Tectònica de plaques. La síntesi global

A mesura que creixien els arguments a favor de l’expansió del fons oceànic, aquesta hipòtesi anava generant un entusiasme creixent. Testimonis dels anys seixanta, expliquen que els geofísics varen començar a saludar-se mútuament preguntant-se, «Creu vostè en l’expansió del fons oceànic?», i la resposta era sempre, «Sí!». Trobades, congressos i articles d’arreu del món anaven aportant més i més dades amb gran rapidesa. Calia, tanmateix, arribar a una teoria que unifiqués tot aquell allau d’informació.

Tornem a examinar la distribució dels hipocentres dels terratrèmols, però aquesta vegada, en un mapamundi.

Resulta evident que la majoria de terratrèmols es produeixen seguint una mena de línies, franges, que ressegueixen les dorsals oceàniques, els arcs d’illes del Pacífic, o les zones ocupades per les grans serralades (Pirineu-Alps-Himàlaia a Euràsia,  i Muntanyes Rocalloses-Sierra Madre-Andes a Amèrica). A l’interior dels grans continents i en les extenses planes abissals en canvi, els terratrèmols són gairebé inexistents. Com es pot interpretar aquesta distribució tan particular?

 La Geofísica explica que un terratrèmol es produeix quan una zona sotmesa a pressió, es trenca i allibera de cop tota l’energia acumulada. Una primera explicació lògica d’aquest fet és pot resumir així:

-Les línies dels epicentres (punt de la superfície situat just al damunt dels hipocentres) ens marquen els límits entre una colla de “peces”, resistents i bastant rígides, que divideixen la superfície terrestre.

-Aquestes peces o blocs es belluguen les unes respecte les altres.

-El moviment de les peces provoca terratrèmols a les seves vores però no n’afecta l’interior.

Tot això semblava bastant lògic, però com són aquestes peces? Quin gruix tenen? Arriben fins la base de l’escorça o s’endinsen dins del mantell?

 M’haureu de creure si us dic que l’estudi de la velocitat de propagació de les ones sísmiques, ha permès conèixer força bé l’estructura i la composició de l’interior de la Terra. La informació acumulada per una gran quantitat d’estudis semblava demostrar que la capa més superficial de la Terra, fins a uns 70 km de profunditat de mitjana, (més de 100 km als continents, al voltant de 50 km als oceans), és rígida. Aquesta capa, que passà a anomenar-se litosfera, inclou l’escorça i la part més superficial del mantell

 Per sota de la litosfera, es va demostrar que el mantell era relativament plàstic (deformable), parcialment fos (entre l’1 i el 10%). Com recordareu, és en aquesta zona on se suposa que es desenvolupen els corrents de convecció. Es va batejar amb el nom d’astenosfera. El seu límit inferior es va situar inicialment en els 260 km de profunditat, però alguns autors pensen que arriba fins gairebé els 700 km.

Estructura interna de la Terra : Per sota de l`Astenosfera , la resta del Mantell, anomenada també Mesosfera, arriba fins als 2900 km de profunditat. El nucli, conegut també com Endosfera , arriba fins al centre de la terra situat a 6371km de mitjana ( recordeu que el radi equatorial és una mica més gran que el polar.

Tot era a punt per al naixement de la nova teoria. Només calia que algú, posés en ordre tota la informació existent. Encara que fos parcialment, el primer en fer-ho, l’any 1965, va ser Tuzo Wilson (1908-1993), un geofísic nascut a Escòcia però traslladat a Canadà quan era un nen. Immediatament després, altres científics varen fer més aportacions importants i això va permetre, l’any 1968, el “naixement oficial” de la nova teoria que passà a anomenar-se Tectònica de Plaques o Tectònica Global. Els principis bàsics d’aquesta teoria són els següents:

-La litosfera està fragmentada en una colla de peces anomenades plaques litosfèriques.

 -Les plaques litosfèriques són rígides i es troben damunt l’astenosfera lleugerament plàstica.

 -Les plaques litosfèriques es desplacen les unes respecte de les altres. En desplaçar-se, les plaques poden allunyar-se, apropar-se o lliscar lateralment entre sí.

 Segons el tipus de moviment, distingim tres tipus de límits o marges de placa: constructius o divergents, destructius  o convergents i passius.

 Quantes plaques hi ha? Són totes de la mateixa mida? Què vol dir això de “marge constructiu, destructiu o passiu”? Què vol dir la paraula “tectònica”? Per què s’hi afegeix l’adjectiu “global”? I d’en Wegener, què se n’ha fet? Una mica de paciència, si us plau. Vosaltres mateixos us podreu respondre aquestes i d’altres preguntes, si intenteu resoldre les activitats següents.

Activitats

4.1 Aquí teniu un mapamundi diferent del que esteu acostumats a veure. És una mena de puzzle gegant. Cada peça és una placa litosfèrica. Com s’han pogut definir-ne els límits?

4.2. La majoria de les plaques són mixtes, és a dir, formades per litosfera continental i litosfera oceànica. També n’hi ha que són oceàniques, és a dir, formades exclusivament per litosfera oceànica. Finalment, també hi ha plaques continentals, formades gairebé exclusivament per litosfera continental. (Prescindirem d’aquestes últimes. No hi ha cap de les plaques principals, representades en aquest mapa, que sigui una placa continental)

Observant el mapa, completeu la taula següent:

Plaques mixtes	Plaques oceàniques

4.3. Observeu la il·lustració adjunta. Una gran esquerda, coneguda com a “Rift Valley” (vall del rift), s’estén des de la Mar Roja cap al sud, al llarg de més de 3.000 km. Grans llacs africans (Turkana, Victòria, Tanganika, NIasa-Malawi) i enormes edificis volcànics com el Mount Kenya (5.199m) o el Kilimanjaro (5.916m), el sostre d’Àfrica.

La mateixa Mar Roja és una altra immensa esquerda (440.000 km2 de superfície, 2.600m de profunditat màxima) ja envaïda per les aigües.

Podríeu explicar què està passant en aquesta zona?

4.4. Saltem de l’Àfrica a Islàndia i observeu-ne aquesta fotografia, feta recentment. Aquesta illa no és més que un fragment de la dorsal atlàntica que treu el cap per damunt les aigües de l’oceà. Ara imagineu-vos que podem tornar a aquest mateix lloc d’aquí uns quants anys, res, poca cosa, uns milions, per exemple... La fotografia que podríem fer seria segurament diferent. Intenteu descriure-la.

4.5. No us deixeu impressionar per l’anglès. “Trench” vol dir fossa i “crust”, escorça. La resta s’entén. Es tracta que trobeu una zona del planeta on es pugui aplicar aquest esquema.  (Pista: fixeu-vos que una serralada amb força volcans, es troba a prop d’una costa molt propera, al seu torn, a una fossa). Quan l’hagueu trobat, intenteu explicar què està passant.

4.6. Ara una activitat molt semblant a l’anterior. Localitzeu una zona de la Terra on es pugui aplicar aquest esquema. Quan ho hagueu fet, intenteu descriure què està passant.

4.7. L’explicació d’aquest esquema és una mica més difícil que els anteriors.

Us dono més pistes. Imagineu-vos que la serralada (“mountain range”) és l’Himàlaia i l’altiplà (hihg plateau) el Tibet. Abans de seguir, agafeu el vostre mapamundi, i situeu-ho.

Més pistes: a la vostra esquerra, la placa de l’Índia. A la vostra dreta, la placa Euroasiàtica.

I encara una altra: recordeu que en parlar de la deriva continental vàrem veure que

l’ Índia havia fet un viatge extraordinari cap el nord, separant-se de l’Antàrtida i d’Austràlia fins que va “topar” amb Euràsia.

L’última i, potser, la més important: fixeu-vos en la presència i la situació d’una escorça oceànica antiga (“ancient oceanic crust”)...

Per cert, el fenomen representat en aquest esquema s’anomena obducció.

4.8. Finalment, compareu els esquemes de les tres darreres activitats. Si consulteu el mapa de sismicitat al món podreu comprovar sense dificultat que a les zones representades en aquests esquemes, els terratrèmols són freqüents.

Pel que fa als volcans, en canvi, les coses són diferents: Hi ha volcans a les dues primeres, però no a la tercera. Com podríeu explicar-ho? (Pista: compareu el gruix de l’escorça continental)

4.9.  La falla de San Andrés és, en realitat, un conjunt de falles que en total mesuren més 1200 km de longitud i gairebé 100 d’amplada, i s’estén des del golf de Califòrnia fins el cap de Mendocino. És una falla activa, en la qual els blocs implicats es mouen uns 5 cm/any, l’un respecte l’altre. Els estudis realitzats fan pensar que en un futur proper, es produeixi un gran terratrèmol. És l’esperat “big one”, i es considera que podria arribar a mesurar 9 graus a l’escala de Richter. Seria el terratrèmol més gran que mai s’hagués enregistrat a Califòrnia.

Com podeu observar al mapamundi, la Falla de San Andrés  posa en contacte els marges de les plaques Nord-americana i Pacífica. La teoria de la Tectònica de Plaques ens diu que aquests marges són de tipus passiu. Veient la intensa activitat sísmica que hi ha en aquests marges, com pot ser que rebin aquest nom? Pista (molt generosa): penseu en la litosfera. Se’n fa de nova?, Se’n destrueix? 

Per cert, us heu fixat que les ciutats de  Los Ángeles i San Francisco estan cada una a un bloc (costat) diferent de la Falla de San Andrés? Si observeu el moviment relatiu dels blocs us adonareu que cada any, les dues ciutats estan més a prop. (Si us voleu entretenir a calcular quants anys trigarien a trobar-se, aquí teniu aquestes dades: la distància entre Los Ángeles i San Francisco és d’uns 625 km i l’apropament és d’uns 5 cm/any)

4.10. L’arxipèlag de les Hawaii està format per quatre illes principals: Kauai, Oahu, Maui i Hawaii. Situeu-les en el vostre mapamundi. Quan ho hagueu fet us adonareu que estan situades damunt la Placa Pacífica. Aquestes illes volcàniques, molt conegudes entre els turistes, especialment nord-americans, tenen una característica molt especial que ara ens interessa assenyalar:

Els punts calents ( Hot Spots)

Les illes estan alineades talment com si fossin els cims d’una serralada submarina. En un extrem hi ha l’illa Hawaii i a l’altre, Kauai. Ara bé, allò que sorprèn és que l’edat de les roques de les illes creix, de manera absolutament ordenada, des de Hawaii, la més jove (0,7 milions d’anys) fins la més antiga, Kauai (5,5 milions d’anys). Com es pot interpretar aquest fet?

4.11. Tuzo Wilson va ser el primer en proposar la hipòtesi dels “punts calents”, segons la qual en el mantell hi ha punts fixos productors de magma que ascendeix cap a la litosfera. Com que la litosfera es mòbil...

 Observeu la figura de la plana anterior. Us veieu amb cor d’acabar vosaltres mateixos la hipòtesi de Wilson?

4.12. La paraula “tectònica” prové del grec “tektonikos” (edifici). Així doncs, l’expressió “Tectònica de Plaques” fa referència als “edificis”, les estructures, construïts pel moviment de les plaques, com per exemple, les serralades. Ara bé, aquesta teoria també rep el nom de Tectònica Global perquè permet explicar, no només la formació de serralades, sinó bona part dels processos geològics que s’esdevenen a la superfície terrestre... Feu-ne una llista.

4.13.  Abans de l‘habitual “recapitulem”, mireu-vos aquest esquema global. Menys l’obducció, totes les altres situacions possibles previstes a la teoria de la Tectònica de Plaques hi són representades. Es tracta que assigneu a cada número la denominació que li correspon, d’entre les següents: Fossa Oceànica, Arc d’illes volcàniques, Escorça Oceànica, Zona de Subducció, Marge Passiu (Falla Transformant), Punt Calent, Marge Constructiu desenvolupat (Dorsal Oceànica), Serralada Volcànica Continental,  Litosfera, Marge Constructiu incipient (Rift Valley), Marge Destructiu, Astenosfera, Escorça Continental

Esquema sintètic dels diferents tipus de marges de placa

Ha arribat el moment d’acabar aquest llarg viatge que ens ha portat a passejar-nos per terres tan fascinants com Groenlàndia, el Petrified Forest National Park d’Arizona, les illes Spitsbergen, l’Antàrtida, el Brasil, l’India, el Rift Valley de l’Àfrica Oriental, el “ring of fire” de l’oceà Pacífic, les serralades de l’Himàlaia, els Andes, les Muntanyes Rocalloses, la Sierra Madre...

 També hem baixat a les profunditats marines i hem descobert coses no menys fascinants: la més gran i increïble serralada de la Terra, la dorsal oceànica, sorprenents crancs aranya, cloïsses i cucs gegants, fosses profundíssimes que “s’empassen” el fons marí...

 Mentre viatjàvem plegats us he anat fent preguntes per ajudar-vos a comprendre el que anàvem descobrint. Deixeu-me que us faci l’última. Si sou capaços de respondre-la aportant arguments convincents i ben raonats, voldria dir que heu aprofitat realment el viatge:

Tenia raó Wegener?

La falla de San Andrés i la fi del món

Mentre buscava informació a Internet per preparar tot aquest material, el Google em va subminstrar l’adreça d’una plana titulada “Está cerca el fin del mundo?”

En entrar a la plana, http://www.portalmix.com/misterios/monograficos/findelmundo/fallasanandres.shtml

, trobo un text que no té preu de tant interessant com és... Us n’he seleccionat alguns paràgrafs. No hi he afegit ni un punt ni una coma. Només m’he limitat a destacar en vermell algunes paraules. Diu així: 

« Algunos videntes han profetizado que San Francisco desaparecerá un día en el Pacífico sin que nada de la ciudad sobresalga de las aguas. La costa de California se abrirá y retrocederá hasta las montañas.

Robert C. Doc Anderson, el “vidente de Georgia”, predijo que un potente terremoto provocará graves daños en Los Angeles y San Francisco.

Diane McLeod, vidente, “vio” en Los Angeles una escala sísmica que señalaba 9,2 en la escala de Ritcher. En la visión, muchos rascacielos quedaban reducidos a escombros y el monte Sasha entraba en erupción. El océano se abatía sobre Los Ángeles, cubriendo la mayor parte de la ciudad.

Jasper Pierce, en marzo de 1967,  “se sintió arrebatado” a los aires y transportado al Valle Imperial, en California. Desde allí, contempló cómo toda la costa desde San Francisco hasta el golfo deCalifornia se hundía en el océano. El gran Cañón se ensanchaba, parte de las montañas rocosas se desmoronaban sobre Colorado y una enorme ola barría Florida y los estados del golfo de México, al tiempo que toda la costa este se alzaba lentamente unos cien metros.

Paul Solomon no sólo insiste en la destrucción de California, sino que aventura una guerra civil para los EEUU, la invasión del país por parte de otra potencia, la capital de la nación trasladada más al norte, la aparición de nuevas tierras en el Atlántico y el Pacífico... Salomon predice también que Japón se hundirá en el mar. Y que el norte de Europa sufrirá grandes cambios físicos, que las Islas Británicas se verán recubiertas por los hielos, y que se producirá un cambio de polaridad de la tierra que cambiará el perfil de los continentes.»

Què us ha semblat? No trobeu que aquests personatges tenen molta barra i molt poca “vidència”? Com a aprenents de científics que sou, què els podríeu respondre? 

Activitats sobre l' expansió del fons oceànic

3.1. La informació recollida sobre els fons oceànics va permetre, l’any 1977, la publicació d’un sorprenent mapa. L’havia fet un artista austríac, Heinrich Berann (1915-1999), per encàrrec de Bruze Heezen (1924-1977), un geòleg de la Universitat de Iowa (EUA) i una cartògrafa, Marie Tharp (1920,-) del observatori del mateix estat. A la plana següent trobaràs una reproducció d’aquest mapa tan especial. (els quadradets grocs, no figuren en el mapa original)

Per començar, podríeu intentar completar aquest text, amb l’ajut d’un atlas:

“La llarguíssima serralada formada per les diferents dorsals oceàniques s’inicia a les proximitats del pol Nord. En passar entre Groenlàndia i la península Escandinava, treu el cap per damunt les aigües i forma l’illa d’ ....................... Va resseguint tot l’oceà Atlàntic fins arribar gairebé fins l’oceà .................

Allà gira cap a l’est, voreja el continent ................ i s’adreça cap a l’oceà ............... on es bifurca. Una branca es dirigeix cap al Golf d’............... i s’introdueix en la Mar ............. que separa Àfrica de la península ................. L’altra branca passa pel sud d’Austràlia i de .............  ................... per entrar a l’oceà ................. Allà continua el seu recorregut cap al nord i acaba al golf de .................. a la costa oest del continent nord-americà.

 Feu un llistat amb les paraules en ordre

3.2. Els números que hi ha sobre el mapa, volen indicar la posició de les principals foses oceàniques. La majoria prenen el nom de les illes a les quals estan associades. Consultant l’atlas, trobeu els números corresponents a les fosses següents:  Aleutianes, Marianes, Tonga-Kemarec, Java, Centramericana, Japó, Kuriles, Sanwich del Sud, Perú-Xile, Carib, Filipines.

Feu un llistat sense les taules com a resposta 

3.3. Fixeu-vos ara en aquesta altra extraordinària imatge. Els colors ens indiquen l’edat de les roques que formen l’escorça oceànica. (Les més joves, edats inferiors als 2 milions d’anys, de color vermell intens; les més antigues, edats pròximes als 200 milions d’anys, de color blau fosc)

L’observació atenta d’aquest mapa us podria suggerir preguntes relacionades amb l’expansió dels fons oceànics a partir de les dorsals i amb la seva subducció a les fosses. Per què no intenteu escriure’n alguna afegint-hi, naturalment, la resposta?

3.4. Recordeu entre quins continents actuals, segons Wegener, es va començar a formar l’oceà Atlàntic i quants anys fa?. Ara fixeu-vos on són les roques més antigues de l’Atlàntic i quina edat aproximada tenen. Creieu que Wegener tenia raó? Raoneu la resposta.

3.5. El 1964 ja es tenia un coneixement bastant precís del relleu submarí. El britànic Edward Bullard, amb l’ajut d’un ordinador, va aconseguir dibuixar aquest mapa. Volia demostrar que l’encaix entre els continents atlàntics, si se’ls feia retrocedir 200 milions d’anys, era gairebé perfecte. Només calia fixar-se en els límits de la plataforma continental (gris pàl·lid) en lloc de fer-ho en el traçat de la costa actual. (En negre, els únics llocs on hi ha un cert encavallament). Us imagineu què hauria dit Wegener?

3.5. El 1964 ja es tenia un coneixement bastant precís del relleu submarí. El britànic Edward Bullard, amb l’ajut d’un ordinador, va aconseguir dibuixar aquest mapa. Volia demostrar que l’encaix entre els continents atlàntics, si se’ls feia retrocedir 200 milions d’anys, era gairebé perfecte. Només calia fixar-se en els límits de la plataforma continental (gris pàl·lid) en lloc de fer-ho en el traçat de la costa actual. (En negre, els únics llocs on hi ha un cert encavallament). Us imagineu què hauria dit Wegener?

3.6. El 1961, l’incansable Maurice Ewing i un altre estudiós dels fons oceànics, M. Landisman, varen publicar un article que va causar un gran impacte: Gràcies a les nombroses dades recollides en les expedicions festes tant al Pacífic com a l’Atlàntic, Ewing i Landisman afirmaven que el gruix dels sediments era, per terme mitjà, de només 500 m a l’Atlàntic i 300 m al Pacífic, i disminuïen a mesura que ens apropavem a la dorsal corresponent. Les dades eren realment molt sorprenents perquè sempre s’havia pensat que en el fons dels oceans hi havia d’haver capes uniformes de sediments d’alguns km de gruix. En aquella data ningú va saber donar una raó satisfactòria. Com ho explicaríeu vosaltres?

3.7.  Amb només un cop d’ull als dos mapes adjunts, n’hi ha prou per comprovar una cosa que segurament ja sabíeu: tant a les costes asiàtiques de l’Oceà Pacífic com a les costes sud-americanes del mateix oceà, es produeixen nombrosos terratrèmols. Queda clar, oi?

Ara mireu-vos els mapes amb més atenció. Fixeu-vos en la profunditat dels hipocentres (punts concrets on es formen els terratrèmols a l’interior de l’escorça). Us adoneu com estan col·locats? Intenteu descriure-ho. Quan ho hagueu fet, proveu de donar-hi una explicació. 

3.8. Aquest fragment de mapa de l’Atlàntic Nord ens indica molt clarament que els  hipocentres formen una línia gairebé contínua i que tots són poc profunds. Com es poden interpretar aquests fets?

3.9. Les roques volcàniques, com el basalt, són relativament escasses en els continents. En els fons oceànics, en canvi, són les roques més abundants. Per què? 

3.10. Tal com ja vàrem veure  l’anomenat “anell de foc” està format per una colla de volcans actius, la majoria en illes volcàniques, situats el voltant del Pacífic.

La il·lustració adjunta mostra la impressionant concentració de volcans a Indonèsia.

Per què aquesta zona és tan rica en volcans?

3.11.  Hem deixat per al final la prova més important de la validesa de la teoria de l’expansió dels fons oceànics. És una mica complicada...

Comencem per un fet ben conegut per vosaltres: els imants tenen dues zones anomenades pol Nord i pol Sud on la “força d’atracció” és màxima. Els pols de signe contrari s’atreuen i els del mateix signe es repel·leixen. Segur que també sabeu que la Terra és un immens imant amb dos pols, els pols magnètics, situats molt a prop dels pols geogràfics. Tot i que la força d’atracció de l’imant terrestre és molt dèbil (qualsevol imant de joguina és molt més “potent”) és suficient perquè l’agulla imantada de la brúixola ens indiqui on és el nord magnètic.

Segons que sembla, els primers en adonar-se que la Terra es comportava com un gran imant varen ser els xinesos i, ja al s. I aC, varen construir la primera brúixola. El món occidental no la va conèixer probablement fins el segle XI, quan àrabs i perses varen introduir l’ús de la “pedra imant” entre els mariners.

Vint-i-un segles després, l’any 1966, tres científics americans, Allan Cox (1926-1987), Richard Doell (1932,-) i Brent Dalrymple (1937,-) varen demostrar que els pols magnètics terrestres s’inverteixen, de manera irregular, dues o tres vegades cada milió d’anys. O sigui que, de tant en tant, l’agulla de la brúixola en lloc de marcar el nord, marcaria el sud... D’ençà d’aquest descobriment, dels períodes en què la posició del pol nord magnètic coincideix amb l’actual en diem període de polaritat normal  (o anomalia magnètica positiva). En cas contrari en diem període de polaritat invertida (o anomalia magnètica negativa)

Deixem ara els imants per un moment i acompanyeu-me a visitar l’interior d’una roca volcànica: el basalt. Com sabeu, per fora és d’un color gris fosc bastant uniforme i avorrit. Si se’n fa una làmina molt prima i es mira al microscopi, el basalt és molt més interessant. Com podeu observar a la fotografia adjunta, el basalt està format per diferents minerals. Els que aquí es veuen de colors vius (blaus, grocs, verds) tenen dues característiques molt interessants: en primer lloc, són els primers minerals que cristal·litzen quan la lava que formarà un basalt comença a solidificar-se; en segon lloc, són minerals metàl·lics magnètics.  Per tant, quan la lava comença a refredar-se, els minerals magnètics, talment com minúscules brúixoles, s’orienten d’acord amb la posició dels pols magnètics de la Terra!

Tornem de nou als fons oceànics. El 1958, quan encara ningú s’imaginava que els pols magnètics es poguessin invertir, Ronald Masson, Arthur Raff i Victor Vacquier van fer conèixer els resultats de les seves exploracions al Pacífic. Hi varen descobrir un fet mai conegut abans: a ambdós costats de les dorsals, disposades de manera simètrica respecte del rift, existeixen franges d’anomalies magnètiques positives d’uns 20 o 30 km d’amplada, alternades amb franges d’anomalies magnètiques negatives de característiques semblants. La causa d’aquest peculiar bandat dels fons oceànics es convertí en un dels enigmes més importants de la geofísica marina.

Ara, amb tot el que ja sabeu i l’ajut de les il·lustracions d’aquesta plana, us toca a vosaltres aclarir aquest enigma...

3.12. Si coneixem l’edat de les bandes d’anomalies magnètiques i sabem la distància a la que es troben del rift, de quina manera podríem calcular la velocitat d’expansió dels fons oceànics? És molt fàcil, només cal una operació molt senzilla! (Aquesta velocitat és aproximadament de 1,5 cm/any a l’Atlàntic i de 4,5 cm/any al Pacífic)

 Recapitulem. Completeu la taula següent: 

Si voleu saber més coses, no deixeu de visitar: • http://neic.usgs.gov/neis/general/seismicity/  , Informació completa sobre terratrèmols (en anglès) • http://www.volcano.si.edu/reports/usgs/ , Informació completa sobre volcans (en anglès) • http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/image/2minrelief.html Imatges fantàstiques del relleu terrestre (en anglès)

L'exploració dels fons oceànics

Després de la mort de Wegener, les apassionades discussions que s’havien produït entre defensors i partidaris de la seva teoria varen anar perdent intensitat. La raó fonamental és que ni Wegener, ni cap dels seus partidaris, van ser capaços de respondre convincentment aquesta pregunta: D’on prové l’extraordinària energia necessària per moure els continents?

 Sismologia d'explosió: il.lustració de com s'utilitzaven les explosions de dinamita entre els anys 40 i 50 per estudiar els fons oceànics, en aquest cas el gruix dels sediments. la diferència de temps d'arribada entre les ones reflectides per la capa de sediments i les del fons rocós permetia calcular el gruix de la capa. 

Les primeres passes per trobar la resposta a aquesta pregunta les van donar, sense saber-ho, dos homes que caminaven sobre el nevat campus de la Universitat de Lehig a Bethelem, (Pensilvània, EUA) una gèlida tarda de novembre de 1934, just quatre anys després de la mort de Wegener. Es deien Richard Field i William Bowie i, tant un com l’altre, eren prestigiosos científics dedicats a l’estudi de la Terra. S’adreçaven al despatx d’un jove de vint-i-vuit anys anomenat Maurice Ewing. Tot i la seva joventut, era un dels millors especialistes en l’estudi de les ones sísmiques produïdes per les explosions que ell mateix provocava, fent esclatar petites “bombes” enterrades a diferents profunditats. Aquests estudis li permetien conèixer l’estructura de les diferents capes subterrànies. Era, doncs, un expert en el que en podríem dir “sismologia d’explosió”.

Maurice Ewin ( 1906-1974), en una fotografía de 1948

Field i Bowie varen encarregar-li a Ewing un estudi de la plataforma continental (la prolongació dels continents per sota el mar). S’hi va posar a treballar immediatament. Va ser la primera vegada que algú utilitzava la “sismologia d’explosió” per estudiar els fons marins.

El 1945, l’esclat de la Segona Guerra Mundial, va paralitzar inicialment aquesta mena d’estudis, però, al mateix temps, va impulsar el desenvolupament d’una nova tecnologia, el sonar (de l’anglès “Sound Navigation and Ranging”, navegació i localització per so). Aquesta tecnologia utilitza ultrasons, talment com les ecografies, enlloc d’ones sísmiques. Va resultar molt útil als aliats per detectar els temibles submarins alemanys (força més que el fracassat Habbakuk, el portaavions de gel de Pyke, recordeu?) i, a més va permetre conèixer amb molt més detall els fons marins.

Al llarg dels anys cinquanta i seixanta, nombroses expedicions dotades d’equips cada vegada més precisos, varen permetre acumular una gran quantitat de dades sobre el relleu dels fons oceànics, algunes d’elles, realment sorprenents.

Es va demostrar que, en tots els fons oceànics, hi ha dues estructures geològiques extraordinàries:

• Les dorsals oceàniques, són cadenes de muntanyes que recorren tots els oceans formant una única serralada d’uns 64.000 km (!) de llargada, amb una amplada que en algunes zones va més enllà dels 2.000 km (!), amb cims que superen els 5.000 m, alguns dels quals treuen el cap per damunt les aigües (Islàndia).

Per si tot això no fos prou espectacular, les dorsals oceàniques tenen una característica que les fa totalment diferents de les serralades continentals: A la part central, al llarg de tota la serralada, hi ha una vall d’uns 1.000 m de profunditat i una amplada que arriba fins a 25 km en algunes zones. La presència d’aquesta vall, anomenada rift, a l’eix de la dorsal va ser, com veurem, una de les pistes més importants per poder trobar la resposta a la pregunta que ens fèiem en començar la lectura. El rift, finalment, es troba fragmentat, a dreta i esquerra per unes línies de fractura anomenades falles transformants.    

Representació esquematitzada del relleu del fons de l’Atlàntic

•    Les fosses oceàniques, són depressions llargues i estretes, amb milers de km de longitud, i profundes amb una fondària que va des dels 6.000 m als més d’11.000 m. Com podreu comprovar en el mapa de la plana següent es localitzen preferentment a l’oceà Pacífic, ja sigui a prop del continent, ja sigui associades amb les cadenes d’illes volcàniques de l’anomenat “Ring of Fire” (Anell de Foc) . El punt de màxima profunditat, es troba a la fossa de les Marianes: la darrera mesura, feta l’any 1984, va donar una profunditat de 10.923 m

Situació de les principals fosses oceàniques. (“ocean trench”)

El punt vermell indica la màxima profunditat (“deep”) localitzada pel vaixell Challenger II l’any 1951 

Arribats a aquest punt, hem d’abandonar les profunditats dels fons oceànics i traslladar-nos a un lloc bastant més segur i conegut: la cuina de casa. Us heu fixat mai què passa quan escalfem aigua per fer, posem pel cas, una verdura o uns macarrons?  En escalfar l’olla, el foc dóna (transfereix) calor al fons del recipient, i el fons ho fa a l’aigua que està situada al fons de l’olla. Aleshores, el líquid que s’ha escalfat puja perquè disminueix la seva densitat. Lògicament, l’aigua més freda de la part de dalt de l’olla, baixarà. Mentre puja, l’aigua calenta es refreda lleugerament i, per tant, la seva densitat augmenta. Aquest augment de la densitat provoca que l’aigua torni a baixar cap al fons i, tornem-hi que no ha estat res... Aquests moviments cíclics reben el nom de corrents de convecció i són una manera de transferir calor d’una zona més calenta a una de més freda.

Corrents de convecció

El vol de l’ala delta o dels voltors depèn dels corrents de convecció de l’aire que els envolta. El vol d’un globus aerostàtic depèn dels corrents de convecció que es formen dins l’aire que contenen 

Ara que ja coneixem una mica més els fons oceànics i que ja hem repassat què són els corrents de convecció, podem tornar al començament de la lectura. No oblideu que estem intentant esbrinar com carai es mouen els continents!

L’any 1928,  el britànic Arthur Holmes, havia proposat la següent solució: Els materials del mantell terrestre, tot i ser sòlids, poden fluir de la mateixa manera que ho fan altres sòlids com el gel. Per tant, a l’interior del mantell es podrien desenvolupar corrents de convecció. Quan un corrent calent, ascendent, arriba a la base d’un continent, hi provoca un lleuger bombament i el trenca. Aleshores, els corrents laterals descendents serien capaços d’arrossegar i allunyar els fragments. Entre ambdós fragments, l’aigua oceànica que envoltava el continent original vindria a ocupar l’esquerda i es formaria un nou oceà. El mateix Holmes comparava aquest procés a una mena de “cinta transportadora” sense fi, capaç de desplaçar els continents. 

La deriva dels continents segons Arthur Holmes (dibuix original del 1928)

Noteu que per a Holmes, la separació dels continents es donaria en zones on existissin corrents de convecció ascendents (A) i que les fosses (“geosyncline deep”) es formarien a les vores dels continents (“borderland”) allà on dos corrents laterals enfrontades iniciarien el seu retorn cap a zones més profundes del mantell (B, C)

I les fosses oceàniques? Com encaixaven en la nova teoria de Hess? Si en les dorsals es construeix de manera contínua nova escorça oceànica, (es calcula que cada any se’n formen 3,5 km²) i aquest fenomen té lloc des de fa uns 200 milions d’anys, podria pensar-se que la superfície de la Terra, i per tant el se volum, és cada vegada més gran. La majoria dels estudiosos de la Terra coincidien que el volum de la Terra s’ha mantingut invariable al llarg de la seva història geològica. Així doncs, calia acceptar l’existència de zones on es produís la destrucció de l’escorça oceànica generada a les dorsals, o dit més exactament, el retorn al mantell dels materials expulsats per la dorsal. De nou, la cinta transportadora de Holmes!

Segur que ja ho heu endevinat: efectivament, les fosses oceàniques, llargues, profundes i estretes, semblaven el lloc ideal perquè es produís aquest retorn, anomenat subducció. 

L’escorça oceànica construïda al rift de les dorsals es destrueix a les zones de subducció situades a les fosses oceàniques.

(Compareu aquest esquema amb el dibuix de Holmes. Noteu que hi ha força coincidències)

L’expansió dels fons oceànics a partir de les dorsals i la seva subducció a les fosses són dos fets absolutament acceptats avui dia. Hi ha nombroses proves que permeten fer aquesta afirmació. A les activitats que segueixen en la següent entrada, mirarem d’entendre’n algunes.