un objeto se desplaza del punto A al punto B, o bien estamos situados en el punto A y observamos cómo el objeto se aleja hacia el punto B. De manera análoga, para describir los movimientos de las placas es indispensable definir un marco de referencia. En el ejemplo del movimiento entre América y Europa, podemos afirmar que América se aleja de Europa a una velocidad ligeramente superior a 2 cm/año. En este caso, la placa europea constituye el sistema de referencia. América se desplaza aproximadamente 2 cm hacia el oeste con respecto a Europa. Esto corresponde al movimiento relativo de las placas y a su velocidad relativa. Desde la perspectiva inversa, situada en América, podría afirmarse que Europa se mueve 2 cm hacia el este. El resultado geométrico es el mismo. Sin embargo, para determinar la dirección real del movimiento sobre el globo terrestre, necesitamos un sistema de referencia que sea independiente de las placas litosféricas y que, a diferencia de ellas, permanezca estacionario.
Las figuras 3.6.1 y 3.6.2 muestran un esquema simplificado de un centro de dispersión que ilustra la evolución de un océano desde un estado inicial estrecho hasta uno amplio. El proceso de dispersión es siempre simétrico, ya que la nueva corteza oceánica se genera en igual proporción a ambos lados del eje de expansión. El modelo representa de manera aproximada la situación entre América y Europa hace más de 100 millones de años, poco después del inicio de la apertura del Atlántico.
La brecha de aproximadamente 2 cm que se forma cada año entre ambas placas se rellena con nueva corteza oceánica. De ese total, 1 cm corresponde al lado americano y 1 cm al lado europeo.
En el Caso 1 (Fig. 3.6.1) se asume que la zona de dispersión permanece fija en su posición. En este escenario, el eje de la dorsal se mantiene en el centro mientras ambas placas se desplazan simétricamente hacia derecha e izquierda.
En el Caso 2 (Fig. 3.6.2), se considera que la placa derecha es estacionaria. Como consecuencia, la zona de dispersión se desplaza progresivamente, mientras que la placa izquierda se aleja de la derecha al doble de la velocidad de expansión, y el centro de dispersión se mueve a la misma velocidad. El resultado final en ambos casos es idéntico: se forma la misma cantidad de nueva corteza oceánica a cada lado del centro de dispersión.
Órdenes de magnitud en la tectónica de placas: A una tasa de expansión de 2.5 cm por año, se forma en un millón de años una franja de aproximadamente 25 km de nueva corteza oceánica. Esto significa que, a cada lado de la zona de dispersión, las placas crecen una banda de 12.5 km de ancho. Si extrapolamos esta tasa de 2.5 cm/año a un intervalo de 100 millones de años, obtenemos una distancia de 2500 km. Este valor corresponde de manera bastante aproximada a lo que observamos actualmente: la corteza oceánica entre Europa y Norteamérica tiene un ancho cercano a los 2400 km. Si asumimos que la apertura de esta parte del Atlántico comenzó en el Cretácico Medio, hace casi 100 millones de años, la concordancia con estos cálculos es notable.
La diferencia esencial entre los dos modelos discutidos anteriormente reside en que, en el primer caso, la zona de dispersión se considera estacionaria, mientras que en el segundo su posición cambia con el tiempo. Este aspecto es particularmente relevante para la dinámica de los flujos del manto en la astenosfera, que es un medio con comportamiento fluido en escalas geológicas, ya que las zonas de dispersión no permanecen fijas.
Para determinar la dirección real del movimiento de una placa sobre la Tierra, se requiere un sistema de referencia independiente de las propias placas. Los puntos calientes cumplen esta función, ya que se consideran puntos fijos que han permanecido aproximadamente estacionarios con respecto al conjunto de la Tierra durante millones de años. Esto puede inferirse, por ejemplo, a partir del desplazamiento de las placas sobre ellos. Utilizando los puntos calientes como referencia, es posible determinar los movimientos reales de las placas; estos se denominan movimientos absolutos de placas, en contraste con los movimientos relativos, que describen únicamente el desplazamiento entre dos placas adyacentes.
En términos generales, a partir de estas consideraciones puede afirmarse que los centros de dispersión no ocupan una posición fija, sino que su ubicación depende de los movimientos absolutos de las placas. En la gran mayoría de los casos, la dispersión es simétrica; esto significa que se generan bandas de corteza oceánica nueva de igual anchura a ambos lados del eje de expansión.
Fig. 3.6.3: Velocidades relativas y absolutas del movimiento de las placas (modificado de Frisch & Meschede, 2025)
En el mapa de la Fig. 3.6.3, las flechas blancas representan los movimientos relativos de las placas, como los 2 cm mencionados anteriormente entre Europa y Norteamérica o los 3.4 cm entre Sudamérica y África. Las flechas amarillas indican los movimientos absolutos de las placas, que afectan a la placa completa y no únicamente a sus límites, como ocurre con los movimientos relativos. Puede observarse que los movimientos relativos dentro de una misma placa pueden variar de manera significativa. Por ejemplo, la placa indoaustraliana se desplaza hacia Eurasia a una velocidad de aproximadamente 8 cm/año frente a la costa de Java, mientras que en el Himalaya esta velocidad es de solo 5 cm/año. Esta variación se relaciona con la geometría esférica de la Tierra, un aspecto que será explicado con mayor detalle en un capítulo posterior dedicado a la geometría de los movimientos de las placas. África se mueve muy lentamente hacia el norte, a una velocidad cercana a 0,5 cm/año, mientras que Sudamérica se desplaza hacia el oeste a aproximadamente 3.4 cm/año. La tasa de expansión en el centro del Atlántico es prácticamente la misma, lo cual se explica porque la placa africana puede considerarse casi estacionaria, como se ilustra en el ejemplo esquemático de la Figura 3.6.2.
Fig. 3.6.4: Modelo animado de la apertura del Atlántico Sur con referencia al sistema de puntos calientes como marco de referencia. África se considera en gran medida estacionaria, mientras que Sudamérica se desplaza hacia el oeste (Meschede, inédito, 2022).
El ejemplo de la expansión entre Sudamérica y África permite ilustrar con claridad cómo las placas se separan entre sí. El Atlántico Sur comenzó a abrirse hace poco más de 110 millones de años y, desde entonces, la placa Sudamericana se ha desplazado hacia el oeste con respecto al sistema de referencia de puntos calientes; esto corresponde a un movimiento absoluto de la placa. La placa africana, en cambio, ha permanecido casi estacionaria, desplazándose únicamente de forma leve hacia el norte, pero no hacia el oeste. Como consecuencia, el centro de expansión cambia continuamente de posición. En este caso también migra hacia el oeste, aunque solo a la mitad de la velocidad con la que la placa Sudamericana deriva hacia el oeste.
Fig. 3.6.5: Lago de lava en el cráter Halemaʻumaʻu, Kīlauea, Hawái, EE. UU. (USGS, 2016)
El funcionamiento de estas zonas de expansión y su cambio constante de posición puede observarse de manera particularmente clara en un lago de lava activo. Un video en lapso de tiempo, filmado en 2016 en el cráter Halemaʻumaʻu del Kīlauea, en Hawái, está disponible en el sitio web del Servicio Geológico de Estados Unidos (USGS).
En él se observan fisuras rojas que se abren y por las cuales asciende lava fundida. La lava se enfría y se oscurece en ambos lados, lo que permite distinguir el proceso con gran nitidez. El video muestra también cómo estas fisuras se desplazan, y pueden utilizarse como modelo análogo de las zonas de dispersión oceánica. El material caliente asciende por las grietas, de manera comparable a lo que ocurre en las dorsales oceánicas. Resulta particularmente llamativo observar que estas fisuras no son estacionarias: a veces se mueven lentamente, a veces con mayor rapidez, pero cambian constantemente de posición. Si trasladamos esta observación a escalas de tiempo geológicas que abarcan millones de años, podemos imaginar cómo también las zonas de expansión oceánica migran a lo largo del tiempo.
Fig. 3.6.6: Lago de lava en el cráter Halemaʻumaʻu, Kīlauea, Hawái, EE. UU., como modelo para zonas de dispersión situadas sobre celdas convectivas de pequeña escala (Foto: Ivan Vtorov, 2012, Wikipedia; boceto: Meschede, inédito, 2022).
En un lago de lava en ebullición existen pequeñas celdas convectivas bajo las fisuras que se abren de manera recurrente. A través de estas celdas se transporta el calor hacia la superficie. El esquema de la Fig. 3.6.6 ilustra estas corrientes de convección bajo la superficie de lava ya enfriada y posteriormente solidificada. Las corrientes descienden por los flancos, tal como puede observarse en el video correspondiente a la Fig. 3.6.5.
3.6 Zonas de dispersión y movimientos de las placas
3.7: El campo magnético de la Tierra