31 de enero de 2022

Tectónica de placas: un modelo bajo amenaza (1 de 5)

David Pratt, © 2000
Publicado por primera vez en Journal of Scientific Exploration, vol. 14, n° 3, p. 307-352, 2000.
 

Contenidos:

01. Resumen
02. Introducción
03. ¿Placas en movimiento?


01. Resumen 

Este artículo analiza los desafíos que enfrenta la tectónica de placas, el paradigma dominante en geociencias. Se muestra inverosímil el modelo clásico de placas litosféricas delgadas que se mueven sobre una astenosfera global, y a este respecto se presentan pruebas que parecen contradecir la deriva continental, la expansión/subducción del fondo marino y el aserto de que la corteza oceánica es relativamente joven. La conclusión es que los principios fundamentales en tectónica de placas pueden estar equivocados al revisar los problemas expuestos por los movimientos tectónicos verticales, incluida la evidencia sobre grandes áreas de corteza continental sumergida en los océanos actuales.


02. Introducción

La idea sobre deriva continental a gran escala ha existido durante unos 200 años, pero la primera teoría detallada fue propuesta por Alfred Wegener en 1912 y encontró un rechazo generalizado, en gran parte porque el mecanismo que sugirió era inadecuado, esto es, que los continentes supuestamente avanzaron con lentitud mediante la corteza oceánica más densa bajo la influencia de fuerzas gravitacionales y rotatorias. El interés se reavivó a principios de los años '50 con el surgimiento de la nueva ciencia del paleomagnetismo, que parecía brindar un fuerte apoyo a la deriva continental. A inicios de la década de 1960 los nuevos datos de exploración oceánica llevaron a la idea de expansión del fondo marino, y unos años más tarde estos y otros conceptos se sintetizaron en el modelo de tectónica de placas, que originalmente se llamó "nueva tectónica global".

De acuerdo con el modelo ortodoxo sobre tectónica de placas, la capa exterior de la Tierra o litosfera se divide en una serie de placas grandes, rígidas y móviles que se desplazan sobre una capa suave del manto -conocida como astenosfera- e interactúan en sus límites donde convergen, divergen o se deslizan entre sí, y se considera que dichas interacciones son responsables de la mayor parte de la actividad sísmica y volcánica en el planeta. Las placas hacen que las montañas se eleven donde colisionan, provocan fracturamiento de continentes y dan lugar a océanos en sectores de separación. Los continentes, ubicados pasivamente en la parte posterior de las placas, se desplazan con ellas a una velocidad de pocos centímetros al año. Se dice que a fines del Pérmico, hace unos 250 millones de años, todos los continentes actuales estaban reunidos en un superconjunto llamado Pangea que constó de dos grandes masas térreas: Laurasia en el norte y Gondwana al sur. Se piensa que Pangea comenzó a fragmentarse en el Jurásico temprano -aunque en ocasiones se dice que fue en el Triásico o incluso el Cretácico-, lo que llevó a la configuración de los océanos y continentes observados en la actualidad.

Se ha dicho que "una hipótesis que apela a su unidad o simplicidad actúa como un filtro, aceptando el refuerzo con holgura, pero tiende a rechazar las pruebas que no parecen encajar" (Grad, 1971, p. 636). Meyerhoff y Meyerhoff (1974b, p. 411) argumentaron que ésta es "una descripción admirable de lo ocurrido en el campo de la dinámica de la Tierra, donde se ha permitido que la hipótesis de nueva tectónica global anule todas las demás y pase por encima de ellas". Nitecki et al. (1978) informaron que en 1961 sólo el 27% de geólogos occidentales aceptaba la tectónica de placas, pero que a mediados de los '60 se produjo una "reacción en cadena" y para 1977 esa cifra llegó al 87%. Algunos defensores de la tectónica de placas han admitido que a fines de la década '60 se desarrolló una atmósfera triunfalista y no se consideraron lo suficiente los datos que no encajaban en el nuevo modelo "tectonista" (p. ej. Wyllie, 1976) resultando en "un dogmatismo algo perturbador" (Dott y Batten, 1981, p. 151), mientras que McGeary y Plummer (1998, p. 97) reconocen que "como otras personas, los geólogos son susceptibles a las modas".

Maxwell (1974) declaró que muchos artículos de geociencias se preocupaban por demostrar que alguna característica o proceso específicos podían explicarse mediante la tectónica de placas, pero que dichos documentos tenían valor limitado en cualquier evaluación imparcial sobre la validez científica de la hipótesis. Van Andel (1984) admitió que la tectónica de placas tenía serias fallas y que la necesidad de un número creciente de modificaciones ad hoc pone en duda su afirmación de ser una teoría global unificadora y definitiva. Lowman (1992a) argumentó que en buena medida la geología se ha convertido en "una mezcla insípida de investigación descriptiva y artículos explicativos en que la interpretación es una práctica fácil de los recetarios sobre conceptos de placas tectónicas (...) utilizada con tanta confianza como las funciones trigonométricas" (p. 3). Por su parte, Lyttleton y Bondi (1992) sostuvieron que la plausibilidad en esta teoría se reduce por las dificultades a que se enfrentaba el tectonismo y la falta de estudio de explicaciones alternativas para la aparente evidencia de apoyo.

Saull (1986) señaló que ningún modelo tectónico global debería considerarse definitivo, ya que las observaciones geológicas y geofísicas están casi siempre abiertas a explicaciones alternativas. También afirmó que incluso si la tectónica de placas fuera falsa, sería difícil de refutar y reemplazar por las siguientes razones: a) los procesos supuestamente responsables de la dinámica de placas están arraigados en regiones de la Tierra tan poco conocidas que es difícil probarlos o refutar cualquier modelo particular de ellos; b) el núcleo duro de la creencia en la tectónica de placas está protegido del "asalto directo" por hipótesis auxiliares que aún se están generando, y c) se cree que el modelo de placa es "tan correcto" que es difícil obtener interpretaciones alternativas publicadas en la literatura científica. 

Cuando la tectónica de placas fue elaborada por primera vez en la década de 1960, se había explorado menos del 0,0001% de las profundidades oceánicas y menos del 20% de la superficie terrestre se había mapeado detalladamente. Incluso a mediados del decenio de 1990 sólo alrededor del 3 al 5% de las cuencas oceánicas profundas fueron exploradas con algún tipo de detalle y no se podía decir que más del 25 al 30% de la superficie terrestre fuera verdaderamente conocido (Meyerhoff et al., 1996a). La comprensión científica sobre los rasgos superficiales de la Tierra claramente todavía está en su infancia, por no decir nada respecto del interior planetario.

Beloussov (1980, 1990) sostuvo que la tectónica de placas era una generalización prematura de datos aún muy inadecuados sobre la estructura del suelo oceánico, y había demostrado estar muy alejada de la realidad geológica:

"Es (...) bastante comprensible que los intentos de emplear esta concepción para explicar situaciones estructurales concretas a escala local en lugar de una global, conduzcan a esquemas cada vez más complicados donde se sugiere que los ejes locales de propagación se desarrollan aquí y allá, que cambian su posición, desaparecen y resurgen, que la velocidad de propagación se altera repetidamente y con frecuencia cesa por completo, y que las placas litosféricas se dividen en un número aún mayor de placas secundarias y terciarias. Todos estos esquemas se caracterizan por una ausencia total de lógica y patrones de cualquier tipo. Se da la impresión de que se han inventado ciertas reglas del juego y que el objetivo es encajar la realidad en estas reglas de una manera u otra" (1980, p. 303).

La crítica hacia el paradigma tectonista dominante ha aumentado en paralelo con el número en aumento de anomalías observacionales, y en este artículo se describen algunos de los principales problemas que enfrenta ese modelo.


03. ¿Placas en movimiento?

De acuerdo con el modelo tectonista clásico, las placas litosféricas se arrastran sobre una capa relativamente plástica de roca parcialmente fundida denominada astenosfera (o zona de baja velocidad). Un libro geológico moderno (McGeary y Plummer, 1998) aduce que la litosfera -que comprende la corteza terrestre y el manto superior- tiene un promedio cercano a los 70 kms. de espesor bajo los océanos y al menos 125 kms. bajo los continentes, mientras que la astenosfera se extiende hasta una profundidad aproximada de 200 kms., y señala que algunos geólogos creen que la litosfera que subyace a los continentes tiene una espesura de al menos 250 kms. La tomografía sísmica, que produce imágenes tridimensionales del interior de la Tierra, parece mostrar que las partes continentales más antiguas tienen raíces hondas que se extienden a profundidades de 400 a 600 kms. y que la astenosfera está esencialmente ausente bajo ellas. McGeary y Plummer (1998) señalan que estos hallazgos arrojan dudas sobre el modelo original y simple de litosfera-astenosfera para el comportamiento de las placas, pero no consideran ninguna alternativa.


Fig. 1. Sección transversal sismotomográfica que muestra la estructura de velocidad a través del cratón de Norteamérica y el Océano Atlántico Norte. La litosfera de alta velocidad (más fría), que se muestra en tonos oscuros, subyace al escudo canadiense a profundidades de 250 a 500 kms. (reimpreso con permiso de Grand, 1987; derechos de autor por la Unión Geofísica Americana).

A pesar de la convincente evidencia sismotomográfica de profundas raíces continentales (Dziewonski y Anderson, 1984; Dziewonski y Woodhouse, 1987; Grand, 1987; Lerner-Lam, 1988; Forte, Dziewonski y O'Connell, 1995; Gossler y Kind, 1996), algunos tectonistas han sugerido que simplemente pasamos por un momento en que los continentes se han deslizado sobre el manto más frío (Anderson, Tanimoto y Zhang, 1992) o que las raíces continentales no tienen más de 200 kms. en espesor, sino que inducen la degradación del material mantélico frío bajo ellas, dando la ilusión de ser mucho más profundas (Polet y Anderson, 1995). Sin embargo, se ha reunido evidencia durante varias décadas en estudios de velocidad sísmica, flujo de calor y gravedad, mostrando que los antiguos escudos continentales tienen raíces muy profundas y que la astenosfera de baja velocidad es muy delgada o está ausente bajo ellas (por ejemplo, MacDonald, 1963; Jordan, 1975, 1978; Pollack y Chapman, 1977). La tomografía sísmica simplemente ha reforzado el mensaje de que los cratones continentales, especialmente de la era Arqueana y Proterozoica temprana, están "soldados" al manto subyacente y que no hay realismo en el concepto de placas litosféricas delgadas (menos de 250 kms.) moviéndose por miles de kilómetros sobre una astenosfera global. No obstante, muchos libros continúan propagando el modelo simplista de litosfera-astenosfera y no dan la menor indicación de problemas (por ejemplo, McLeish, 1992; Skinner y Porter, 1995; Wicander y Monroe, 1999).

Lejos de que la astenosfera sea una capa continua, los datos geofísicos señalan que hay lentes desconectadas ("astenolentes") observadas sólo en regiones de activación tectónica y alto flujo de calor. Aunque los análisis de ondas superficiales sugirieron que la astenosfera estaba presente universalmente bajo los océanos, los estudios sísmicos detallados muestran que aquí también sólo existen lentes astenosféricas. La investigación sísmica ha revelado zonificación e inhomogeneidad complicadas en el manto superior, alternancia de capas con velocidades más altas o bajas y capas de diferente calidad. Las capas individuales de baja velocidad están empotradas a diferentes profundidades en distintas regiones y no componen una sóla unidad, lo cual hace que el concepto mismo de la litosfera sea ambiguo, al menos el de su base; de hecho, la definición de litosfera y astenosfera se ha ido difuminando con el tiempo (Pavlenkova, 1990, 1995, 1996).

De esta suerte, la litosfera tiene una estructura altamente compleja e irregular. Lejos de ser uniformes, en realidad las "placas" son "una megabrecha, un 'budín' de inhomogeneidades cuya naturaleza, tamaño y propiedades varían ampliamente" (Chekunov, Gordienko y Guterman, 1990, p. 404). La corteza y el manto superior tienen una estructura altamente intrincada y desigual; se dividen por fallas en un mosaico de bloques separados con diferentes formas y tamaños que se empujan mutuamente y presentan estructura y resistencia internas variables. N.I. Pavlenkova concluye: "Esto significa que apenas es posible el movimiento de placas litosféricas en largas distancias, como cuerpos rígidos individuales. Además, si tenemos en cuenta la ausencia de astenosfera como única zona continua, entonces este desplazamiento parece absolutamente imposible". Afirma que ello se confirma aún más por la fuerte evidencia de que las características geológicas regionales también están conectadas con inhomogeniedades profundas (más de 400 kms.) y que estos vínculos permanecen estables durante largos intervalos de tiempo geológico; así, un movimiento considerable entre la litosfera y la astenosfera separaría las estructuras cercanas a la superficie de sus raíces de manto profundo.

Los tectonistas que aceptan la constatación de profundas raíces continentales han propuesto que las placas pueden extenderse y deslizarse a lo largo de la discontinuidad sísmica de 400 kms. o incluso 670 kms. (Seyfert, 1998; Jordan, 1975, 1978, 1979). Por ejemplo, Jordan sugirió que la litosfera oceánica se mueve en la zona clásica de baja velocidad, mientras que la litosfera continental lo hace a lo largo de la discontinuidad de 400 kms.; sin embargo, no hay certezas de que exista una zona superplástica en dicha intermisión y no se han encontrado pruebas de una zona de corte que conecte las dos capas de desacoplamiento a lo largo del borde posterior de los continentes (Lowman, 1985); además, incluso bajo los océanos no parece haber astenosfera continua. En último término, el movimiento de tales "placas" gruesas plantea un problema aún mayor que el de las secciones litosféricas delgadas.

Inicialmente se afirmó que la fuerza motriz en los movimientos de placa eran corrientes de convección profundas en el manto que brotaban bajo las dorsales medias oceánicas y que se producía un descenso de material bajo las fosas marinas. Como se consideró que la existencia de capas en el manto hacía improbable la convección del mismo en su totalidad, también se propusieron modelos análogos bi-capa. Jeffreys (1974) argumentó que la convección no puede ocurrir porque es un proceso de auto-amortiguación, como describe la ley de Lomnitz. Los tectonistas de placa esperaban que la sismotomografía proporcionara evidencia clara sobre un patrón convectivo de células bien organizado, pero en realidad otorgó pruebas sólidas contra la existencia de grandes células de convección que impulsan la placa en el manto superior (Anderson, Tanimoto y Zhang, 1992). Ahora muchos geólogos piensan que la convección mantélica es resultado del movimiento de placa en lugar de su causa, y que es de manto superficial y no profundo (McGeary y Plummer, 1998).

Las fuerzas motrices de placa favorecidas en la actualidad son el "empuje de cresta" y el "empuje de losa", aunque su adecuación está muy cuestionada. Se cree que éste último es el mecanismo dominante y se refiere a la subsidencia gravitacional de losas subducidas; sin embargo, no funciona para las placas que son en gran medida continentales o tienen bordes delanteros continentales, porque la corteza continental no puede ser subducida corporalmente debido a su baja densidad, y parece en absoluto irrealista imaginar que sólo el empuje de cresta desde la Dorsal Media Atlántica pudiera trasladar la placa euroasiática de 120° de ancho (Lowman, 1986). Además, la evidencia de debilidad a largo plazo en grandes masas rocosas arroja dudas sobre la idea de que las fuerzas de borde puedan transmitirse desde el margen de una "placa" a su contorno interior u opuesto (Keith, 1993).

Actualmente se reconocen trece placas principales que varían en tamaño desde aproximadamente 400 por 2.500 kms. y hasta 10.000 por 10.000 kms., junto con un número creciente de microplacas (más de 100 hasta el momento). Van Andel (1998) escribe: "Donde los límites de placas se unen a los continentes, a menudo los asuntos se vuelven muy complejos y exigen un matiz cada vez más denso de modificaciones ad hoc y enmiendas a la teoría y praxis en tectónica de placas bajo la forma de microplacas, límites difusos de placas y formaciones rocosas de acreción. Un buen ejemplo es el Mediterráneo, donde las colisiones entre África y un enjambre de microcontinentes han producido una pesadilla tectónica que está lejos de resolverse. De manera más inquietante, algunos límites de placas actuales, especialmente en el Mediterráneo oriental, parecen ser tan difusos y anómalos que no pueden compararse con los tres tipos de linderos de placas según la teoría básica".

Los límites de placas se identifican y definen principalmente sobre la base de terremotos y actividad volcánica; por tanto, es de esperar una estrecha correspondencia entre bordes de placas y cinturones de terremotos y volcanes, y difícilmente puede considerarse como uno de los "éxitos" en la tectónica de placas (McGeary y Plummer, 1998). Además, el patrón simple de terremotos en torno a la Cuenca del Pacífico -sobre el cual se han basado los modelos tectonistas hasta la fecha- ha sido seriamente socavado por estudios más recientes que muestran un número muy sorprendente de terremotos en regiones de aguas profundas que antes se consideraban asísmicas (Storetvedt, 1997). Otro problema importante es que varias "fronteras de placa" son puramente teóricas y parecen no existir, incluido el límite noroeste del [Océano] Pacífico para las placas del Pacífico, América del Norte y Eurasia, el límite sur de la filipina, parte del linde austral en la del Pacífico y la mayor parte de los bordes norte y sur en la placa Sudamericana (Stanley, 1989).