Locos por la Geología

Archivo de la categoría ‘Geología para todos’

Este post es continuación del de la semana pasada, de modo que deberían empezar por leer ése antes de internarse en el de hoy.

La semana pasada hemos respondido a las siguientes preguntas:

¿Lo que contaremos ahora son meras especulaciones o existen pruebas fehacientes?

¿A qué se llamó Pangea?

¿Según las pruebas existentes, ¿cómo se habrían ido formando los actuales continentes?

A partir de allí hoy continuamos con las preguntas que habían quedado pendientes.

¿Qué habría sucedido en tiempos más remotos, antes de Pangea?

Si pensamos en aquella ley fundamental de la Geología que conocemos como del actualismo, ya tendremos una pista interesante. Difícilmente la historia de Pangea carezca de un antecedente más antiguo, en un planeta que ha evolucionado por más de 4.500 Ma (millones de años).

De allí que se asume que existieron al menos otros dos supercontinentes antes de Pangea. El más antiguo de ellos se conoce como Kenorland, y se habría formado hace unos 2.700 Ma, provocando un evento que cambiaría el curso de la historia del planeta: un cambio significativo en la composición atmosférica preexistente.

Ese evento se conoce como «la Gran Oxidación» o GOE por sus siglas en inglés, correspondientes a: Great Oxidation Event (GOE). En efecto, antes de la formación del supercontinente la composición de la envoltura gaseosa, y aun de los océanos era rica en metano, lo cual favorecía la proliferación de las bacterias anaeróbicas. Las aeróbicas, en cambio, estaban relegadas a fondos abisales del océano. Al ocurrir la colisión de placas continentales- según mecanismos que pronto serán tema de otro post) esos fondos marinos llegaron a situaciones superficiales, formando en muchos casos lagos someros y mares interiores.

Desde ellos, las bacterias aeróbicas comenzaron a inyectar oxígeno libre en el aire, que fue cambiando lentamente su composición dominante. Toda la historia de la vida en la tierra tomó entonces otro rumbo, con sus lógicas consecuencias también sobre los procesos geológicos.

Alrededor de 300 millones de años más tarde, Kenorland inició su desintegración en continentes menores, por la deriva de las placas corticales que los portaban, de un modo semejante a como derivan hoy los remanentes de Pangea.

¿Qué es Rodinia?

Comencemos por su nombre. Rodinia procede del ruso родить (rodit), que significa «dar nacimiento», o bien de родина (rodina), que se traduce como «lugar de nacimiento», en segura alusión a los continentes menores que se separaron desde ella.

Rodinia es un supercontinente que se supone existió entre Kenorland y Pangea, es decir hacia finales del Proterozoico. Su formación dataría de hace unos 1.100 a 900 Ma, y su nueva dispersión habría comenzado hace entre 750 y 633 Ma.

Rodinia tuvo una historia evolutiva también decisiva ya que todos los continentes que hoy componen el planeta habrían ya estado reunidos en ella, en una gran masa que se ubicaba en posición dominantemente ecuatorial en el geoide.

Esto es importante, ya que las masas terrestres reflejan más luz del sol que los océanos, con lo que el balance térmico para la Tierra toda se hizo considerablemente menor que ahora, ya que hoy las grandes extensiones oceánicas del área ecuatorial absorben más energía solar.

Rodinia habría sido en consecuencia una masa fría, y los científicos asumen que la Tierra fue por millones de años una gran bola de nieve. Fueron los volcanes los que con la emisión de gases de efecto invernadero fueron cambiando esas condiciones, al generar un calentamiento que descongeló los glaciares, aumentando el nivel del mar, y permitiendo una nueva proliferación de la vida en ellos.

Estas condiciones duraron hasta hace unos 750 millones de años, cuando Rodinia comenzó a fragmentarse en ese ciclo que ya hemos reconocido.

Las placas llevaron en su deriva a los continentes resultantes a una nueva reunión que conformó la Pangea de cuya historia hablamos el lunes pasado.

¿Cuáles son las pruebas?

Obviamente que las hay. Por supuesto están sujetas a interpretación y pueden surgir conclusiones erróneas, pero en general, cuanto menos nos alejamos en el tiempo, las pruebas son más completas, y evoluciones posteriores las han ido confirmando. Tal es el caso para las derivas a partir de Pangea.

Para las correspondientes a los otros dos supercontinentes más antiguos, los debates, discusiones e interpretaciones divergentes, cuestionadas o cuestionables son por lógica muchos más.

Pero puede decirse por ejemplo que para el GOE hay un rastro relativamente claro que queda registrado en las piritas, que sólo pueden formarse en ambientes reductores, de modo que según su abundancia relativa, puede deducirse aproximadamente cuándo comenzó la atmósfera terrestre a enriquecerse en oxígeno.

Respecto a Rodinia, su conformación y posterior dispersión cuenta con pistas del mismo tipo que las de Pangea, aunque en sitios mucho más restringidos y en registros muy obliterados o enmascarados por los múltiples cambios posteriores.

De todas maneras, esos escasos registros son también esencialmente los fósiles, los complejos litológicos y los rasgos paleomagnéticos.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

La imagen que ilustra el post es de este sitio.

Ya hemos empezado hace tiempo a presentar los lineamientos de la Tectónica Global o de Placas, y hoy nos vamos a detener (por dos lunes consecutivos) en la historia que ha podido establecerse con relación a la evolución de esos continentes que viajan pasajeros de las placas de las que hablamos la última vez, acercándose, alejándose o deslizándose lateralmente, unos respecto a otros.

Y como ya lo hemos repetido varias veces, son las placas las que se mueven y sobre ellas puede o no haber porciones continentales. Pero hoy queremos ver precisamente cómo se han configurado los continentes actuales, y no prestaremos mucha atención a las partes oceánicas, sobre las que insistiremos en otro momento. Mucho más adelante también veremos la predicción de su forma futura.

¿Lo que contaremos ahora son meras especulaciones o existen pruebas fehacientes?

En un post anterior ya he subido las más que numerosas pruebas que demuestran que los desplazamientos de las placas han ocurrido efectivamente, y por eso no las repetiré aquí, sino que les dejo el link para que vayan a leerlas en el post correspondiente.

¿A qué se llamó Pangea?

Según las reconstrucciones de las antiguas posiciones de las capas corticales portadoras o no de continentes, ha podido establecerse que a lo largo de los millones de años de su historia, la Tierra ha sobrellevado al menos un par de ciclos, de dispersión y reunificación sucesivas de continentes.

La más reciente de esas dispersiones- la que todavía está hoy en pleno curso- reconoce su origen a partir de un supercontinente denominado Pangea, que habría estado rodeado de un océano universal denominado Panthalassa.

Ambas palabras reconocen su origen en el griego antiguo, en el que Pangea (Πανγεα) es la unión de los términos pan (παν) =todo y gaia (γαια)= tierra, es decir que significaría «toda la tierra», o según algunos prefieren traducir, la «tierra universal».

A su vez, Panthalassa (παντηαλασσα) es la combinación de los vocablos pan, que ya explicamos y thalassa (τηαλασσα) mar, significando «todos los mares», o «mar universal».

Esta situación de una tierra universal rodeada por un único océano, fue la culminación de un ciclo previo de reunión de placas con continentes dispersos, etapa de la cual hablaremos la semana próxima por ser bastante menos conocida y porque su reconstrucción es más especulativa.

Esos continentes que habrían «vagabundeado» desde el Proterozoico, es decir tiempos precámbricos, ya habrían generado la Pangea hacia finales del Paleozoico, pero no quisieron quedarse quietos, sino que iniciaron el nuevo ciclo de ruptura y deriva del que hablaremos a continuación.

¿Según las pruebas existentes, ¿cómo se habrían ido formando los actuales continentes?

Aproximadamente en el Final del Carbónico, ya los continentes estaban soldados en el supercontinente llamado Pangea, que sólo mantuvo una relativa paz por escasos 70 millones de años (aproximadamente), antes de que los díscolos retazos que la conformaron volvieran a iniciar un ciclo de rupturas y nuevas derivas, que comenzó a insinuarse en el Pérmico (tal como se ve en la Figura que ilustra el post) a través de una línea de debilidad entre continentes que constituirían después los hemisferios norte y sur.

Ya en el Triásico, los continentes australes se habían separado en una masa denominada Gondwana, y los septentrionales constituían la Laurasia. la separación entre ambos hemisferios en ciernes fue progresivamente ocupada por el mar de Tethys, antepasado del actual Mediterráneo. Si analizan la figura, al comenzar a abrirse, la Pangea tenía una forma algo aproximada a una C, cuya panza fue siendo ocupada por ese mar, con una extensión enormemente mayor que el Mediterráneo que podríamos considerar su relicto.

Más o menos en ese tiempo, ya comienza lo que hoy es la India su viaje individual, que mucho más tarde la «enclavaría» en Asia. También se debilitan las uniones entre Asia y América al norte; y entre los demás continentes al sur.

Ya en el Jurásico, ha comenzado a formarse el Atlántico Norte, Madagascar está en plena separación de África, y América del Sur ha comenzado a derivar hacia el N-NW, disminuyendo sus conexiones con lo que llegaría a ser Antártida y Australia, aunque tenga aún una gran continuidad con África. Esa conexión se va perdiendo hacia el límite Jurásico- Cretácico.

A partir de entonces se alcanza progresivamente la actual configuración, la cual se consolida alrededor de los comienzos del Terciario. Por supuesto, el ciclo continúa todavía hoy, por lo cual, todo lo dicho no es más que una equematización de un proceso en curso.

Hasta aquí llegamos por hoy, A partir de aquí nos quedan para el próximo lunes las siguientes preguntas:

¿Qué habría sucedido en tiempos más remotos, antes de Pangea?

¿Qué es Rodinia?

¿Cuáles son las pruebas?

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

No hace mucho, les conté una bonita historia que relaciona el nombre Erebus con la antigua mitología griega, y les prometí que hablaríamos en algún momento de la parte más geológica. Éste es el momento.

¿Dónde queda el volcán Erebus y qué características generales tiene?

Ya les adelanté en el post que he linkeado más arriba, que el Erebus es el volcán más austral del mundo. Se encuentra en la isla de Ross, que forma parte del Continente Antártico, bajo bandera argentina, y se encuentra permanentemente englazado. Sus coordenadas son:  77°53′ de latitud Sur y 167° 17′ de longitud Oeste.

Se trata de un estratovolcán poligenético (de intraplaca), ya que su parte inferior está constituida como un volcán en escudo, mientras más arriba es claramente estratificado.

Su altitud es de 3.794 msn, es decir que se trata de un volcán relativamente bajo. Este hecho, unido a la continuidad  y persistencia de su actividad, permite la realización de estudios vulcanológicos de largo plazo.

Otro de sus rasgos característicos es que contiene en su cráter un lago de lava fonolítica convectiva, situación poco común en el planeta. Presenta además varios conos secundarios o adventicios, en el interior mismo del volcán. La conjunción de ambos rasgos, genera gases calientes que se movilizan a través de grietas y fracturas en las rocas volcánicas que rodean la cumbre, y tallan intrincadas redes de cavernas de fusión, en el hielo circundante.

¿Desde cuándo se lo conoce?

Este volcán fue descubierto el 27 de enero de 1841 por el explorador polar Sir James Clark Ross, en cuyo homenaje la isla lleva ese nombre, y cuyas naves se llamaban HMS Erebus y HMS Terror, nombres que les fueron asignados a los mayores volcanes del territorio.

Hoy es motivo de numerosos estudios científicos, por los motivos que ya he señalado más arriba, y se cuenta con seguimientos continuados desde 1972.

¿Qué rasgos geológicos lo caracterizan?

Es digno de mención especial, el hecho de que existen capas de piroclastos o tefras, como también se las llama, muy bien preservadas en el hielo azul, lo que además permite hacer buenas correlaciones estratigráficas y dataciones confiables.
La expresión superficial de tefras en el hielo es por lo general una delgada línea dorada, asociada a veces a depresiones de fusión pendiente abajo. Suelen tener espesores de entre 0, 5 y 3 cm, aunque ocasionalmente de manera más desordenada pueden alcanzar hasta un metro.

El análisis geoquímico de las tefras da por resultado una composición fonolítica, que es bastante homogénea para los últimos 40 mil años. Si bien no es extremadamente raro que una misma cámara magmática provea materiales químicamente semejantes a lo largo de periodos muy extensos, sí es poco corriente que todos los productos de las erupciones, sean lavas, bombas, o cenizas resulten también tan similares.

El hecho de que esto suceda en el Erebus, sin que se produzcan procesos de diferenciación magmática notables, indica que el reservorio de magma ha sido estable por mucho tiempo. Dos mecanismos posibles se han sugerido para esta estabilidad:

• la cámara está compuesta por varios cuerpos de magma que evolucionan fraccionándose hasta el mismo grado, y cada nuevo cuerpo fundido se equilibra rápidamente con el resto del magma, o
• hay un solo y gran volumen de magma que no evoluciona más allá porque se encuentra en equilibrio con las condiciones de su profundidad de emplazamiento.

¿Cuál es la génesis de su actividad?

El volcán Erebus ha evolucionado a lo largo de los últimos 1,3 millones de años, con productos que pasaron desde la basanita hasta la actual composición de fonolita.

En los últimos 100.000 años, hubo al menos dos colapsos que dieron origen a calderas, y numerosas emisiones de lava y erupciones explosivas. Los dos colapsos habrían ocurrido entre 80 y 25 ka antes del presente, el primero; y entre 25 y 6 ka el segundo.

La actividad posterior se asume como de erupciones del tipo estromboliano y simples flujos de lava. No obstante, habría habido también erupciones freatomagmáticas (también denominadas hidromagmáticas)  de gran violencia. Estas últimas habrían ocurrido luego de intervalos de quietud, en que el cráter se habría rellenado de hielo y nieve. Al reactivarse el volcán, se habrían fundido generando las erupciones freáticas que eliminaron el exceso de agua del cráter.

Se recuerdan erupciones mayores, todas estrombolianas, en los años 1984, 2005 y 2007. Hubo dos pequeñas erupciones freatomagmáticas o hidromagmáticas en 1993, y una cinerítica el 15 de diciembre de 1997.

Todo el sistema volcánico de la Antártida está directamente asociado con el Rift Terror, relacionado a su vez, con el Sistema del Rift Antártico Occidental. Por debajo de la Isla de Ross se ha observado una anomalía térmica que podría representar una pluma del manto portadora de calor.

¿Puede agregarse algo más?

El gran interés que reviste este volcán es su extenso registro estratigráfico de tefras incluidas en el hielo continental, muchas muestras de las cuales, han sido sometidas a dataciones por diversos métodos y a análisis químicos, físicos y ópticos de mucho detalle, permitiendo una comprensión confiable de su propia historia, y de la de la región.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

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Este post es continuación del de la semana pasada, de modo que deberían empezar por leer ése antes de internarse en el de hoy.

La semana pasada respondí a las siguientes preguntas:

¿Qué se entiende por diferenciación magmática?

¿Cómo es que cambian las características de la mezcla fundida?

¿Hay objeciones y nuevas aproximaciones a esta explicación?

A partir de allí retomamos hoy con las restantes.

¿Alcanza la diferenciación magmática para explicar la gran variedad de rocas ígneas que existe?

Tal como adelanté en la pregunta final de la semana pasada, se requiere al menos algún proceso que complemente lo ya analizado hasta allí, para dar cuenta de la gran cantidad de rocas diferentes que se originan esencialmente en el conjunto de los procesos ígneos.

¿Qué proceso complementa a la diferenciación?

Así como dijimos que desde un mismo magma se podían formar diferentes rocas (diferenciación) también puede ocurrir que diversas rocas aporten elementos a un magma preexistente, con lo cual su composición cambia y da lugar a otra variedad de rocas, distintas de las que inicialmente cabía esperar.

Ese proceso en el que la composición magmática cambia debido a la incorporación de material extraño, no necesariamente ígneo en origen, se denomina asimilación, y no sólo complementa a la diferenciación sino que casi podría pensarse como su opuesto.

Durante su ascenso, pero todavía en ambientes profundos, el magma puede con su elevada temperatura fundir y «digerir» (asimilar) algunas de las rocas con las que se encuentra en el camino hacia la superficie. Por supuesto, para eso deben darse las condiciones requeridas para la fusión, que ya hemos analizado antes.

También puede suceder que un cuerpo magmático cruce su camino con otro diferente y al mezclarse ambos generar una composición diferente a la original, o a la correspondiente a la etapa de la serie de reacción en que cualquiera de ellos se encuentre en ese momento.

¿Qué es un xenolito?

Cuando el magma ya se encuentra en una situación próxima a la superficie, donde las fracturas son comunes, el ascenso de magma inyectándose en la roca de caja, puede llegar a romper bloques de roca que son incorporados al propio cuerpo magmático. Si éste ya no tiene la temperatura necesaria para fundir la roca que ha caído en él, simplemente queda como un cuerpo extraño, que se verá como la figura que ilustra el post, cuando todo el magma que lo incluye se haya solidificado a su alrededor.

El término xenolito deriva del griego, en el cual xénos (ξένος) significa «extraño» y líthos (λίθος) se traduce como piedra. Es en definitiva, una «piedra extraña» dentro de un cuerpo ígneo de otra composición.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

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Como ya estamos avanzando en la Tectónica Global, debo detenerme un momento para aclarar algunos conceptos que nos serán necesarios para comprender todo el tema de manera más completa.

Por eso hoy hablaremos de dos procesos opuestos y complementarios: la diferenciación magmática y la asimilación. Como el tema es extenso, dividiré el post en dos partes. Hoy veremos los siguientes puntos:

¿Qué se entiende por diferenciación magmática?

Ya hemos visto con anterioridad el tema de la Serie de reacción de Bowen, que indica que hay una secuencia natural de solidificación para los materiales que originalmente se encuentran fundidos en un magma, y que formarán minerales según un orden bien establecido en función de sus puntos de fusión decrecientes. Una vez formados, siguen reaccionando con la mezcla, para crear nuevos minerales estables en el nuevo entorno de presión y temperatura.

Uno podría esperar que dado el tiempo suficiente, todos los elementos presentes en el magma terminarían conformando rocas de composición semejante.

Sin embargo, desde el mismo magma pueden, en sucesivas erupciones aparecer rocas volcánicas muy diferentes, y aun los intrusivos originados pueden presentar litologías diferentes.

Se habrán dado cuenta entonces de que ése es precisamente el proceso de diferenciación magmática. Y de él vamos a ocuparnos ahora. Para decirlo brevemente, es el proceso por el cual, desde un mismo magma se generan roca diferentes en su composición.

¿Cómo es que cambian las características de la mezcla fundida?

Los primeros minerales en cristalizar, como ya expliqué en el post en que presenté la serie de reacción, son los de alto punto de fusión, que dan origen a rocas denominadas máficas, pues tienen gran abundancia de Mg y Fe. Los últimos, de bajo punto de fusión, originan rocas félsicas en las que dominan los feldespatos y la sílice.

Pero, en lugar de terminar siendo todas las rocas de este último tipo, las máficas son bastante abundantes. ¿Por qué no llegan a reaccionar hasta ser félsicas? La primera explicación fue que los primeros compuestos dejan de reaccionar con la mezcla residual porque se separan de ella, y la primera causa esgrimida para esa separación fue la denominada sedimentación cristalina, que es muy lógica ya que los primeros minerales de la serie son más densos que el magma y tienden a hundirse en la cámara, donde permanecen en estado sólido.

Sin embargo, muchas rocas máficas llegan a la superficie, lo que puede ocurrir porque se van solidificando en el camino de ascenso a favor de las fracturas de las rocas circundantes, y en algún momento alcanzan la superficie o son descubiertas posteriormente por ascenso tectónico y consecuente erosión.

Estos procesos pueden ocurrir en cualquier etapa de la evolución del magma, con lo cual se produce la diferenciación magmática que genera primero magmas químicamente distintos, y desde ellos una gran variedad de rocas ígneas, tal como se ilustra en la figura que encabeza el post. En ella se observa en el esquema A, un cuerpo magmático con actividad ígnea asociada que genera rocas con una composición similar a la del magma inicial. En B, después de un tiempo, la cristalización y la sedimentación acompañante modifican tanto la composición del magma restante, como la de las rocas resultantes, proceso que se acentúa en C.

¿Hay objeciones y nuevas aproximaciones a esta explicación?

Dos fueron las principales objeciones al modelo inicial de diferenciación magmática basado en sólo los dos mecanismos mencionados hasta aquí, es decir la sedimentación cristalina y la separación por ascenso a lo largo de fracturas.

Esas objeciones fueron, en primer lugar, que el descenso de los cristales ya sólidos en el seno de un magma viscoso, hasta alcanzar el fondo de la cámara sería tan lento que se requerirían muchos millones de años para formar una roca máfica de cierto tamaño. Es por eso que se investigaron otros mecanismos que pudieran segregar los primeros minerales de la serie ya cristalizados, impidiendo que se transformaran en los que les siguen en la secuencia.

Esos mecanismos, además de los mencionados, fueron:

• En una misma cámara magmática la velocidad del enfriamiento no es homogéneo, ya que depende de determinadas condiciones que ya les he relatado en otro post. Eso implica que en determinadas partes de la cámara pueden permanecer fundidos materiales que ya han solidificado en otras.
• También lo inverso es cierto. Grandes masas de rocas pueden fundirse sólo parcialmente en determinadas etapas de su evolución, con lo cual son posibles diferentes composiciones originales como punto de partida del proceso general, y por ende las rocas resultantes también pueden variar en el tiempo. Las razones por las cuales los materiales se funden también fueron explicadas en otro post, y es obvio que en un gran volumen, los puntos críticos de fusión pueden no alcanzarse en el mismo momento geológico.
• Algunos magmas resultan inmiscibles químicamente, y al no mezclarse, cada uno de ellos sigue su propio camino de generación de rocas, con puntos de partida diferentes.
• Algunos magmas que sí se mezclan entre sí, al hacerlo en diferentes momentos pueden complicar todo el curso de la serie de reacción.

La gran conclusión es casi obvia, cada cámara magmática constituye un sistema complejo, con lo cual un modelo lineal no puede explicarlo todo.

La segunda objeción es con relación al origen de los granitos, ya que en el modelo inicial, cabría esperar que bajo un cuerpo granítico extenso, existiera el cuerpo máfico resultante de la sedimentación cristalina de la que hablamos al comienzo. Esto no pudo probarse, salvo en casos muy puntuales.

De allí que se recurriera a otras explicaciones para justificar la existencia de los enormes volúmenes de granito sin relación comprobable con mafitos subyacentes. Esas explicaciones fueron:

• Siendo las áreas subductivas las más proclives a fundir rocas, no debe perderse de vista que en ellas hay un descenso de materiales litosféricos que incluyen sedimentos, metamorfitas y eventualmente también vulcanitas preexistentes, cuya fusión genera nuevamente sistemas muy complejos.
• En el ascenso de materiales magmáticos, habrá siempre un cierto grado de contaminación con los materiales con los que se encuentra en su camino a la superficie, lo cual nos lleva a las preguntas que responderé la semana próxima y que son las siguientes:

¿Alcanza la diferenciación magmática para explicar la gran variabilidad de rocas ígneas que existe?

¿Qué proceso complementa a la diferenciación?

¿Qué es un xenolito?

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

P.S.: La imagen que ilustra el post es de:

Tarbuck, E. J. y Lutgens, F. K. (1999). «Ciencias de la Tierra». Prentice Hall, Madrid. 616 Pág.