Fig. 4.3.1: Patrón de placas de la Tierra (modificado de Meschede, 2018)

La forma esférica de la Tierra implica que todas las placas tectónicas forman un sistema cerrado, como se muestra en la Fig. 4.3.1. No existen espacios vacíos entre dos placas y, sin embargo, todas se mueven de maneras muy diferentes: chocando, alejándose o desplazándose lateralmente unas junto a otras. El sistema debe permanecer cerrado, ya que no es posible la formación de huecos. Los tres tipos de límites de placas existentes son suficientes para lograr esto: límites divergentes, donde la expansión ocurre en las dorsales oceánicas; límites convergentes, marcados por una zona de subducción o por la colisión de dos placas; y límites conservativos, formados por fallas transformantes.

En las zonas de expansión se forma nueva litosfera oceánica. Dos placas se separan y el espacio que se abre entre ellas se llena con nueva corteza oceánica o litosfera. Sin embargo, esto solo funciona si, simultáneamente, se destruye material en otra parte del planeta; de no ser así, la Tierra tendría que seguir creciendo. Dejaría de ser un sistema cerrado, lo cual es imposible porque la Tierra no gana masa. Nuestro planeta resuelve este problema mediante las zonas de subducción. Allí, la litosfera oceánica regresa al manto terrestre y, como estamos en una esfera, podemos asumir que exactamente la misma cantidad de litosfera que se forma en las zonas de expansión se consume en las zonas de subducción de todo el mundo.

Fig. 4.3.2: Los movimientos de placas (= áreas) sobre una superficie esférica siempre pueden representarse como rotaciones. El eje de rotación también se denomina polo de Euler (Meschede, 2022, inédito).

Las relaciones geométricas derivadas de la forma esférica ya fueron reconocidas por el matemático Leonhard Euler en el siglo XVIII. Euler determinó que todos los desplazamientos de áreas sobre la superficie de una esfera pueden considerarse como rotaciones.

Independientemente de cómo se mueva un área sobre la esfera, siempre se puede encontrar un eje de rotación alrededor del cual se ha desplazado (como se muestra en la Fig. 4.3.2, alrededor del eje de rotación en sentido horario). La cuadrícula de latitud y longitud que se muestra aquí no corresponde al sistema de coordenadas geográficas de la Tierra que utilizamos para determinar nuestra posición. Se trata de una cuadrícula que pertenece única y exclusivamente a este eje de rotación. Si la misma área se moviera en una dirección diferente, el eje de rotación y la cuadrícula correspondiente estarían en una posición distinta. El polo de rotación también se denomina polo de Euler, en honor al matemático Leonhard Euler (1707-1783).

Podemos simplificar las placas litosféricas de la Tierra imaginándolas como áreas sobre la superficie de la esfera. En un sistema muy básico, cada placa representa un hemisferio, y ambos hemisferios se mueven en direcciones opuestas. La animación muestra cómo las placas se alejan entre sí (las dos flechas indican este movimiento). Se forma un hueco entre ambas, creando una zona de expansión. La placa A se mueve hacia la derecha y la placa B hacia la izquierda. Sin embargo, si seguimos este movimiento hacia arriba y hacia abajo a lo largo de la línea negra, llegamos a un punto donde esto deja de ser así. Las placas, que representan hemisferios, deben permanecer sobre la superficie de la esfera. Esto significa que la misma área creada por el hueco que se abre debido a la expansión debe compensarse en el otro lado de la esfera. Esto ocurre mediante el deslizamiento de una placa bajo la otra; en la Tierra, estas son las zonas de subducción. Y esto aclara el principio fundamental subyacente:

Si las placas se separan en las zonas de expansión en un lugar, deben formarse zonas de subducción en otro para asegurar que se cumpla la condición fundamental: que la esfera permanezca siempre completamente cubierta por placas.

Además, cabe destacar otro aspecto: la velocidad de movimiento de las placas varía.

Es cero en el polo de rotación, porque allí el movimiento transiciona entre la expansión y la subducción (o fallas inversas). La velocidad máxima de movimiento de las placas se alcanza en el llamado ecuador de rotación. Esto significa que las velocidades de desplazamiento cambian sistemáticamente a lo largo de un mismo límite de placa. Se trata de velocidades relativas, lo que significa que siempre estamos observando el movimiento entre dos placas adyacentes en un punto muy específico. Por ejemplo, la Placa del Pacífico se mueve hacia la isla japonesa de Hokkaido, que se encuentra en la Placa Euroasiática, a una velocidad de 9 cm/año. Este valor solo se aplica en ese punto exacto. Si nos desplazamos más al norte y permanecemos en la misma zona de subducción entre las placas del Pacífico y Euroasiática, la velocidad cambia. Este cambio está directamente relacionado con el movimiento de rotación de las placas.

La animación de la Fig. 4.3.4 muestra un modelo de dos placas ligeramente más complejo. En él se introducen elementos geométricos adicionales: las fallas transformantes, cuyo principio se explicó en los capítulos 4.1 y 4.2. Estas fallas siempre se extienden únicamente entre segmentos, sin continuar más allá. En los vértices, la dinámica pasa de ser un movimiento divergente (como se muestra en la figura en el lado derecho) o convergente (como se muestra en el lado izquierdo), a convertirse en un movimiento lateral.

En este caso, también se cumple que dos placas que se mueven en direcciones opuestas sobre la esfera siempre comparten un polo de rotación común. Es importante destacar que este polo de rotación se aplica únicamente a ese par de placas específico. Por lo tanto, en la Tierra, con sus numerosas placas de diferentes tamaños, existen múltiples polos de rotación, dependiendo del par de placas que se esté analizando.

Ni el ecuador de rotación ni el polo de rotación tienen relación alguna con el ecuador geográfico ni con los polos Norte y Sur de nuestro planeta, los cuales resultan de la rotación de la Tierra en su conjunto. Estos son sistemas de referencia geométricos, construidos con polos y ecuadores que solo se aplican a las dos placas cuyo movimiento relativo se está considerando. Por ejemplo, si consideramos las placas Sudamericana y Africana, ambas comparten un polo de rotación ubicado aproximadamente a 60° de latitud norte, cerca del extremo sur de Groenlandia. En consecuencia, el ecuador de rotación correspondiente se encuentra a 90° de este polo, aproximadamente a 30° al sur del ecuador geográfico.

Fig. 4.3.5: Geometría de tres placas que limitan entre sí con diferentes tipos de límites (modificado de Frisch y Meschede, 2025).

La Fig. 4.3.5 muestra un sistema con tres placas que se mueven unas respecto a otras. Todos los movimientos son, por supuesto, rotaciones alrededor de ejes específicos que afectan solo a cada par de placas. La placa verde C se aleja de la placa roja B en la parte inferior. Al otro lado del eje de rotación, hay una zona de subducción. Lo mismo ocurre entre las placas azul A y roja B. A la izquierda hay una zona de expansión y, al otro lado del eje de rotación, una zona de subducción. Es evidente que los límites de las placas individuales pueden estar orientados de formas muy diversas, pero aun así pertenecen a un sistema común interconectado. Esto demuestra que todas las placas de la Tierra están relacionadas de esta manera. Cuando se producen cambios importantes en la dirección del movimiento de una placa (como durante la colisión de la India con Eurasia hace más de 40 millones de años), los efectos geométricos son perceptibles en toda la Tierra.