Fecha: . . . . . . . . . . . . . . GEOTECTONICA TRABAJO PRACTICO Nº 4

Geotectónica 2014 (U.B.A.) T.P. N° 4
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GEOTECTONICA
TRABAJO PRACTICO Nº 4
CÁLCULO DE VELOCIDADES DE DIVERGENCIA EN UNA DORSAL OCEÁNICA
Objetivos: Aprender a calcular la velocidad relativa de divergencia de una placa oceánica sobre la base de
perfiles magnéticos transversales a las dorsales oceánicas, utilizando datos paleomagnéticos. Determinar el
polo de rotación de una placa litosférica.
Introducción
La existencia de magnetismo remanente de polaridad reversa
en algunas rocas volcánicas, es conocida desde el pasado siglo. Si
bien los investigadores de 1920 y 1930, suponian que el fenómeno
era solo local, un grupo de científicos de varios países redescubrió su
importancia global en la década de 1960. Estos investigadores
hicieron un muestreo sistemático de muchas de las lavas jóvenes del
mundo, y determinaron exactamente la naturaleza y edad de las
bandas magnéticas.
Para ello comenzaron con lavas muy jóvenes que
probablemente no estuvieran perturbadas tectónicamente. Las
investigaciones comenzaron en Hawaii, donde los flujos lávicos
excelentemente expuestos, proveyeron registros magnéticos de lavas
extruídas durante 1955, 1935 y 1907, extendiéndose hacia atrás en el
tiempo a través de los últimos cinco millones de años. Se tomaron
muestras de cada flujo, se determinó la polaridad del campo
magnético presente durante el enfriamiento, y al mismo tiempo se
midió su edad por medio de dataciones Argón-Potasio.
El avance de las técnicas de datación radimétrica, en el
método Argón-Potasio permitieron datar rocas volcánicas en el orden
de miles de años. De esta manera mediante el muestreo sistemático de
rocas volcánicas de numerosos lugares, se pudo reconstruir una
secuencia de eventos magnéticos referida a una escala de tiempo
absoluto. Comenzando con lavas extruídas en tiempos modernos,
cuyo magnetismo remanente es de polaridad normal, se analizaron
rocas más antiguas, hasta encontrar registros de magnetismo
remanente de polaridad reversa. Así, sucesivamente se definieron
cuatro principales períodos en los que el campo magnético terrestre
(CMT) tuvo polaridad predominantemente reversa o normal durante
los últimos 5 millones de años (figura 1).
Figura 1: Escala de polaridades y tiempo para los últimos 5 Ma. Polaridad
normal en segmentos negros y polaridad reversa en blanco.
Estos agrupamientos han sido denominados Epocas Magnéticas, nombradas según los
investigadores que realizaron contribuciones significativas al conocimiento del campo magnético terrestre.
Por ejemplo, la época normal que comenzó hace 780.000 años se llama Brunhes, por Bernard Brunhes
(figura 1).
En las Epocas Magnéticas suele encontrarse cortos períodos de polaridad opuesta a la de la Epoca.
Se denominan Eventos Magnéticos y llevan por nombre el de la localidad donde fueron detectados. Por
ejemplo, Olduvai, es el nombre de un evento magnético de polaridad normal que se produjo alrededor de los
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1,9 m.a. durante la Epoca Matuyama de polaridad reversa. Se detectó en Olduvai Gorge, Tanzania, en el
transcurso de un trabajo asociado a dataciones antropológicas (figura 1).
La magnetometría en la investigación de los fondos oceánicos.
La necesidad de detectar submarinos desde el aire en la segunda guerra mundial, llevó al desarrollo
de un equipo extremadamente sensitivo denominado Detector Magnético Aéreo. Este aparato fue utilizado
por las empresas petroleras para delinear groseramente la distribución regional de las rocas sedimentarias e
ígneas. Posteriormente se pensó que sería útil en la investigación de los fondos oceánicos, simplemente
dotando barcos con un equipo similar. Si la distancia del buque al magnetómetro que es arrastrado es mayor
de 100 m, puede evitarse la distorsión magnética producida por el metal del barco. Los primeros
magnetómetros fueron así utilizados en la década de l950, y a través de los últimos 30 años los oceanógrafos
han arrastrado estos equipos por todos los mares.
Estos trabajos permitieron observar que el diseño magnetométrico de los fondos oceánicos definía
anomalías magnéticas en forma de bandas paralelas que se extendían a lo largo de centenares y miles de km,
y en las cuales la intensidad del campo magnético era mayor o menor que el promedio de la región. Por
muchos años éstas características quedaron inexplicadas, pero el descubrimiento de las reversiones del CMT
permitió suponer que la presencia de cuerpos rocosos magnetizados en forma normal o reversa en el sustrato
oceánico, cuyo magnetismo se sumaría o restaría del campo magnético regional, podría dar cuenta de tales
anomalías.
El análisis de estas bandas magnéticas llevó a encontrar que las mismas tienen una notable simetría
con respecto a las crestas de las dorsales oceánicas. Esta simetría era muy difícil de explicar en términos de
los procesos volcánicos y magnéticos conocidos, o en el contexto de las teorías dominantes como la
oceanificación y la tectónica vertical. Erupciones sucesivas en el fondo oceánico deberían producir
acumulaciones de material lávico de distribución aleatoria y no en bandas simétricas. Así, un nuevo tipo de
volcanismo debió ser definido y esto llevó a la teoría de la Expansión de los Fondos Oceánicos.
Figura 2: Anomalías magnéticas en la dorsal.
En nivel 2, se presentan magnetización de las
rocas normal (negro) y reversa (blanco), las
cuales se formaron durante las épocas
Brunhes (norma), Matuyama (reversa), Gauss
(normal) y Gilbert (reversa). El Nivel 1:
sedimentos no magnéticos. Nivel 2: coladas
basálticas y lavas almohadilladas (muy
magnética); diques de alimentación
(moderadamente magnetico). Nivel 3: corteza
oceánica gábrica, apenas magnético.
El núcleo de esta idea es que profundas corrientes convectivas operan en el manto terrestre,
comportándose éstas como masas de roca fundida que se mueven hacia arriba, formando al extruir, las
dorsales oceánicas. El material fundido se solidifica y las diminutas partículas ferromagnéticas que contiene
se orientan según la dirección del CMT presente, normal o reverso según sea el caso. Al mismo tiempo, las
corrientes convectivas, moviéndose sin cesar hacia ambos lados de la dorsal, dividirían el material
recientemente formado hacia lados opuestos. Nuevo material volcánico asciende y se solidifica congelando
consigo una polaridad del CMT, pudiendo ser ésta opuesta a la anterior si en el intervalo se produjo una
reversión en la polaridad. Este proceso se ha repetido sucesivamente a través de millones de años.
De esta manera, las lavas formadas a lo largo de las dorsales oceánicas han sido separadas de las
mismas; el espacio creado es rellenado por nuevo material extruído y el fondo oceánico así formado, durante
varias Epocas Magnéticas, aparece bandeado con diseños de polaridad normal y reversa de disposición
simétrica respecto a la cresta de la dorsal (Fig. 2).
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Si se adosa una escala de tiempo magnética a las bandas de polaridad magnética puede entonces
realizarse una estimación de la velocidad de expansión del fondo oceánico, y en forma indirecta, de la
velocidad de subducción.
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EJERCICIO: Cálculo de la velocidad lineal de divergencia
En las figuras 4 se presenta la escala de tiempo Patron de polaridad magnética para el Neogeno. En
los perfiles de las figuras 3a-c se presentan las anomalias magnéticas obtenidas en forma transversal a las
dorsales: Pacifico Este (51° S); Atlántico Sur (38° S); y Juan de Fuca (46° S); con los períodos de polaridad
normal y reversa del CMT.
Objetivo del ejercicio práctico:
1. determinar las polaridades normales y reversas, para cada perfil, sobre la base de las anomalias
magneticas y tomando como referencia la curva patron de la figura 4.
2. determinar para cada perfil la velocidad de propagación anual del fondo oceánico (en km/Ma),
en funcion de edad de la corteza; tomando como referencia la escala de polaridades
geomagnéticas patron.
3. analice y distinga si hay diferencias en las velocidad de divergencia de las dorsales; y describa
una interpretación de posibles causas.
Dorsal Juan de Fuca (46°N)
Figura 3a-c: anomalias magnéticas obtenidas en forma transversal a las dorsales: Pacifico Este (51° S);
Atlántico Sur (38° S); y Juan de Fuca (46° S); con los períodos de polaridad normal y reversa del CMT.
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Figure 4. Neogene stratigraphic subdivisions, geomagnetic polarity scale, pelagic zonations and selected datums of planktonic
foraminifers and calcareous nannoplankton. Main trends in eustatic sea level are generalized. The “Quaternary”, shown
schematically on the right-hand side, is traditionally considered to be the interval of oscillating climatic extremes (glacial and
interglacial episodes) that was initiated at about 2.6 Ma, therefore encompassing the Holocene and Pleistocene epochs and Gelasian
stage of late Pliocene. The Quaternary composite epoch is not a formal unit in the chronostratigraphic hierarchy.
Figura 4: Cronología de las reversiones del campo magnético terrestre establecida por extrapolación,
partiendo del cuadro establecido para los últimos 5 Ma, y presuponiendo una velocidad de expansión
constante para el valor de desplazamiento en la expansión de cada océano. Los datos han sido corroborados
por información geológica independiente.
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