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HIPÓTESIS SOBRE EL POSIBLE ORIGEN DE LA TECTÓNICA DE PLACAS
ARTURO CARRANZA-EDWARDS
Universidad Nacional Autónoma de
México, Centro de Ciencias del Mar y
Limnología.
La tectónica de placas en la Tierra puede
encontrar su origen con la aplicación de las fuerzas productoras
de
marcas en la astenósfera, la cual es fluída. Las
deformaciones en
ella producen distorsiones en la litósfera suprayacente creando el
geoide. En la litósfera, el geoide favorece zonas de
tensión y de
compresión que originan diferentes placas. La mayor parte de ellas
se
mueven hacia el oeste con velocidades diferentes. Las diferencias en
velocidad
producen movimientos aparentes hacia el este en algunas placas. Se
propone que
las atracciones gravitacionales entre diferentes cuerpos celestes crean,
entre
ellos, interacciones que son importantes en la Escala Geológica
del
Tiempo, y pueden ser las causantes de la tectónica de placas. Se
debe
profundizar en el estudio de mareas a nivel de la astenósfera,
pues en
este camino existe la posibilidad de encontrar el mecanismo del
movimiento de
placas litosféricas.
The hypothesis is presented that plate tectonics
result from tidal forces acting on the fluid astenosphere. Any
deformation in
the astenosphere produces distortion in the overlying lithosphere
creating the
geoid. This generates zones of extension and compression which result in
the
formation of different plates most of which move toward the west at
different
velocities. This differential rate of movement produces an apparent
displacement to the east in those plates that move more slowly. It is
proposed
that gravitational attraction among different celestial bodies produces
important interactions in geological time. These interactions may affect
plate
tectonics. More detailed investigations of tidal forces at the level of
the
astenosphere should be undertaken in order to find out more about the
possible
mechanisms of plate tectonics.
Con argumentos geodésicos, geofísicos, geológicos, paleontológicos, biológicos y paleoclimáticos, Alfred Wegener postula en 1915 la deriva continental y la desviación de los polos. En su obra (Die Entstehung der Kontinente und Ozeane) se inclina a pensar que las fuerzas productoras de marea provocan desplazamientos continentales, esperando que las relacions causaefecto se aclaren en el futuro (Wegener, 1929). A pesar de que los efectos de la tectónica de placas cada día se conocen mejor, no se ha podido definir satisfactoriamente su causa dinámica (Pollack, 1969 y McKenzie, 1969). W. Hopkins (Cox, 1973) es uno de los primeros en postular, en 1839, la convección térmica en el manto como la causa del movimiento de placas; siendo esta hipótesis la más ampliamente difundida. En este artículo se especula que las fuerzas productoras de marea son las principales responsables del movimiento de placas. GENERALIDADESEn el universo existe un número infinito de galaxias, que presentan formas espirales, espirales barradas, elípticas e irregulares (Mehlin, 1961). En estas últimas, su forma responde a fuerzas gravitacionales resultantes de choques entre galaxias cercanas. Las anomalías galácticas se explican a través de modelos de marea (A. Toomre y J. Tommre, 1973). La Vía Láctea es una galaxia espiral con un núcleo denso, a cuyo alrededor nuestro sistema solar da un giro completo en 220 millones de años, con una velocidad promedio de 240 km/ seg; a su vez la tierra viaja alrededor del Sol con una velocidad promedio de 30 km/seg (Woods, 1974). Respecto al subsistema Tierra-Luna existen cuatro hipótesis sobre el origen de nuestro satélite (Mason y Melson, 1970): a) La Luna se separa del manto terrestre. b) Por incrementos debidos a acumulación externa de materia similar, al formarse la Tierra y la Luna, cuando se encontraban muy próximas entre sí. c) La Luna es capturada por la Tierra. d) La Luna se forma por la unión de planetoides que rodeaban la Tierra. De acuerdo con la primera hipótesis se puede satisfacer la creación de un primer continente en la tierra. El subsistema Tierra-Luna, pudo en un principio pertenecer a una sola masa que giraba muy rápidamente y fue abultada en el Ecuador por la fuerza de atracción del Sol. Este abultamiento fue creciendo hasta separarse de la masa original (Hibbs, 1967). En el área de separación se forma un abultamiento ecuatorial por el efecto de marea provocado por la Luna (Fig. 1). Con enfriamiento posterior se comienza a formar en la tierra una delgada corteza que descansa sobre un magma de alta temperatura, mientras que en la Luna la corteza crece más rápidamente por tener una densidad menor y por lo tanto una mayor velocidad de enfriamiento. Por liberación calorífica se fracturan ambas cortezas dejando escapar gases, entre ellos, abundante vapor de agua que es retenido en el campo de gravedad terrestre, no así en la Luna por tener esta última una velocidad de escape de su campo de gravedad mucho menor. Al condensarse los vapores se precipitan, formando el primer océano terrestre que no cubre completamente el planeta por existir una pequeña protuberancia en la zona donde la Luna se separó.  Fig. 1. a) Origen de la Luna, según la hipótesis de la separación (Hibbs, 1967). b) Formación del primer océano y del primer continente en la Tierra. La Luna tiene un radio 1/2 km mayor en el lado que mira hacia la Tierra (Howell, 1962). Ese abultamiento se puede explicar considerando que las mareas levantadas en los satélites por los primarios tienden a mantener a cada uno con la misma cara a estos últimos (Jeffreys, 1970). En el Atlas fotográfico de la Luna de Zdneck et al. (1965) se aprecian cordilleras y valles ordenados en forma un tanto semejante a la de los patrones existentes en las cuencas oceánicas de la Tierra. Chenoweth (1962), encuentra semejanzas entre: la Planicie Abisal de Madeira y el Mare Crisium, la Planicie Abisal Sohm y Oceanus Procelarum o Mare Frigoris, la cordillera Mesoceánica y levantamientos lunares, y otras. En la figura 2 se presenta el Geoide dado por Jeffreys en 1963, que está referido a la figura hidrostática de la Tierra con contornos de intervalos a 10 m (McKenzie, 1969). Se ha marcado la longitud y la latitud aparentes de la Luna utilizando las efemerides del U. S. Naval Observatory (1972) para el mes de enero de 1974. La trayectoria resultante coincide con los valores de altos geoidales. Con la rotación de la Tierra se genera una fuerza centrífuga que actúa contra la gravedad. Esta fuerza provoca un abultamiento en el ecuador y un achatamiento en los polos, resultando el geoide, que es la superficie equipotencial que se aproxima más al nivel medio del mar (Wy1lie, 1971).  Fig. 2. Paso aparente de la Luna, según datos del U. S. Nasal Observatory (1972) proyectado en el geoide (modificado y extractado de McKenzie, 1969). DISCUSIÓNNo se tiene aún una respuesta satisfactoria sobre el origen del movimiento de placas litosféricas. La inclinación de Wegener (1929) al pensar en las fuerzas productoras de marea para el desplazamiento de continentes, podría dar origen a una profundización exhaustiva en este tema, lo cual no se pretende aquí, sino mencionar algunos puntos que despierten interés por el análisis de la posible acción de las mareas en la tectónica de placas. Se mencionó anteriormente que por modelos de mareas se pueden explicar algunas formas galácticas; esto puede dar una idea del importante papel que pueden jugar las mareas en dimensiones, con mucho, superiores a la del sistema solar. En sistemas planetarios se tiene que: 1) las mareas levantadas por los primarios en sus satélites tienden a mantener a éstos con la misma cara hacia aquéllos, 2) las mareas levantadas en los primarios por los satélites alteran la velocidad de rotación de los primarios, 3) las mareas levantadas en los primarios por los satélites también alteran las distancias de los satélites y por lo tanto sus velocidades angulares medias, y 4) las mareas solares afectan todas las rotaciones (Jeffreys, 1970). Por otro lado, las mareas solares y lunares producen distorsiones en la tierra misma (ibíd). Wickoff (Hawaii, 1962) observa que las mareas terrestres presentan pleamares y bajamares similares a las oceánicas, pero con retrasos de 50 minutos y con amplitudes menores dada la fuerza de cohesión molecular de las rocas. Shaw sugiere que la disipación de la energía de marea en la tierra sólida puede ser un factor importante en la generación de magma suponiendo que las mareas magmáticas sean mecanismos disparadores de circulación convectiva (Wy1lie, 1971). La figura 3 exhibe diferentes esferas terrestres, donde la astenósfera presenta una mayor posibilidad de flujo por una mayor plasticidad y por su proximidad al punto de fusión (Hales, 1969). En la astenósfera se pueden desarrollar movimientos a gran escala (Le Pichon et al., 1973). Considerando la posibilidad de una onda de marea astenósferica, entre 2 esferas de mayor rigidez, se puede esperar una mayor velocidad de rotación para la astenósfera que para la litósfera, resultando en esta última un retraso constante hacia el oeste. No obstante hay placas que parecen desplazarse hacia el este. Si se consideran varios objetos que se desplazan en la misma dirección con velocidades diferentes se pueden explicar desplazamientos relativamente opuestos (Fig. 4). Si la litósfera se considera flotando sobre la astenósfera cualquier onda creada en esta última reflejará los efectos que se aprecian en la figura 5. En esa forma, cabe la posibilidad de proponer que las ondulaciones geoidales sean un resultado de ondulaciones de marea en la astenósfera.  Fig. 3. Las esferas terrestres.  Fig. 4. Desplazamientos relativos entre lo objetos que se mueven en la misma dirección con velocidades diferentes.  Fig. 5. Las ondas de marca en la astenósfera deforman la litósfera fragmentándola en placas. Las amplitudes geoidales son pequeñas en relación a la longitud de las mismas. Haciendo una analogía consideremos el movimiento ondulatorio, donde la velocidad es igual a la longitud de onda entre el periodo; para una longitud de 10,000 km (similar a la de una onda geoidal) y un periodo de 220 millones de años, se tendrá una velocidad de 4.44 cm por año, esta velocidad cae dentro del rango de magnitud de desplazamiento entre placas. Es decir, aunque el rango de marea sea pequeño su efecto puede ser considerable en tiempo geológico. Se presenta un breve ensayo que puede significar interacciones entre la Tierra, el Sistema Solar y la Vía Láctea. Se mencionó que el tiempo de giro completo del Sistema Solar en relación al núcleo de la Vía Láctea es de 220 millones de años, cifra que coincide con el principio del Mesozoico. Esta coincidencia parece conservarse para algunos periodos ecológicos y diversos tiempos de giro (tabla l). Estas observaciones podrían reflejar algunas interacciones entre la Tierra y otros cuerpos más allá del Sistema Solar. Por otro lado, en la figura 6, se presenta una proyección polar donde se marcan algunos sismos y las posiciones del Sol y la Luna para la fecha de los mismos. Análisis estadísticos de casos similares, con población estadística mayor, probablemente arrojen una luz al respecto. En este tipo de análisis se deberán tomar en cuenta las variaciones que se presentan en las velocidades de traslación de la Tierra y de la Luna por perigeo o apogeo, latitud, nodos ascendentes o descendentes, etcétera. (Strahler, 1963). También es notorio que existe una mayor densidad de sismos hacia las latitudes de máximo efecto de marea, esto es, en las cercanías de 45 grados de latitud.  TABLA 1 GIROS DEL SISTEMA SOLAR ALREDEDOR DEL NÚCLEO DE LA VÍA LÁCTE Y ALGUNOS PERIODOS GEOLÓGICOS Con este artículo se ha querido mostrar la necesidad de ampliar los enfoques existentes del fenómeno de marea relacionado al movimiento de placas terrestres y que probablemente movimientos similares se presentan en otros cuerpos celestes del Universo.  Fig. 6. Proyección estereográfica polar con las principales placas. Se marcaron las posiciones de la Luna y el Sol según datos del Observatorio Astronómico Nacional (1961-1965) para algunos sismos reportados por el U. S. Coast and Geodetic Survey (en Sykes, 1967). AgradecimientosEl autor agradece las opiniones de: Cinna Lomnitz, Robert R. Lankford -Eugenio Mendoza, Eduardo Aguayo, Héctor Sandoval, Rafael Rodríguez y otros. Muy especialmente se agradece al Comité Editorial de los Anales del Centro de Ciencias del Mar y Limnología la oportunidad de publicar este artículo. LITERATURACOX, A., The Beginning: Marine Geology. Plate Tectonics and Geomagnetic Reversals. Cox, A. W. H. Freeman and Company. San Francisco 1973 702. p. CHENOWET, P. A., Comparison of the Ocean Floor with the lunar Surface. Geol. Soc. Am. Bull. 1962 199-210. 73 GEOCHRON LABORATORIES Geologic TimeScale Massachussets. 1960 HALES, A. L., Gravitational Sliding and Continental Drift. Earth and Planetary Science Letters. 1969 31-34. 6 (1) HIBBS, A. R., Scientific American The Surface of the Moon. 1967 61-74. 216 (3) HOWELL, B. J., Jr., Introducción a la Geofísica Ed. Omega. Barcelona 1962 435 p. JEFFREYS, H. The Earth, its Origin, History and Physical Constitution. Cambridge Univ. Press. Cambridge 1970 525 p. LE PICHON, X., J. FRANCHETEN y J. BONNIN, . , Platetectonics. Elsevier Scientific Publishing Company. Amsterdam 1973 300 p. MASON, B. y W. G. MELSON, The Lunar Rocks. Wiley-Interscience Nueva York 1970 177 p. McKENZIE, D. P., Speculations on the consequences and Causes of Plate Motions. Geophys. J. Royal Astron. Soc. 1969 132. 18 MEHLIN, T. G., Astronomía. John Wiley and Sons. Nueva York 1961 427 p. OBSERVATORIO ASTRONOMÍCO NACIONAL, 1961, 1962, 1963, 1964, 1965. Anuario para el año de 1962, 1963, 1964, 1965, 1966. Inst. Astronomía, Univ. Nal. Autón. México. POLLACK, H. N. Science Gravitational Mechanism for Sea-Floor Spreading. 1969 176-177 163 SYKES, L. R. J. Geophys. Res. Mechanism. of Earthquakes and Nature of Faulting on the Mid-Oceanic Ridges. 1967 2131-2153 72 (8) STRAHLER, A. N. The Earth Sciences. Harper and Row. Nueva York 1963 824 p. TOOMRE, A. y J. TOMMRE Scientific American Violent Tides between Galaxies. 1973 39-48 229 (6) U. S. NAVAL OBSERVATORY The American Ephemeris and Nautical Almanac, Almanac for the year 1974. U. S. Printing Office Washington 1972 WEGENER, A. The Origin of Continents and Oceans (1966) Dover Publications, Inc. Nueva York 1929 246 p. WOODS, J. A. The Science of Astronomy. WOODS, J. A. Harper and Row. Nueva York 1974 446 p. WYLLIE, P. J. The Dynamic Earth. John Wiley and Sons, Inc. Nueva York 1971 416 p. ZDNECK, K., J. KLEPESTA y T. W. RACKHAM Photographic Atlas of the Moon. Acad. Press. Nueva York 1965 277 p.
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