EJercicios CÁLCULO DE VELOCIDADES DE DIVERGENCIA EN UNA DORSAL OCEÁNICA

Geotectónica 2015 (U.B.A.) T.P. N° 3
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Nombre: . . . . . . . . . . . . . .
Fecha: . . . . . . . . . . . . . .
GEOTECTONICA
TRABAJO PRACTICO Nº 3
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).
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).
Figura 1: Escala de polaridades y
En las Epocas Magnéticas suele encontrarse cortos períodos
tiempo para los últimos 5 Ma.
de polaridad opuesta a la de la Epoca. Se denominan Eventos
Polaridad normal en segmentos
Magnéticos y llevan por nombre el de la localidad donde fueron
negros y polaridad reversa en
detectados. Por ejemplo, Olduvai, es el nombre de un evento
blanco.
magnético de polaridad normal que se produjo alrededor de los 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).
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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 (Figura 2).
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
La Figura 3 muestra la distribución de las principales dorsales oceánicas; en particular en se
trabajará con la dorsal Pacífico-Antartica (ver recuadro y Figura 4). En los perfiles de las figuras 5 y 6 se
representan las anomalias magnéticas obtenidas en forma transversal a la dorsal Pacífico-Antartica sobre las
latitues 51.6° S y 47.7° S con los períodos de polaridad normal y reversa del CMT.
Figura 3. Límite de placas divergentes.
Figura 4. Ubicación de los perfiles magnéticos de las figuras 6 y 7.
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Objetivo del ejercicio práctico:
1. Comparar los perfiles magnéticos correspondientes a la dorsal Pacífica-Antártica a las latitudes
47.7º y 51.6º S (Figuras 5 y 6) utilizando los principales máximos positivos marcados en el
perfil 47.7º S (Figura 6). Para cada máximo identificado determinar la distancia en km desde el
eje de la dorsal y detallarlos en la Tabla 1, columas 1, 2 y 3. ¿Que información se puede extraer
acerca de las tasas de divergencia de ambos perfiles de la dorsal?
2. Correlacionar los máximos positivos de los perfiles magnéticos con los eventos de reversión del
campo magnético mostrados en la Figura 7 y completar la columna 4 de la Tabla 1. Ayuda:
tomar el punto medio del período normal (negros) y correlacionarlos con el valor máximo en los
perfiles. ¿Cómo es la correlación entre los perfiles y las reversiones del campo magnético? ¿Que
información podemos obtener de esta correlación?
3. Obtenidos las distancias (km) y el tiempo (Ma) es posible determinar la generación de corteza
oceánica o específicamente la tasa de divergencia. Completar las columnas 5, 6, 7 y 8 de la
Tabla 1.
4. Sabiendo que las dorsales se dividen en tres grupos según sus tasas de divergencia: rápidas,
medianas y lentas; nombrar una dorsal perteneciente a cada grupo y explicar en base a sus
caracteristicas (tasa de divergencia, placas que genera, seemounts, entre otros) y marco tectónico
el por qué de las diferencias observadas.
Figura 5. Perfil magnético de la dorsal Pacífica-Antartica Este a los 51.6ºS.
Figura 6. Perfil magnético de la dorsal Pacífico-Antartica Este a los 47.7ºS.
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Figura 7. Cronología de las reversiones del campo magnético terrestre para los últimos 4.5 Ma.
Máximos
positivos
Distancia
en el perfil
51.6º S
Distancia
en el perfil
47.7º S
Ratio entre
perfiles
Edad del
evento
magnético
(Ma)
Tasa de
divergencia
(km/Ma) en
51.6º S
Tasa de
divergencia
(km/Ma) en
47.7º S
a
b
c
d
e
f
Promedio de tasa de divergencia (cm/año)
Enlaces de interés



http://volcano.oregonstate.edu/
http://oceanexplorer.noaa.gov/facts/mid-ocean-ridge.html
Tasa de
divergencia
(cm/año) en
51.6º S
Tasa de
divergencia
(cm/año) en
47.7º S