La Tierra sólida

Las rocas que vemos en una montaña pueden haberse formado en otro lugar y haber cambiado muchas veces desde entonces. Reconstruir su historia requiere ordenar las capas, fechar materiales y explicar cómo se mueve un planeta mayormente sólido. La tectónica de placas conecta esas pistas con la formación de cordilleras y volcanes. (nps.gov; nps.gov)

19.1. El tiempo que no cabe en una vida#

La edad de la Tierra se estima en unos 4540 millones de años. Esa cifra no procede de encontrar una roca terrestre que haya permanecido intacta desde el primer instante de formación del planeta. Su determinación utiliza, entre otras evidencias, sistemas isotópicos de meteoritos que conservan información sobre las primeras etapas del Sistema Solar. La formación terrestre fue un proceso, no un acontecimiento instantáneo semejante al nacimiento de un organismo. (usgs.gov)

Conviene separar tres edades: la del planeta, la del material de una roca y la del paisaje donde esa roca aparece. Una montaña puede contener minerales mucho más antiguos que la cordillera. Una roca sedimentaria puede reunir granos procedentes de distintas rocas anteriores. La fecha obtenida al analizar uno de esos granos no identifica automáticamente cuándo se depositó el sedimento ni cuándo el terreno adquirió su relieve actual. (nps.gov)

La expresión tiempo profundo designa esa extensión temporal en la que se desarrolla la historia geológica. Su importancia no reside únicamente en que contiene números grandes. Cambia la relación entre lo que parece pequeño y lo que puede producir consecuencias importantes.

Los movimientos tectónicos suelen expresarse en centímetros por año. Las técnicas geodésicas, entre ellas las mediciones mediante GPS, permiten detectar desplazamientos de la corteza que la observación ordinaria no revela. La dirección y la velocidad deben especificarse respecto de un marco de referencia: decir que una placa se mueve, sin indicar respecto de qué, deja incompleta la descripción. (usgs.gov)

Ejemplo construido. Supóngase que dos regiones se separan a una velocidad relativa constante de 3 centímetros por año. En un siglo, su separación aumenta 3 metros. En un millón de años, aumenta 30 kilómetros. Si esa velocidad se mantuviera durante 50 millones de años, el incremento alcanzaría 1500 kilómetros.

La relación utilizada es la del movimiento uniforme:

Aquí, $d$ es la distancia acumulada; $v$, la velocidad relativa; y $\mathrm{\Delta }t$, el intervalo transcurrido. Las unidades deben ser compatibles. Al multiplicar centímetros por año por años, el resultado queda expresado en centímetros.

El ejemplo no predice el desplazamiento futuro de una placa concreta. Mantener constantes la velocidad y la dirección durante millones de años es una suposición del cálculo. Su función es mostrar que una tasa pequeña, integrada durante un intervalo suficientemente largo, puede producir una transformación continental.

También importa la desigualdad de los ritmos. Un terremoto puede liberar rápidamente parte de la deformación acumulada durante un periodo mucho mayor. El acontecimiento breve y el proceso prolongado no son explicaciones rivales: pueden ser etapas de una misma historia mecánica. La acumulación lenta de deformación y su liberación mediante deslizamiento en una falla constituyen la base del modelo de rebote elástico. (bgs.ac.uk)

Por tanto, el tiempo profundo no debe imaginarse como una película reproducida siempre a velocidad constante. Una tasa media informa sobre el balance de un intervalo; por sí sola no indica si el cambio ocurrió de manera uniforme, por episodios o después de largos periodos de aparente estabilidad.

19.2. Cómo se reconstruye una historia que nadie observó#

Antes de asignar fechas, la geología establece relaciones de anterioridad y posterioridad. En una sucesión de sedimentos que no haya sido invertida, las capas inferiores se depositaron antes que las superiores. Si una fractura desplaza varias capas, el desplazamiento es posterior a las capas afectadas. Si una intrusión de roca formada a partir de magma corta otras rocas, la intrusión es más reciente que aquello que atraviesa. Estas relaciones permiten construir una cronología relativa. (nps.gov)

No basta, sin embargo, con interpretar literalmente la posición visible. Las capas pueden haberse plegado, inclinado o invertido. Por eso una regla como «lo inferior es más antiguo» contiene una condición: la sucesión debe conservar su orientación estratigráfica original. Reconstruir esa orientación forma parte del trabajo, no es un supuesto que pueda omitirse.

Ejemplo construido. Una pared de roca muestra capas inclinadas que terminan contra una superficie irregular. Encima aparecen otras capas casi horizontales. Una interpretación compatible con esa geometría requiere, como mínimo, que se depositaran las capas inferiores, que después se inclinaran, que una superficie de erosión cortara sus extremos y que finalmente se acumularan los sedimentos superiores. La figura permite ordenar acontecimientos, aunque todavía no indique cuánto duró cada uno.

Una superficie que representa erosión o ausencia de sedimentación puede separar conjuntos de rocas de edades diferentes. Se denomina discordancia, en el sentido amplio de discontinuidad del registro estratigráfico. Su significado es temporal: falta una parte de la historia local. El intervalo ausente puede corresponder a material que nunca se depositó o a material que se depositó y después fue eliminado. (geology.utah.gov)

De aquí se desprende una precaución general: el espesor conservado no funciona como un reloj universal. Dos metros de sedimentos no representan necesariamente el doble de tiempo que un metro. Las tasas de acumulación pueden variar y una superficie muy delgada puede separar acontecimientos muy distantes.

Para obtener edades numéricas se necesitan procesos cuya evolución pueda medirse. La datación radiométrica utiliza la transformación de determinados núcleos atómicos inestables en otros núcleos. Se miden proporciones isotópicas y se relacionan con tasas de desintegración conocidas. El procedimiento no consiste en reconocer si una roca «parece vieja», sino en analizar un sistema físico que puede conservar información temporal. (usgs.gov)

El periodo de semidesintegración, representado por $T_{1/2}$, es el tiempo necesario para que se desintegre la mitad de una población inicial suficientemente grande de núcleos radiactivos. Si no entra ni sale el isótopo considerado por otros procesos, la cantidad que permanece se describe mediante:

$N_0$ representa el número inicial de núcleos radiactivos; $N(t)$, el número que queda después de un tiempo $t$. Tanto $t$ como $T_{1/2}$ deben expresarse en la misma unidad. El cociente del exponente no tiene unidades.

La disminución no es lineal. Después de un periodo de semidesintegración queda la mitad; después de dos, una cuarta parte; después de tres, una octava parte. En cada intervalo desaparece la misma proporción de lo que queda, no la misma cantidad absoluta.

Ejemplo construido. Considérese un sistema hipotético con un periodo de semidesintegración de 100 millones de años. Si se establece que conserva una cuarta parte de los núcleos radiactivos que tenía al quedar cerrado, habrán transcurrido dos periodos: 200 millones de años.

La expresión «si se establece» contiene buena parte del problema experimental. No se observa directamente la cantidad inicial. Hay que reconstruirla mediante las relaciones entre isótopos, tener en cuenta los productos de desintegración que pudieran estar presentes desde el comienzo y examinar si el sistema perdió o incorporó material posteriormente. Además, diferentes minerales y sistemas isotópicos pueden registrar cristalización, enfriamiento u otros acontecimientos, no necesariamente la misma fecha. (nps.gov)

Esta distinción evita una confusión importante. Un cristal que se formó dentro de un sistema magmático puede ser anterior a la erupción que lo transportó a la superficie. Una discrepancia entre ambas edades no implica por sí sola que la datación haya fallado: puede revelar que se han fechado acontecimientos diferentes. Tampoco todos los relojes sirven para todos los intervalos. El carbono-14 resulta útil para determinados materiales y tiempos relativamente recientes, no para establecer la edad de la Tierra. (usgs.gov)

La datación más informativa combina, por tanto, una medición con una interpretación geológica. La pregunta no es únicamente «¿qué edad indica el instrumento?», sino «¿qué acontecimiento del material está fechando?».

19.3. Dos maneras de dividir el interior terrestre#

El interior de la Tierra puede clasificarse por su composición o por su comportamiento mecánico. Ambas divisiones son necesarias, pero no coinciden.

La clasificación composicional distingue corteza, manto y núcleo. La corteza es la envoltura rocosa exterior; el manto está formado principalmente por minerales silicatados y constituye una región mucho más extensa; el núcleo es predominantemente metálico. Esta diferenciación describe materiales con composiciones distintas, no simplemente una sucesión de zonas cada vez más calientes. (nps.gov)

La corteza continental y la oceánica tampoco son equivalentes. La continental suele ser más gruesa y presenta una composición más heterogénea; la oceánica es, en términos generales, más delgada y más densa. Como referencia de escala, el British Geological Survey sitúa los espesores habituales de la corteza oceánica alrededor de 5–10 kilómetros y los de la continental aproximadamente entre 25 y 70 kilómetros. Son intervalos orientativos, no espesores uniformes aplicables a cualquier región. (bgs.ac.uk)

La clasificación mecánica introduce una frontera diferente. La litosfera comprende la corteza y la parte más superficial y resistente del manto. No es otro nombre de la corteza. Las placas tectónicas son porciones de esa litosfera.

Debajo se encuentra la astenosfera, una región del manto superior que puede deformarse con mayor facilidad a escalas geológicas. Su existencia facilita el movimiento relativo de la envoltura exterior, pero no significa que las placas estén flotando sobre un océano universal de magma. El manto es predominantemente sólido. (opentextbc.ca)

COMPOSICIÓN                         COMPORTAMIENTO MECÁNICO

Corteza                         ┐
                                ├── Litosfera
Parte más superficial           │   Envoltura relativamente rígida
del manto                       ┘   que forma las placas

Región del manto superior
situada debajo de la litosfera   ─── Astenosfera
                                    Mayor facilidad de deformación
                                    a escalas geológicas

El núcleo introduce otra distinción: su región externa es líquida y su región interna es sólida. No hay contradicción en que una región más profunda y caliente sea sólida. El estado de un material depende conjuntamente de la temperatura, la presión y la composición. Comparar temperaturas sin considerar cómo cambia la temperatura de fusión con la presión puede llevar a una interpretación equivocada. (nps.gov)

Esta doble clasificación permite formular con precisión preguntas diferentes. «¿De qué está hecha esta región?» requiere una respuesta composicional. «¿Puede deformarse y con qué facilidad?» requiere una respuesta mecánica. Ninguna de las dos sustituye a la otra.

19.4. Conocer el interior sin abrir el planeta#

Las ondas sísmicas proporcionan una de las principales vías para estudiar regiones terrestres inaccesibles. Un terremoto produce perturbaciones que se propagan por el interior. Su velocidad y trayectoria dependen de las propiedades de los materiales atravesados. Al comparar registros obtenidos en lugares diferentes, se reconstruyen cambios internos que no pueden observarse directamente. (opentextbc.ca)

Las ondas P son compresionales: producen pequeñas compresiones y expansiones sucesivas en la dirección de propagación. Las ondas S son de cizalla: la perturbación del material es transversal a esa dirección. Un líquido puede transmitir compresiones, pero no sostiene la rigidez de cizalla necesaria para transmitir ondas S a través de su volumen. Esta diferencia permite distinguir propiedades mecánicas, no solamente localizar terremotos. (opentextbc.ca)

La identificación de un núcleo externo líquido se apoya en el comportamiento conjunto de las ondas: las S no lo atraviesan como tales y las P cambian de trayectoria y velocidad. Lo decisivo no es la ausencia de una señal en un aparato aislado, sino un patrón reproducible de llegadas, ausencias y desviaciones observado desde numerosas posiciones. (pubs.usgs.gov)

La lógica es la de un problema inverso. Se conoce parte de la respuesta del sistema —las señales registradas— y se buscan estructuras internas capaces de producirla. Una propuesta debe explicar no solo una observación favorable, sino también las señales que deberían aparecer en otras estaciones.

La tomografía sísmica amplía este procedimiento. Utiliza numerosos recorridos de ondas para estimar variaciones tridimensionales de sus propiedades de propagación. El resultado no es una fotografía tomada bajo tierra. Es una reconstrucción dependiente de los datos disponibles, de su distribución y del modelo utilizado para relacionarlos con la estructura. Los estudios de los reservorios magmáticos de Yellowstone, por ejemplo, muestran que inferir cantidades de material fundido exige supuestos adicionales sobre cómo ese material se distribuye dentro de la roca. (usgs.gov)

Por eso una región donde las ondas viajan más despacio no debe traducirse automáticamente como «una cavidad llena de magma». Entre la medición y esa descripción hay una inferencia sobre temperatura, composición, estado físico y geometría del material.

La distinción entre dato y modelo del capítulo 1 adquiere aquí un significado concreto. Un sismograma es un registro instrumental. Una frontera interna es una interpretación sustentada por conjuntos de registros. Una imagen tomográfica es una representación calculada. Distinguirlos no debilita la evidencia: permite identificar qué parte de la conclusión depende de cada paso.

19.5. Cómo puede fluir una roca sólida#

La experiencia cotidiana asocia lo sólido con la conservación de la forma. Esa asociación funciona durante muchos de los intervalos y bajo muchas de las condiciones que encontramos a nuestro alrededor, pero no define todo el comportamiento posible de un sólido.

En el manto, las elevadas temperaturas y los esfuerzos mantenidos permiten una deformación lenta de las rocas sin necesidad de que se fundan por completo. El material conserva una estructura predominantemente sólida y, sin embargo, puede cambiar de forma y desplazarse durante intervalos geológicos. La palabra flujo describe ese movimiento acumulado; no exige que el material sea un líquido. (opentextbc.ca)

La respuesta también depende del tiempo disponible. La misma región puede transmitir una onda sísmica durante unos segundos y deformarse apreciablemente bajo una carga que persiste miles o millones de años. No son dos descripciones incompatibles: se refieren a escalas de tiempo diferentes.

Esta distinción resuelve una falsa disyuntiva. No es necesario elegir entre una Tierra rígida e inmóvil y una Tierra casi enteramente fundida. La combinación relevante es una envoltura exterior relativamente resistente sobre materiales sólidos capaces de deformarse lentamente.

El movimiento interno forma parte de la evolución térmica del planeta. La Tierra conserva energía procedente de su formación y diferenciación y recibe una aportación continua de la desintegración de elementos radiactivos. Al mismo tiempo, pierde energía hacia la superficie. El balance entre producción, almacenamiento y transferencia de calor condiciona su evolución interna. (se.copernicus.org)

Una estimación publicada por J. H. Davies y D. R. Davies en 2010 situó el flujo total de calor desde el interior hacia la superficie en unos 47 teravatios, con una incertidumbre estimada de aproximadamente 2 teravatios. Un teravatio equivale a un billón de vatios. La cifra expresa potencia: energía transferida por unidad de tiempo, no toda la energía térmica almacenada en el planeta. Se obtuvo combinando mediciones y procedimientos de extrapolación, no mediante una medición directa de toda la superficie a la vez. (se.copernicus.org)

La transferencia no ocurre de una sola manera. En la conducción, la energía pasa entre regiones próximas sin que exista un transporte colectivo equivalente de material. En la convección, el desplazamiento del material contribuye a transportar energía. El manto puede experimentar convección precisamente porque su estado sólido no impide la deformación lenta. (opentextbc.ca)

La idea de convección ayuda, pero una imagen demasiado simple puede perjudicar la comprensión. El interior no consiste en unas pocas cintas circulares, idénticas y permanentes, que arrastran pasivamente continentes. Las placas, las regiones que ascienden y los fragmentos que descienden forman un sistema acoplado. Los movimientos de la superficie modifican la circulación interna y esa circulación influye, a su vez, sobre la superficie. (researchgate.net)

19.6. Las pruebas de una superficie en movimiento#

Una placa tectónica no equivale a un continente. Puede incluir corteza continental y oceánica, y un límite de placa puede encontrarse lejos de una costa. La línea que separa tierra emergida y océano describe una relación con el nivel del mar; el límite tectónico describe una relación mecánica entre regiones de la litosfera. Confundir ambas líneas impide interpretar correctamente un mapa geológico. (nps.gov)

La semejanza entre ciertos bordes continentales puede sugerir que estuvieron unidos, pero una semejanza geométrica no demuestra por sí sola una historia de desplazamiento. La explicación se vuelve más exigente cuando debe relacionar también las estructuras de las rocas, sus edades y la configuración del fondo oceánico. La teoría de la tectónica de placas adquirió su alcance al integrar evidencias que una explicación basada únicamente en continentes móviles no organizaba de manera suficiente. (nps.gov)

Una de esas evidencias procede del magnetismo conservado en las rocas oceánicas. Al enfriarse determinadas rocas volcánicas, sus minerales magnéticos pueden registrar la orientación del campo existente. El campo terrestre ha cambiado de polaridad repetidas veces. Por tanto, rocas formadas en intervalos distintos pueden conservar orientaciones magnéticas diferentes. (geo.libretexts.org)

Si se genera nueva corteza en una dorsal y esta se aleja hacia ambos lados, las sucesivas polaridades quedan distribuidas en bandas. La interpretación no depende de una banda aislada: requiere reconocer una secuencia y relacionarla con una cronología de inversiones establecida mediante dataciones.

Mayor edad                                           Mayor edad
    ←                                                     →

  N  |  R  |  N  |  R  |  N   ||   N  |  R  |  N  |  R  |  N
                              ||
                         Eje de la dorsal

                  ← separación de las placas →

La hipótesis produce una consecuencia comprobable: en una expansión sencilla, la edad del fondo oceánico debe aumentar al alejarse de la dorsal. Esa relación permite conectar distancia y tiempo, no solamente reconocer un dibujo. La distribución de edades y las anomalías magnéticas constituyen dos formas relacionadas de examinar la expansión oceánica. (pubs.usgs.gov)

La sismicidad aporta otra dimensión. Los terremotos no se distribuyen de manera uniforme. En ciertas regiones convergentes, sus focos dibujan zonas inclinadas que se prolongan hacia el interior. Esa geometría es compatible con una placa que desciende bajo otra y permite seguir parte de su trayectoria en profundidad. (nps.gov)

Las mediciones geodésicas añaden una prueba de naturaleza distinta: detectan cambios de posición durante periodos de observación humanos. No requieren deducir todo el movimiento presente a partir de un pasado reconstruido. También muestran que la aproximación de placas rígidas no elimina la deformación local, especialmente cerca de sus límites. (iris.edu)

La fuerza de la explicación reside en esta convergencia. Un ajuste entre costas podría admitir numerosas historias. Una explicación que debe satisfacer simultáneamente edades del fondo marino, secuencias magnéticas, geometría de terremotos y desplazamientos medidos dispone de mucha menos libertad.

19.7. Qué mueve las placas#

Describir un movimiento no equivale a explicar su causa. La expansión oceánica indica dónde se separan regiones de la litosfera; todavía hay que identificar qué fuerzas producen y resisten esa separación.

Una parte importante de la respuesta se encuentra en la litosfera oceánica que se enfría y desciende. Cuando un fragmento subducido tiene una densidad suficiente respecto de su entorno, su flotabilidad negativa favorece el hundimiento. Su conexión mecánica con el resto de la placa permite transmitir una fuerza de tracción. Este mecanismo se conoce como tracción de la losa, habitualmente denominado slab pull en la literatura especializada. Los modelos de Conrad y Lithgow-Bertelloni mostraron la importancia de las losas del manto superior para explicar los movimientos de las placas. (science.org)

También intervienen diferencias de energía potencial gravitatoria. La litosfera próxima a una dorsal es caliente y se encuentra elevada respecto de regiones oceánicas más frías y alejadas. Esa configuración contribuye a fuerzas que favorecen el desplazamiento desde la dorsal. La denominación tradicional empuje de dorsal no debe interpretarse como si el magma actuara simplemente como un pistón que empuja dos paredes. (geolsoc.org.uk)

El manto ejerce asimismo fuerzas sobre las placas. Según la configuración, esas interacciones pueden favorecer el movimiento, oponerse a él o modificar su dirección. Los modelos de Coltice y colaboradores publicados en 2019 muestran que la relación no se reduce a una elección entre «las placas arrastran el manto» y «el manto arrastra las placas»: ambas situaciones pueden aparecer dentro de la evolución del sistema. (researchgate.net)

A las fuerzas que favorecen el movimiento se oponen resistencias: deformar una placa, curvarla al entrar en una zona de subducción o desplazarla respecto de otros materiales requiere esfuerzos. Por eso la existencia de una fuente de energía no determina por sí sola una velocidad. Hace falta conocer cómo se transmite esa energía y qué resistencia ofrece el sistema.

Error frecuente — Las placas son pasajeros de una cinta transportadora.

La imagen parece plausible porque las placas se encuentran encima del manto y el manto puede fluir. Pero sitúa toda la causa debajo y convierte la superficie en un elemento pasivo. Las porciones frías que descienden también impulsan la circulación. La tectónica de placas forma parte de la convección del planeta; no es simplemente una carga transportada por ella. (researchgate.net)

Esta explicación enlaza con el tratamiento de sistemas del capítulo 8. Cuando dos componentes se modifican mutuamente, atribuir toda la causalidad a uno de ellos puede ser una simplificación útil para un caso particular, pero no una descripción general.

19.8. Lo que ocurre en los límites#

Las relaciones entre placas se clasifican en tres tipos básicos: separación, aproximación y deslizamiento lateral. La clasificación expresa el movimiento relativo. Cada configuración produce condiciones distintas para deformar rocas, generar magma y modificar el relieve. (nps.gov)

En un límite divergente, las placas se separan. En las dorsales oceánicas, el material del manto asciende hacia una región de menor presión. Durante ese ascenso puede empezar a fundirse parcialmente sin recibir una gran aportación adicional de calor. La explicación es la fusión por descompresión: al disminuir la presión, cambian las condiciones bajo las cuales los minerales pueden permanecer sólidos. (opentextbc.ca)

Este mecanismo corrige la idea de que todo magma requiere un calentamiento local extraordinario. Una sustancia puede alcanzar condiciones de fusión porque aumenta su temperatura, pero también porque cambian la presión o la composición. Es otra aplicación de los cambios de estado desarrollados en los capítulos de física y química.

El magma generado en una dorsal contribuye a formar nueva corteza oceánica. Más lejos del eje, el conjunto se enfría y la litosfera oceánica se hace más gruesa. Aquí debe mantenerse la distinción terminológica: el engrosamiento térmico de la litosfera no significa que se añada continuamente un espesor equivalente de nueva corteza. Parte del cambio consiste en que una mayor porción del manto pasa a comportarse como material relativamente rígido. (pubs.usgs.gov)

En un límite convergente, las placas se aproximan. Cuando una placa desciende bajo otra, el proceso se denomina subducción. La placa que baja transporta rocas y minerales que han experimentado una historia previa de interacción con el agua. A medida que cambian la presión y la temperatura, determinados minerales liberan agua, que puede favorecer la fusión parcial del manto situado encima de la placa descendente. (nps.gov)

Por ello, muchos volcanes de zonas de subducción no se explican simplemente como «la placa que se derrite por rozamiento». El agua modifica las condiciones de fusión del manto; el magma generado asciende y puede transformarse, almacenarse o solidificarse antes de alcanzar la superficie. Generar magma y producir una erupción son procesos relacionados, pero no equivalentes. (opentextbc.ca)

La convergencia cambia cuando intervienen grandes masas de corteza continental. Su flotabilidad dificulta que se incorporen al manto de la misma manera que la litosfera oceánica. La colisión puede acortar y engrosar la corteza, levantar cordilleras y distribuir la deformación sobre una región extensa. La interacción entre India y Eurasia constituye un ejemplo de esta configuración. (bgs.ac.uk)

En un límite transformante, el movimiento relativo es predominantemente lateral. No se crea ni se consume litosfera por el mero hecho de ese deslizamiento. Sin embargo, los contactos no son superficies lisas que se muevan sin resistencia. Parte del desplazamiento puede quedar bloqueado mientras se acumula deformación en las rocas próximas, seguida por episodios de deslizamiento. (nps.gov)

La tabla representa configuraciones básicas. Los movimientos reales pueden ser oblicuos y combinar componentes de separación, aproximación y deslizamiento. (nps.gov)

Estas categorías no autorizan a identificar todo terremoto con un volcán ni toda costa con una zona de subducción. La relación depende del mecanismo. La costa oriental de América y su costa occidental, por ejemplo, no tienen la misma relación con los límites de placas. El límite geográfico entre continente y océano no basta para deducir qué procesos tectónicos ocurren allí. (nps.gov)

19.9. Por qué una montaña necesita algo más que altura#

La construcción de una cordillera no consiste únicamente en acumular material por encima de la superficie. La deformación puede modificar también la estructura profunda.

Una aproximación útil es la isostasia: regiones de distinta densidad o espesor pueden alcanzar diferentes elevaciones porque su peso se compensa sobre materiales capaces de redistribuirse a largo plazo. La analogía con un objeto flotante ayuda a visualizar el principio, siempre que no se convierta el manto en un líquido ordinario ni se suponga que la compensación es instantánea. (opentextbc.ca)

En un modelo sencillo, una corteza engrosada y relativamente menos densa presenta una elevación superficial y una prolongación profunda, denominada raíz cortical. La parte visible de la montaña no agota la estructura que la sostiene. Para comparar dos regiones importa la distribución de masa bajo ellas, no únicamente la altura de sus cumbres.

La misma idea permite comprender el efecto de retirar una carga. Si se pierde una gran masa de hielo o se elimina roca por erosión, cambia el peso soportado. La litosfera y el manto pueden responder mediante deformación y reajuste. La respuesta depende de la resistencia de la litosfera y de la facilidad con que se deforma el manto, por lo que puede continuar después de que la carga haya desaparecido. (opentextbc.ca)

Ejemplo construido. Supóngase que la erosión retira 1000 metros de roca de una región y que, durante el mismo intervalo, el reajuste profundo eleva 700 metros las rocas restantes. El resultado no es una montaña 700 metros más alta: la superficie queda 300 metros más baja que al comienzo.

El ejemplo distingue tres magnitudes que no deben confundirse: el material eliminado, el ascenso de las rocas que permanecen y el cambio final de elevación superficial. Una roca puede acercarse a la superficie mientras la superficie misma desciende.

También muestra por qué «la montaña está subiendo» es una descripción ambigua. Puede referirse al movimiento de un punto material, al aumento de elevación de una superficie o a un proceso tectónico inferido. Es necesario especificar qué se ha medido y respecto de qué referencia.

El relieve resulta de la interacción entre procesos internos y externos. La deformación tectónica crea diferencias de elevación y modifica las condiciones del terreno; la meteorización, la erosión y el transporte redistribuyen materiales. No son dos historias independientes superpuestas: la modificación del relieve altera dónde pueden acumularse sedimentos, y la retirada o incorporación de material modifica las cargas sobre la litosfera. (ugc.berkeley.edu)

19.10. Las rocas como materiales y como registros#

Una roca no tiene que conservar indefinidamente las propiedades con las que se formó. Puede fragmentarse, reaccionar con fluidos, enterrarse, recristalizar o fundirse. Las denominaciones ígnea, sedimentaria y metamórfica identifican grandes familias de procesos de formación, no sustancias que deban permanecer separadas para siempre. (ugc.berkeley.edu)

Las rocas ígneas se forman a partir de material fundido que se enfría y solidifica. El magma no tiene por qué llegar a la superficie: puede enfriarse en profundidad. Además, la fusión de una roca suele ser parcial. Los minerales no necesariamente se incorporan al líquido en las mismas proporciones, de modo que el material fundido y el residuo sólido pueden adquirir composiciones diferentes. (opentextbc.ca)

Las rocas sedimentarias pueden formarse mediante acumulación de partículas, precipitación química y procesos relacionados con organismos. En el caso de sedimentos detríticos, la transformación en roca suele involucrar compactación y cementación: los granos se reorganizan y minerales precipitados en los espacios intermedios contribuyen a unirlos. El tamaño, la selección y la disposición de esos granos proporcionan información sobre transporte y depósito. (opentextbc.ca)

Las rocas metamórficas registran transformaciones de rocas preexistentes bajo condiciones diferentes de temperatura, presión, deformación y presencia de fluidos. El proceso ocurre esencialmente en estado sólido. Puede producir nuevos minerales y modificar su tamaño y orientación. Por eso una roca metamórfica informa tanto sobre su material de partida como sobre parte de la historia que lo transformó. (opentextbc.ca)

La expresión ciclo de las rocas reúne estas posibilidades, pero puede inducir a error si se representa como una única ruta obligatoria. Una roca ígnea puede convertirse en metamórfica sin haber sido sedimentaria. Una roca sedimentaria puede erosionarse y aportar partículas a otro sedimento. Un material puede permanecer durante un periodo prolongado sin recorrer todas las categorías. Se trata de una red de transformaciones, no de una secuencia que cada fragmento deba completar. (ugc.berkeley.edu)

                         MATERIAL FUNDIDO
                          │           ▲
              enfriamiento│           │fusión
                          ▼           │
                     ROCAS ÍGNEAS ────┤
                          │           │
                metamorfismo          │
                          ▼           │
                   ROCAS METAMÓRFICAS ┘

Cualquier roca expuesta
          │
          │ alteración, erosión, transporte y depósito
          ▼
      SEDIMENTOS
          │
          │ compactación y cementación
          ▼
  ROCAS SEDIMENTARIAS ── metamorfismo ──► ROCAS METAMÓRFICAS

Esta perspectiva devuelve sentido a la datación. Una roca puede contener minerales heredados, minerales formados durante su cristalización y otros producidos por una transformación posterior. No todos sus componentes conservan el mismo acontecimiento. Su historia se reconstruye relacionando edades, composición, textura y posición geológica. (nps.gov)

La Tierra sólida constituye así un archivo que también se modifica a sí mismo. Los procesos que producen información —cristalización, sedimentación o deformación— pueden conservarla parcialmente, sobreimprimirla o destruirla. Esa condición explica por qué reconstruir el pasado exige comparar registros de regiones diferentes.

19.11. Una explicación robusta no es una historia completamente resuelta#

El movimiento de las placas, la expansión del fondo oceánico y la subducción no dependen de una única observación discutible. Forman parte de un marco que conecta mediciones geodésicas, datos sísmicos y registros geológicos. Las incertidumbres sobre detalles internos no sitúan de nuevo en igualdad de condiciones una Tierra móvil y una Tierra tectónicamente inmóvil. (usgs.gov)

Otra cuestión es cuándo comenzó un régimen comparable al de la tectónica de placas moderna. Reconocer alguna forma antigua de descenso de materiales no equivale necesariamente a demostrar la existencia de una red global de placas interconectadas. Una señal regional, un episodio transitorio y un régimen planetario persistente son afirmaciones distintas. La revisión de Cawood y colaboradores de 2018 destaca precisamente la necesidad de definir qué rasgos se consideran suficientes para identificar ese comienzo. (royalsocietypublishing.org)

Las interpretaciones de la Tierra temprana dependen, además, de un registro que ha sufrido una larga transformación. Hawkesworth, Cawood y Dhuime analizaron en 2020 cómo combinar cambios geoquímicos, crecimiento y destrucción de corteza y evidencias de deformación para investigar cuándo la tectónica de placas pasó a constituir un régimen dominante. Las edades de rocas supervivientes no son, por sí solas, una medida directa de toda la corteza que existió en cada época. (frontiersin.org)

La distinción metodológica es importante. Puede existir evidencia firme de un mecanismo y, al mismo tiempo, incertidumbre sobre su fecha de inicio, su intensidad en el pasado o su distribución espacial. Una teoría no necesita resolver cada episodio histórico para explicar procesos presentes; tampoco debe utilizarse su éxito presente como permiso para reconstruir sin pruebas cualquier pasado imaginable.

Una pared de roca queda entonces situada en una historia más amplia. Sus capas permiten ordenar acontecimientos; sus minerales pueden conservar relojes; su deformación registra esfuerzos; su posición depende de movimientos y de redistribuciones de masa. Interpretarla no consiste en escoger una de esas perspectivas, sino en exigir que resulten compatibles.

19.12. Preguntas de transferencia#

Dos cronologías en una misma formación#

Ejemplo construido. Una formación sedimentaria se encuentra entre dos capas de ceniza volcánica primaria, conservadas en su posición original. La capa inferior se fecha en 120 millones de años y la superior en 110 millones de años. Dentro de la formación aparecen granos minerales cuya cristalización se fecha en 1200 millones de años. Una falla desplaza las tres unidades.

¿Qué puede establecerse sobre la edad de depósito de la formación? ¿Qué representan los granos más antiguos? ¿Qué relación temporal puede atribuirse al desplazamiento de la falla?

Consultar la respuesta razonada

Una dorsal y dos velocidades posibles#

Ejemplo construido. A cada lado de una dorsal se identifica una banda de corteza formada hace 4 millones de años. Cada banda se encuentra a 120 kilómetros del eje. Se supone expansión simétrica, una trayectoria perpendicular al eje y ausencia de desplazamientos posteriores que alteren las distancias consideradas.

¿Cuál es la velocidad media de alejamiento de cada lado respecto del eje? ¿Cuál es la velocidad media de separación entre ambas bandas?

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Un manto sólido bajo una región que se eleva#

Se observa que una región continúa elevándose después de perder una gran carga de hielo. Al mismo tiempo, las ondas sísmicas indican que el manto situado debajo conserva propiedades de un sólido. ¿Existe una contradicción?

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Fuentes y lecturas del capítulo#

British Geological Survey. What causes earthquakes? Introducción institucional a la estructura terrestre, las placas, sus límites y la acumulación y liberación de deformación. (bgs.ac.uk)

Cawood, P. A.; Hawkesworth, C. J.; Pisarevsky, S. A.; Dhuime, B.; Capitanio, F. A.; Nebel, O. (2018). «Geological archive of the onset of plate tectonics». Philosophical Transactions of the Royal Society A, 376, 20170405. DOI: 10.1098/rsta.2017.0405. Examina las evidencias y los problemas de definición implicados en reconstruir el comienzo de la tectónica de placas. (researchgate.net)

Coltice, N.; Husson, L.; Faccenna, C.; Arnould, M. (2019). «What drives tectonic plates?». Science Advances, 5(10), eaax4295. DOI: 10.1126/sciadv.aax4295. Investigación sobre la interacción dinámica entre las placas y el manto. (researchgate.net)

Conrad, C. P.; Lithgow-Bertelloni, C. (2002). «How Mantle Slabs Drive Plate Tectonics». Science, 298, 207–209. DOI: 10.1126/science.1074161. Estudio de la contribución de las losas descendentes al movimiento de las placas. (science.org)

Davies, J. H.; Davies, D. R. (2010). «Earth’s surface heat flux». Solid Earth, 1, 5–24. DOI: 10.5194/se-1-5-2010. Fuente de la estimación de flujo térmico global utilizada en el capítulo y de su procedimiento de cálculo. (se.copernicus.org)

Earle, S. (2015). Physical Geology. BCcampus. Manual abierto de consulta para los mecanismos de formación de rocas, sismología, estructura interna e isostasia. Las secciones sobre estos temas permiten ampliar las explicaciones sin comenzar por un tratamiento matemático avanzado. (opentextbc.ca)

Hawkesworth, C. J.; Cawood, P. A.; Dhuime, B. (2020). «The Evolution of the Continental Crust and the Onset of Plate Tectonics». Frontiers in Earth Science, 8, 326. DOI: 10.3389/feart.2020.00326. Relaciona el registro geoquímico, la conservación y destrucción de corteza y la reconstrucción de regímenes tectónicos antiguos. (frontiersin.org)

Kious, W. J.; Tilling, R. I. This Dynamic Earth: The Story of Plate Tectonics. U.S. Geological Survey. Obra introductoria sobre la construcción de la teoría y las pruebas que relacionan magnetismo, edades oceánicas y movimiento de placas. Se ha utilizado también su reproducción de acceso abierto en Geosciences LibreTexts. (geo.libretexts.org)

National Park Service. Materiales de referencia sobre principios estratigráficos, edades numéricas, estructura interna y límites de placas. Resultan especialmente útiles para distinguir una relación de anterioridad, una edad de cristalización y una edad de depósito. (nps.gov)

Stelten, M. (2024). «A beginner’s guide to dating (rocks)». Yellowstone Volcano Observatory, U.S. Geological Survey, 8 de abril. Introducción a los diferentes acontecimientos que pueden registrar los métodos de datación. (usgs.gov)

University of California, Berkeley. Understanding Global Change: Rock cycle. Recurso conceptual sobre las relaciones entre transformaciones de las rocas, tectónica y procesos superficiales. (ugc.berkeley.edu)

Bibliografía de la parte IV · Bibliografía general

Última revisión editorial

24 de septiembre de 2026

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24 de septiembre de 2026