Formación de Rocas Magmáticas.

Lava fluyendo en el mar. (Foto: FrancisTyers)

La corteza y el manto se encuentran en estado sólido, excepto la zona de la astenosfera en la que hay una fusión parcial. Por lo tanto, debe descartarse la idea de que hay depósitos extensivos y globales de magma bajo la tierra. Se trata de fenómenos muy puntuales.

Se originan por la fusión de rocas de la corteza o el manto de zonas muy limitadas, en los que se dan uno o varios de los siguientes fenómenos.

Por un lado, elevación de la temperatura por corrientes de convección, por plumas térmicas ascendentes o por fricción.

Por otro lado, disminución de la presión a la que están sometidas las rocas. Como ocurriría si se abriesen fallas o fisuras. La presión alta juega en contra de la presión y al disminuirse la presión, aumenta la fluidez de los materiales.

Por último, la presencia de agua, que favorece porque los iones OH- pueden romper las cadenas tetraédricas de óxido de silicio de los silicatos. Pequeñas cantidades de agua pueden ser la causa de la pequeña fusión que aparece en las rocas de la astenosfera.

 

Paisaje volcánico en Lanzarote (Timanfaya).

Estos factores producen la fusión de magmas en zonas muy localizadas. Las corrientes de convección y la disminución de la presión de la dorsal producen fusión de roas en zonas por debajo de la dorsal; debemos tener en cuenta que la convección puede ser de materiales casi sólidos, semifundidos.

 

Cámara magnética bajo Yellowstone (Dibujo: Gob. USA).

Una pluma térmica en una zona de punto caliente produce la fusión de materiales en zonas de punto caliente. Un ascenso de temperatura debido la fricción junto con la presencia de agua produce fusión en las zonas de subducción. Cantidades de agua significativas entran junto con la corteza que subduce y hay gran resistencia a la subducción.

Todos estos procesos, excepto los puntos calientes, están asociados a las placas. Hay un caso que no tiene relación ni con los puntos calientes ni con las placas. Se trata del vulcanismo asociado a fallas, a grandes fracturas, como las que se dan en las Islas Canarias (que no son ni un borde de placas, ni un punto caliente). En este caso, el principal fenómeno deriva de la disminución de presión.

 

Foto aérea de Yellowstone (Foto: NASA).

Cuando en algún punto de la Tierra se dan uno o varios de estos factores, comienza la fusión de las rocas. Pero no se produce de una manera brusca, sino a través de una serie de pasos. Las rocas están formadas por minerales y cada mineral tiene su propio punto de fusión.

Cuando empieza a elevarse la temperatura, o disminuir la presión, primero se funden los minerales con un punto de fusión más bajo. Se obtiene una mezcla con partes sólidas, roca, y partes fundidas, magma. Si el proceso continúa, los últimos en fundirse serán aquellos que necesitan una temperatura más elevada y una menor presión para fundirse.

Rocas de lava solidificada

Se habla de un punto de sólidus y un punto de liquidus. Son temperaturas variables, no concretas. La temperatura varía en función de la presión y el contenido de agua. La temperatura a la que la fusión comienza se denomina punto de solidus. Por debajo de la temperatura de solidus, todo el mateiral está en estado sólido. A partir de este punto, hay un intervalo en el que parte de los materiales están en estado sólido y parte están en estado líquido. Se alcanza el estado de liquidus, por encima del cual nos encontramos solo con magma, todo el material se encuentra fundido. Se funden los materiales más refractarios.

A ese proceso se le conoce como fusión. Como vemos implica varios pasos. El proceso inverso, en el que magma se enfría hasta formar una roca, se le denomina cristalización. La cristalización tampoco tiene lugar repentinamente, se van siguiendo pequeños pasos.

Olivino (Foto: RKBot)

Al enfriarse y llegar al punto de liquidus, los primeros materiales que se solidifican son los que tienen el punto de cristalización más alto. Entre ellos, uno de los primeros es el olivino. Casi a la vez que los piroxenos. Después los anfibioles, la biotita y finalmente la moscovita, la ortosa y el cuarzo, que se mantiene líquido hasta que baja mucho la temperatura.

Los primeros minerales que cristalizan lo hacen de forma evedral, es decir, desarrollan formas geométricas perfectas. Los segundos deben disponerse alrededor de los primeros. Y los últimos, lo hacen de manera intersticial, en los huecos que dejan las anteriores.

Si el proceso de cristalización se interrumpe en alguno de los pasos que incluye, obtenemos rocas y magmas con composiciones diferentes. A ese proceso se le conoce como diferenciación magmática.

Imaginemos, por ejemplo, que ocurre cuando ya se han cristalizado los piroxenos y el olivino, los minerales denominados más máficos (suelen corresponder también a los minerales más básicos, es decir, aquellos que tienen menor cantidad de sílice, hablándose de minerales ácidos para referirnos a los que contienen sílice y no correspondiéndose estos con el concepto ácido básico de química). Se habla de máficos por su alto contenido en magnesio y hierro (se habla, por otro lado dentro de los

Cuarzo (Foto: Didier Descouens)

minerales ácidos de miéntales férsicos, por contener altas cantidades de hierro y silicio). Pues bien, en este caso, tendríamos un magma pobre en prioxenos y olivino (ya que estos se encuentran en estado sólido). Si el magma se separa de su parte ya cristalizada, dará lugar a una roca muy básica y a una magma con una composición química que no se corresponde con la composición del magma primario. Se trata de un magma diferencial del que ya e ha separado una fracción.

Los magmas irán ascendiendo y en ese ascenso pueden sufrir múltiples diferenciaciones. La última fracción líquida corresponderá a un magma con minerales más ricos en sílice, que son los últimos en cristalizar. Es decir, cuarzo, moscovita y ortosa, que corresponden a los constituyentes del granito.

Granito (Foto: Zimbres)

Teóricamente, un magma que va ascendiendo y del que se van separando fracciones se va diferenciando hasta que la porción última corresponde a un magma con la composición del granito. Pero en la práctica este proceso no es siempre sucede.

Las plagioclasas van de un polo a otro, de más cálcicas a menos cálcicas progresivamente, primero se van cristalizando los que tienen más calcio y al final los que tienen más sodio. Los que primero cristalizan son los más básicos y finalmente los más ácidos.

El proceso de diferenciación magmático puede ocurrir por distintos mecanismos. Se definan principalmente tres.

Por un lado, tenemos la diferenciación gravitatoria. Consiste en que los primeros que cristalizan, al caer al fondo de la cámara magmática, se van acumulando en esa zona. Esta decantación o caída al fondo es gravitatoria, debida al peso. Si el magma sigue ascendiendo, se forma una roca ígnea más básica en el fondo, mientras el resto del magma sigue ascendiendo.

Por otro lado tenemos la diferenciación por presión. La cámara magmática puede estar sometida a presión y en ese caso, la parte líquida, el magma, tenderá a escapar por las fisuras de la cámara, dejando en la cámara inicial los minerales ya cristalizados y pasando el magma a una cámara más elevada.

Por último encontramos el transporte gaseoso. Dentro del magma hay encerrados gases y estos tienden a ascender hacia la parte más alta de la cámara, incorporando en ellos elementos y conduciendo a una diferenciación química. En la parte superior estarán los elementos que hayan sido transportados por los gases.

Algas: División Rodophyta.

Alga Roja (foto: Ed Bierman)

Son las denominadas algas rojas y solo hay una clase, la clase Rodophyceae. Agrupa unos 500 géneros con alrededor de 4000 especies. Son algas marinas, crecen en mares o estuarios salobres. Su color es rojo o rojizo, en ocasiones muy oscuras, casi negras.

Suelen ser bentónicas (es decir, que viven en el bentos, fijados al sustrato), aunque también encontramos algas epífitas, es decir, que viven sobre otras algas (sin que esto signifique que sean parásitos).

Son, en su inmensa mayoría, seres pluricelulares, con talos platenquimáticos y filamentosos o en abanico. Tanto esporas como gametos carecen de flagelos. En cuanto a sus pigmentos, presentan clorofila a y d (esta última puede ser un nuevo tipo de clorofila o una modificación de la b o de la c, no se sabe a ciencia cierta). Y las xantofilas, son diversas. Presentan ficobilinas (r-ficoeritrina y r-ficocianina), que son las causantes de su coloración, ya que la ficoeritrina presenta coloraciones rojizas y la ficocianina azuladas.

 Alga roja. (Foto: Peter Southwood)

También poseen sustancias de reserva, fundamentalmente almidón de flaridemas (es exclusivo de estas algas), agrupado en gránulos redondeados. Se tiñen de rojo con tinciones de yodo. Están en la superficie del plasto y en el citoplasto, es decir, son siempre extraplastidiales.

Su pared está constituida por celulosa, que forma microfibrillas, pero no están en forma paralela entre si, están desorganizadas, al contrario que en el resto de algas, en las que encontramos estas fibras de forma paralela. La parte amorfa que rodea las microfibrillas está constituida por galactano, agar y carrageninia.

Se reproducen sexualmente por tricogamia o atricogamia. Sus ciclos son trigenéticos, bien iso o heteromorfos. La mayoría son ciclos diplobiontes. En algunos casos aparecen ciclos haplobiontes, concretamente en las más evolucionadas). En antiguas rodofíceas ya extintas parece que habría ciclos triplobiontes.

Veamos los esquemas:

Primero el diplobionte:

Ciclo Diplobionte

El de haplobiontes será de este modo:

Ciclo Haplobionte.

El triplobionte sería de la siguiente manera, siempre teniendo en cuenta que se trata sólo de una hipótesis, ya que como actualmente no existen, no se puede comprobar. Los ciclos trigenéticos serán siempre haplodiplofásicos, en cualquier caso.

Ciclo Triplobionte.

Asexualmente, se dividen por fragmentación, formación de propágulos, o gametosporas de naturaleza asexual, según el caso.

En cuanto a la sistemática, hay dos grandes subclases, la subclase Bangiophycideae, o protoflorideas y la subclase Florideophycedeae, o florideas.

La subclase Bangiophycideae incluye algas unicelulares, filamentosas y algas laminares. La subclase Florideophycedeae incluye algas filamentosas muy ramificadas y algas laminares, pero nunca unicelulares.

Cuando encontramos dos algas, en la subclase Bangiophycideae nunca encontraremos sinapsis entre ellas:

Sinaptsis en algas rojas.

Los plastos de las Bangiophycideae son estrellados. En los otros pueden ser laminares, laterales, etc. pero nunca estrellados.

Y los Bangiophycideae se reproducen por atricogamia, mientras que las Florophycideae se reproducen por tricogamia.

En cuanto a los géneros más representativos de ambas subclases, dentro de Bangiophycideae está el género Porphira, que es laminar, y el género Bangia, que es filamentosa.

Porhira. (Foto: Gabriele Kothe-Heinrich)

Dentro de Florideophicideae hay muchos géneros frecuentes, como Gelidium, Dislea, Chondrus, Corallina, Lithophila, Anthitanion,  o Aparagopsis.

Chondrus chrispus. (Foto: Kontos)

Veamos ahora un ejemplo del carposporofito de Florodeophyceas.

Carposporifito de Florodeophyceas.

Las algas rojas también se usan, a nivel industrial, como producto alimenticio, sobre todo en culturas occidentales. También para obtener productos conservantes, como los usados en yogures, por ejemplo.

Para finalizar el tema, incluiremos un esquema general de la distribución de las algas más importantes en la cosa y plataforma continental, incluyendo las algas pardas, rojas y verdes, que a nivel macroscópico son las más importantes.

Distribución de los distintos tipos de algas microscópicas.

Tectónica de Placas: Corrientes de Convección en el Manto.

Corrientes de convección.

 

Magmatismo en Hawaii.

Holmes propuso que en el manto había corrientes convectivas debido a los cambios de temperatura de la zona. Son las fuerzas principales que mueven las placas. Se trata de movimientos de materiales que están sólidos durante casi todo el proceso, solo estarían líquidos cuando llegan a zonas de menor presión.

Sin embargo, esta teoría presenta muchos problemas si tratamos de realizar un análisis completo de toda la Tierra. De ser cierta, cada placa tendría una célula convectiva. Pero hay placas, como la de África, que son enormes y dado que a mayor tamaño de placa, se requiere mayor diámetro de célula convectiva, también implicaría que esta se daría a mayor profundidad. De esta forma, en algunas placas la corriente debería llegar a profundidades que afecten a todo el manto, mientras que otras solo afectarían a al astenosfera.

 

Representación de la primera teoría de las corrientes de convección.

Así, deberíamos suponer que las corrientes solo debería afectar a la astenosfera, no al zonas inferiores del manto a esto se le denominó advención. Sin embargo, aquí también encontramos problemas, pues debería haber células convectivas de miles de kilómetros de longitud y con un ancho de alrededor de 670 kilómetros. No parece que una célula de estas características pueda ser estable.

La idea más aceptada hoy e día es que existen dos sistemas convectivos separados a un nivel del manto de entre 670 y 700 kilómetros. Sería la causa de que la Tierra haya mantenido el calor durante tanto tiempo.

 

Teoría de convección actual con dos zonas conectivas.

Gracias al estudio de la transición de ondas sísmicas, se han obtenidos muchos datos de temperatura interna de la Tierra. Se ha realizado un mapa interno de calor. Y estos datos apoyan a esta teoría.

También en el núcleo encontraríamos células convectivas.

Además, algunos de esos movimientos pueden atravesar el límite astenosfera – mesosfera y viceversa.

Se sugiere que hay otras causas, otras fuerzas que ayudarán al movimiento de las placas. Destaca entre otras la fuerza de la gravedad. En la zona de la dorsal hay un abombamiento y en la zona de subducción, aparecen fosas. Hay una gran diferencia de altura desde la dorsal hasta la zona de subducción, lo que origina que exista un empuje por la fuerza de la gravedad.

Esta no es una causa única, pero ayuda. Las placas con zonas de subducción se mueven más rápido que aquellas que no tienen zona de subducción. La placa es estirada por las corrientes de convección, por la fuerza de la gravedad y acaba por romperse. Donde se rompe, baja la presión y los materiales de zonas inferiores comienzan a fundirse.

A las grietas se les denomina zonas de fosa o grabe. Son las zonas por donde fluyen los materiales fundidos.

Puntos calientes (hot spots).

Se trata de fenómenos de actividad volcánica intraplaca, es decir, en zonas interiores de la placa. Tienen su origen en zonas muy profundas. Los puntos de calor se encuentran entre el manto y el núcleo. Se trata de puntos fijos. Al ascenso de flujo se le denomina pluma térmica. Cuando alcanza la superficie, atravesando todo el manto, da lugar a volcanes activos en la corteza.

Dado que la placa que se encuentra por encima está en movimiento y que el punto se encuentra fijo en el manto, dará lugar a una hilera de volcanes. De los cuales solo estará activo el que en ese momento se encuentre sobre el punto caliente.

 

Punto caliente.

El movimiento de la placa va originando que se acumulen rocas volcánicas y la formación de islas con volcanes activos e inactivos. Un ejemplo de esta distribución son las islas de Hawai. Estas se encuentran dispuestas en forma de L, con una parte de islas que actualmente se encuentran sobre el punto caliente y por lo tanto tienen vulcanismo activo con rocas generalmente jóvenes, de menos de un millón de años. Y otra parte (otra pata de la L) donde las rocas tienen una antigüedad de 55 millones de años y por lo tanto hace tiempo que no hay vulcanismo activo.

Isla del archipiélago de Hawaii

Un punto caliente puede estar, por azar, sobre una dorsal. Esto es lo que courre en Islandia.

Los puntos calientes dan explicación a algunos fenómenos, como las dorsales asísmicas (existe una entre India y Australia). Se trata de formaciones elevadas, dispuestas en línea y que se explican como puntos calientes, en este caso cuando la placa del índico pasó por encima de un punto caliente y este dejó el rastro en forma de cordillera similar a una dorsal.

Puede haber un punto caliente bajo la corteza continental. Esto es lo que ocurre en el parque nacional de Yellowstone. Los heíseres y vulcanismo se deben a esta causa. Se puede seguir la trayectoria del punto caliente hasta el Pacífico. Antes estuvo en una posición diferente, hay restos en la Placa del Pacífico.

Cuando hay un punto caliente sobre la dorsal y esta no se mueve, a uno y otro lado de la misma se van formando montes vocánicos, simétricos. Produce dos hileras de volcanes simétricas. Hubo un punto caliente de estas características que estuvo activo durante mucho tiempo en la dorsal del Atlántico Sur. Ahora ya no está activo, pues la placa Africana ha avanzado hacia América.

Existen estructuras similares a los puntos calientes, pero que no son puntos calientes en sí mismos. Por ejemplo, las Islas Canarias no son un punto caliente, aunque se asemeje. Se cree que se debe a una grieta en una falla, por donde ascienden materiales fundidos.

Ciclo de Wilson.

Wilson fue el primero que propuso la existencia de puntos calientes.

Se denomina Ciclo de Wilson a una serie de procesos que comienzan cuando se abre un Rift continental. Es una zona con flujo de calor ascendente. Se abomba y la corteza se adelgaza. Se producen tensiones en sentidos opuestos, la zona es afectada por fallas directas, debidas a la distensión, al estiramiento. La producción de materiales volcánicos se hace intensa, se genera corteza oceánica, se separan los dos continentes y hay se genera una dorsal en el medio.

En esa zona se abrirá un océano. Cuando el océano alcance una cierta anchura, comenzará a ser altamente probable que la corteza oceánica más antigua, alejada de la dorsal, fría y rígida se rompa. Habrá acumulado muchos sedimentos sobre ella, lo que aumenta el peso.

En ocasiones es fácil identificar si una roca volcánica se ha formado bajo el mar. Aparecen lo que se denomina lavas almohadilladas. Tienen forma lobular, ya que al salir la lava, primero consolidan muy deprisa al encontrarse bajo el agua, pero la parte inferior sigue fluyendo y hace que la roca adquiera esa forma característica.

En la zona de rotura, la corteza oceánica subduce bajo uno de los bordes continentales. El continente bajo el que subduce cambia de dirección, comienza a destruirse corteza oceánica y los dos bloques que inicialmente se había separado tendrán ahora a aproximarse hasta que colisionan. Una vez colisionan, cesa la subducción y en la zona de choque se forman cordilleras.

Como ya indicamos anteriormente, esto ha ocurrido al menos dos veces en el Océano Atlántico.

Según este ciclo, habría océanos como el Atlántico que se abren y cierra y otros como el Pacífico que siempre están abiertos y cuya corteza está siempre en renovación.

Los continentes están creciendo, son cada vez mayores. El vulcanismo asociado a las zonas de subducción produce corteza continental, son más ligeros que la corteza oceánica, que el formado en las dorsales. Los arcos de islas se están creando y no vuelven a subducir, aunque pueden colisionar con un continente y agregarse a él. Y la mayor parte de los sedimentos del fondo oceánico no subducen, sino que se van agregando a las nuevas cordilleras.

Si todo esto se puede ver poniendo sobre un mapa las edades conocidas de las diferentes rocas. Se puede comprobar claramente que las rocas más antiguas tienden a encontrarse en el centro de los continentes.

 

Ciclo completo (en inglés)

A las fosas que corresponden a zonas de distensión se les denomina fosas tectónicas. Se abren los continentes. Pero también se habla de fosa cuando nos referimos a las depresiones lineales y muy profundas asociadas a las zonas de subducción. Se hablaría en ese caso de fosas tecnóticas. Y realmente no se parecen en nada las unas a las otras.

Otro término interesante es el de obdución. Se habla de obdución cuando nos referimos a los procesos por los que la corteza oceánica, en vez de subducir en la zona de subducción, quedan incorporados a la corteza continental. Se trata de procesos puntuales, de poca importancia. Ocurre, por ejemplo, cuando un gugot llega a la zona de subducción.