¿A dónde van las placas tectónicas cuando subducen?
Nota: Como se que es verano, os he resumido el contenido de este post en el video de arriba.
Seguramente muchos de nosotros nos hemos preguntado alguna vez sobre
dónde van las placas tectónicas cuando una pasa por debajo por debajo de
otra en un fenómeno que en geología conocemos como subducción, quizás
porque en la mayoría de diagramas que vemos en los libros o en internet
solo se incluyen los primeros cientos de kilómetros de profundidad,
dejando en el aire el destino de estas.
¿Qué ocurre más allá de estos cientos de kilómetros? ¿Hay un
cementerio con los restos de antiguas placas tectónicas en el manto? ¿O
quizás se funden antes de alcanzar el núcleo?.
Hace unas semanas nos escribió uno de nuestros lectores, Vicente
Sánchez, haciéndonos la siguiente pregunta: “Si tenemos una placa de
digamos, 10 kilómetros de altura metiéndose en el manto, por pura
lógica, aunque tarde miles de millones de años, alguna vez atravesará el
manto (o el núcleo) y debería salir por otra parte. ¿Realmente esto es
así y hay alguna posibilidad de que en el futuro el inicio de una placa
de 10 kilómetros de alto sobresalga desde el interior o centro de otra
placa?.” Para comprender mejor el asunto, vamos a explicar primero que
son los límites de placas. La corteza de nuestro planeta y una pequeña
parte del manto (a este conjunto también podemos llamarlo litosfera)
está fragmentada en lo que llamamos placas tectónicas. Entre las
diferentes placas podemos trazar lo que llamamos límites de placas de
los que existen 3 tipos.
Límites
de placas actuales. En rojo, los límites divergentes, en negro, los
transformantes y la línea con dientes de sierra muestra los márgenes
convergentes. El sombreado a rayas rojas indica un límite difuso, donde
la deformación provocada por estos procesos ocurre a lo largo de cientos
o miles de kilómetros. USGS. | Límites
de placas actuales. En rojo, los límites divergentes, en negro, los
transformantes y la línea con dientes de sierra muestra los márgenes
convergentes. El sombreado a rayas rojas indica un límite difuso, donde
la deformación provocada por estos procesos ocurre a lo largo de cientos
o miles de kilómetros. USGS.
En primer lugar tenemos los límites divergentes, también conocidos
como límites constructivos, que son aquellos donde dos placas se separan
una con respecto de la otra mientras al mismo tiempo se va creando una
corteza que ocupa el hueco que van dejando. Un ejemplo de este tipo
límite lo tenemos, por ejemplo, en las dorsales oceánicas o en el Valle
del Rift, en África.
Esquema
sencillo de un límite divergente. Cada color representa una placa. En
el espacio que van dejando (en púrpura) se iría creando la nueva
corteza. | Esquema sencillo de un límite
divergente. Cada color representa una placa. En el espacio que van
dejando (en púrpura) se iría creando la nueva corteza.
En segundo lugar tenemos los límites transformantes, donde dos placas
se desplazan lateralmente una con respecto a la otra. En estos límites
ni se crea ni se destruye corteza. El ejemplo más conocido de este tipo
de límites es la Falla de San Andrés, en Estados Unidos.
Esquema sencillo de un límite transformante. Cada color representa una placa. | Esquema sencillo de un límite transformante. Cada color representa una placa.
Y por último tenemos los límites convergentes o destructivos, que son
los lugares donde dos placas tectónicas se mueven en direcciones
opuestas, colisionando, y en la que pueden ocurrir distintas cosas,
dependiendo de que tipo de placas sean las que se encuentren en este
límite. Aquí pueden aparecer las zonas de subducción, aunque en los
casos de colisión entre dos placas continentales aparecen grandes
cadenas montañosas, como es el caso de la cordillera del Himalaya,
formada por la colisión de la placa Euroasiática y la Indostánica.
Esquema
sencillo de un límite convergente. Cada color representa una placa. La
placa B en este caso iría introduciendose bajo la A. |
Esquema sencillo de un límite convergente. Cada color representa una
placa. La placa B en este caso iría introduciendose bajo la A.
Pero centrémonos en el caso de la subducción. La subducción es el
proceso por el cual una placa tectónica se mueve bajo otra y la que
subduce comienza a hundirse hacia el manto. La velocidad de convergencia
entre las placas de las zonas de subducción suele estar en el orden de
los varios centímetros por año, una cantidad que aunque no parezca gran
cosa a escala humana, es bastante rápida en los procesos geológicos.
¿Podría ocurrir que una de estas placas atravesase toda la Tierra
para salir por el otro lado?. No, y por varias razones. Por un lado, hay
que entender que la subducción es un fenómeno de reciclaje de la
corteza. Y que tengamos constancia, nunca ha ocurrido en la historia de
nuestro planeta.
En este proceso, conforme la placa se va hundiendo hacia el manto va
sufriendo numerosos procesos de transformación e incluso de fusión, en
los cuales partes de esta placa se van incorporando al manto, y también
forman magmas que alimentan el vulcanismo que vemos asociado a las zonas
de subducción, como los volcanes de Japón o los de los Andes, entre
muchos otros, pero también complejos plutónicos que no afloran en
superficie.
Esquema
sencillo de una zona de subducción. En él se pueden apreciar las
distintas partes que forman las zonas de subducción. Trench sería la
fosa, Accretionary Wedge es el Prisma de Acreción, formado
principalmente por sedimentos que se van acumulando y deformando por el
movimiento de la placa. También se ve como ascienden los magmas para
alimentar a un volcán desde la placa que va subduciendo. Algunos de
estos magmas nunca llegan a salir a la superficie y forman los plutones.
USGS. | Esquema sencillo de una zona de
subducción. En él se pueden apreciar las distintas partes que forman las
zonas de subducción. Trench sería la fosa, Accretionary Wedge es el
Prisma de Acreción, formado principalmente por sedimentos que se van
acumulando y deformando por el movimiento de la placa. También se ve
como ascienden los magmas para alimentar a un volcán desde la placa que
va subduciendo. Algunos de estos magmas nunca llegan a salir a la
superficie y forman los plutones. USGS.
En algunos casos, trozos de estas placas pueden permanecer en el
manto en lo que llamamos discontinuidades sísmicas, que además hay a
varias profundidades, y donde cambian bruscamente las propiedades hasta
que se integran completamente. En otros casos pueden llegar hasta el
límite del manto-núcleo, a 2900 kilómetros de profundidad donde poco a
poco irán siendo asimiladas hasta desaparecer por completo al sufrir las
altísimas condiciones de presión y temperatura reinantes.
¿Cómo tenemos acceso a toda esta información si no podemos verlo
directamente? Para poder saber que ocurre en el interior de nuestro
planeta, los sismólogos hacen uso de una técnica denominada tomografía
sísmica. Gracias al estudio de las ondas sísmicas que provocan los
terremotos y explosiones, podemos generar una imagen tridimensional del
interior de la Tierra.
Si la Tierra fuese isótropa, es decir, que tuviese las mismas
propiedades de composición, presión y temperatura, elasticidad, etc… en
todo su volumen, las ondas sísmicas viajarían en línea recta por su
interior hasta las estaciones sísmicas.
Esquema
de una Tierra isótropa. En su volumen tiene las mismas propiedades en
todas las direcciones. El terremoto se produciría dónde está el dibujo
de la “explosión”. Las ondas sísmicas están dibujadas con rayas
discontinuas y puntos y seguirían una línea recta. Los cuadrados que hay
sobre la superficie serían las estaciones sísmicas. |
Esquema de una Tierra isótropa. En su volumen tiene las mismas
propiedades en todas las direcciones. El terremoto se produciría dónde
está el dibujo de la “explosión”. Las ondas sísmicas están dibujadas con
rayas discontinuas y puntos y seguirían una línea recta. Los cuadrados
que hay sobre la superficie serían las estaciones sísmicas.
Como no es así, sino que en su interior es altamente variable, las
ondas sísmicas sufren procesos de refracción, y curvatura cuando cambian
las condiciones. Estudiando estas variaciones en el camino que siguen
las ondas y en su velocidad, se pueden inferir las propiedades de los
materiales que se atraviesan, como su densidad y temperatura, pudiendo
crear una imagen de los procesos que funcionan en el interior de
nuestro planeta.
Esquema
de la estructura de la Tierra actual a escala (salvo la corteza, para
que se pueda ver). Las distintas capas tienen distintas propiedades, y
los rayos sufren fenómenos de refracción. El terremoto se produciría
dónde está el dibujo de la “explosión”. Las ondas sísmicas están
dibujadas con rayas discontinuas y puntos y siguen líneas normalmente
curvas (aunque más complejas que las que vemos aquí). Los cuadrados que
hay sobre la superficie serían las estaciones sísmicas. |
Esquema de la estructura de la Tierra actual a escala (salvo la
corteza, para que se pueda ver). Las distintas capas tienen distintas
propiedades, y los rayos sufren fenómenos de refracción. El terremoto se
produciría dónde está el dibujo de la “explosión”. Las ondas sísmicas
están dibujadas con rayas discontinuas y puntos y siguen líneas
normalmente curvas (aunque más complejas que las que vemos aquí). Los
cuadrados que hay sobre la superficie serían las estaciones sísmicas.
Por poner un ejemplo sencillo, las ondas sísmicas viajan más
rápidamente en materiales fríos y rígidos y más lentamente en materiales
más calientes y plásticos, de tal manera que podemos hacernos una idea
de cómo es el interior de nuestro planeta usando los terremotos sin
necesidad de perforar para poder observar directamente.
Velocidad de las ondas P y S en el interior de la Tierra. Universidad de Cornell. | Velocidad de las ondas P y S en el interior de la Tierra. Universidad de Cornell.
De hecho, la perforación más profunda hecha por el hombre llega a los
12 kilómetros de profundidad, mientras que el centro de nuestro
planeta, si pudiésemos colocarlo en algún sitio, estaría a unos 6300
kilómetros de profundidad, por lo que de momento nos tenemos que
conformar con los métodos indirectos para poder espiar los procesos que
operan en el interior de nuestro planeta.
Otra pregunta que también nos hace Vicente es la siguiente: “Además,
al menos aquí en Japón, algunos de los terremotos son con profundidades
de 100Km a 500Km (¿Puede que chocando con otra placa? ¿fracturándose?).”
Los terremotos que se producen a profundidades mayores de 70
kilómetros son los que conocemos como “terremotos profundos”, y en la
gran mayoría de casos están asociados a las zonas de subducción. Aunque
en los últimos años se ha avanzado mucho en el estudio de estos
terremotos, no hay una causa única que pueda explicar los mecanismos de
todos.
Por un lado, es posible que durante mucho tiempo, trozos de las
placas que van subduciendo sean capaces de mantener su rigidez, de tal
manera que durante su movimiento puedan sufrir procesos de plegamiento y
fracturación que den lugar a la ocurrencia de terremotos con un
mecanismo parecido a los que observamos en superficie. La liberación de
fluidos durante la fusión de estas porciones, puede provocar también el
aumento del nivel de esfuerzos que lleve consigo una liberación súbita
de energía en forma de ondas sísmicas.
Otro proceso que se ha propuesto para provocar estos terremotos es lo
que conocemos como cambio de fase de los minerales. Un cambio de fase
es el cambio de la estructura de los minerales hacia una forma más
estable a esas condiciones de presión y temperatura en aumento. Esto
podría provocar también que se liberase energía en forma de terremotos
profundos.
Como curiosidad, en la provincia de Granada se han localizado un par
de eventos muy profundos, alrededor de los 650 km. de profundidad, de
los cuales el primero que se tiene constancia es el de 1954 y que tuvo
una magnitud de 7. El más reciente ocurrió en 2010 y tuvo una magnitud
de 6.3. La causa de estos terremotos sigue todavía en discusión en la
actualidad.
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