La evolución de la corteza continental (página 2)

Corteza Continental y Corteza
Oceánica

Muchos elementos químicos que raramente se
encuentran en la Tierra,
están por el contrario concentrados en las rocas
graníticas. Este hecho le otorga a la corteza continental
una importancia inmensa, desproporcionada en relación con
su masa insignificante, si tomamos en consideración la
masa total del planeta.

Para comprender estos hechos es necesario investigar
sobre el origen y evolución de la corteza continental,
partiendo necesariamente del conocimiento
de su composición total. Para tal efecto, un método
posible podría ser compilar todas las descripciones de las
rocas de la superficie terrestre, que han sido hechas hasta el
presente, pero esto no sería suficiente. Un extenso y
exhaustivo programa de
perforaciones profundas y toma de muestras, no sólo que
estaría fuera del alcance de la tecnología actual de
perforaciones sino que sería altamente prohibitivo desde
el punto de vista económico.

Afortunadamente, una solución más simple
se encuentra a la mano, toda vez que la naturaleza ha
realizado ya el más extenso muestreo de la
corteza, por medio de la erosión de
los continentes y la deposición de sedimentos. Todos estos
sedimentos, que más tarde se han transformado en rocas
sedimentarias, nos dan sorprendentemente una composición
promedio de las rocas de la superficie terrestre. En este
muestreo estarán ausentes, sin embargo, los elementos
solubles en agua, tales
como el sodio y el calcio. Entre los elementos insolubles que se
transfieren de la corteza a los sedimentos, sin distorsión
de sus abundancias relativas, están los 14 elementos de
las "tierras raras", conocidos entre los geoquímicos como
los REEs (rare earth elements). Estas etiquetas representativas
son excelentes para descifrar la composición de la
corteza, toda vez que sus átomos no entran
fácilmente en la estructura
cristalina de los minerales
más comunes. Ellos tienden, por el contrario, a
concentrarse entre los últimos constituyentes del granito,
como resultado del enfriamiento de un magma que originará
la mayor parte de la corteza continental.

Tomando en consideración que los patrones de REEs
que se encuentran en una gran variedad de sedimentos son
similares, los geoquímicos deducen que el intemperismo, la
erosión y la sedimentación deben mezclar
suficientemente los minerales de una gran variedad de rocas
ígneas y crear, de esta manera, una muestra total de
la composición de la corteza continental. Todos los
miembros del grupo REEs
establecen algo así como una marca, un tipo de
composición de la corteza continental, a través del
tiempo. Y, si
tomamos en cuenta que estos elementos se concentran en los
últimos estadios de la consolidación de las masas
graníticas, sus patrones de abundancia relativa, a
través del tiempo, son un registro de los
eventos
ígneos que han tenido influencia en la evolución de
la corteza.

Utilizando estos registros
geoquímicos, los geólogos han determinado que la
composición de la parte superior de la corteza continental
es aproximadamente granodiorítica, una roca ígnea
compuesta mayormente de minerales claros, cuarzo y feldespato,
con pintas diseminadas de minerales obscuros. De esta manera se
establece una diferencia fundamental entre corteza continental y
corteza oceánica. La corteza del fondo oceánico es
basáltica.

A una profundidad de 10 a 15 km en la corteza
continental, rocas de composición mayormente
basáltica son probablemente comunes. La naturaleza exacta
de este material es todavía controversial y los
geólogos se encuentran pesando sus ideas con mediciones
del calor
producido, dentro de la corteza, por importantes elementos
radiactivos, como el uranio, el torio y el potasio 40. Pero
parece razonable que al menos partes de esta enigmática e
inaccesible región puedan consistir de basalto, entrampado
y acomodado por debajo de los continentes de menor densidad
relativa.

Es esta propiedad
física de
las rocas graníticas – su baja densidad relativa –
la que explica el porqué la mayor parte de los continentes
no se encuentra sumergida. La corteza continental se eleva, en
promedio, unos 125 m sobre el nivel del mar y, un 15% del
área continental está sobre los 2.000 m. Estas
medidas contrastan grandemente con la profundidad del piso
oceánico que se halla, en promedio, a 4.000 m por debajo
del nivel del mar, como una consecuencia directa de la mayor
densidad de la corteza oceánica, compuesta mayormente de
basalto y cubierta con una fina capa de sedimentos.

En la base de la corteza, tanto continental como
oceánica, se encuentra la discontinuidad Mohorovicic
comúnmente llamada Moho. Y, por debajo de la corteza se
encuentre el manto. La inter-fase denominada Moho separa, por lo
tanto, la corteza del manto. Esta superficie marca un cambio radical
en la composición, hacia una roca extremadamente densa,
rica en olivina, que infrayace toda la corteza, tanto continental
como oceánica. La diferencia básica entre corteza y
manto es de naturaleza química. Estudios
geofísicos, interpretando el comportamiento
de las ondas
sísmicas, han encontrado la interface Moho alrededor de
todo el mundo.

Estas investigaciones
geofísicas han descubierto también que una parte
del manto superior, hasta una profundidad de 400 km, se encuentra
como "soldada" a la corteza superior. Esta parte del manto
superior, conjuntamente con la corteza, constituyen lo que se
conoce como "la litosfera", que se mueve lateralmente en el
proceso
conocido como "deriva continental" de la Tectónica de
Placas, que no es lo mismo que el concepto de
"deriva continental" de A. Wegener. Como soporte de estas ideas
se presentan los análisis de inclusiones minerales
encontradas en diamantes, supuestamente provenientes de esta
región sub-cortical. Y en cuanto a la edad de los
diamantes, su datación indica una edad superior a los
3.000 m.a. (millones de años), lo que demuestra la
antigüedad de estas profundas raíces
continentales.

Curiosamente, hasta mediados del siglo pasado no
había evidencias de
que las rocas del suelo
oceánico tuvieran diferencias fundamentales con las rocas
de los continentes. Se creía que el fondo oceánico
estaba constituido de otros continentes meramente sumergidos.
Esta percepción
creció naturalmente del concepto que afirmaba que la
corteza continental cubría totalmente la Tierra y que
se había originado como la "escoria" que flotó de
un planeta en estado de
fusión
original. Aunque en la actualidad se acepta que la Tierra era un
planeta fundido a muy temprana edad de su proceso evolutivo, una
corteza granítica "primaria" nunca existió en esos
tiempos, como se pensaba anteriormente.

Evolución de la geodiversidad de la corteza
terrestre

¿Cómo fue que estas dos clases de
cortezas, la continental y la oceánica, lograron
desarrollarse en el planeta Tierra?

Para responder a esta pregunta es necesario tener en
consideración la evolución del sistema solar. En
la región de la nebula solar primordial, ocupada por la
órbita terrestre, la mayor parte de los gases
emigraron y solamente los fragmentos rocosos del tamaño
suficiente para resistir la inmensa actividad solar inicial,
fueron acumulándose. Estos objetos fueron
juntándose, por acreción, hasta formar nuestro
planeta, en un proceso que duró de 50 a 100
m.a.

Tardíamente, en este estado de formación,
un masivo planetesimal, probablemente del tamaño de Marte,
chocó contra el casi formado planeta Tierra. El manto
rocoso del planetesimal se eyectó hacia una órbita
para dar origen a la Luna, mientras que el núcleo
metálico de este cuerpo se introdujo en el interior del
planeta Tierra. Un evento catastrófico de esta naturaleza
debió haber fundido totalmente la Tierra y, probablemente,
en el proceso posterior de enfriamiento y solidificación
se formó una corteza basáltica inicial.

Es posible que en este estado de su evolución la
Tierra haya sido muy semejante al planeta Venus actual. Nada de
esta corteza primaria ha sobrevivido. No se sabe si se
sumergió en el manto de manera similar a lo que pasa
ahora, o si fue acumulándose localmente hasta constituir
masas suficientemente espesas como para hundirse hacia el
interior del planeta. De todas maneras, no hay evidencias de la
existencia de corteza

granítica en este estadio de su desarrollo. Si
hubiera existido corteza granítica, trazas de esta corteza
pudieron sobrevivir en la forma de granos de zircón, que
hacen parte de la composición mineralógica de los
granitos y que son muy resistentes a la erosión. Existen
zircones muy antiguos (los más antiguos se encuentran en
rocas sedimentarias de Australia, y tienen 4.300 m.a.), pero son
muy, pero muy escasos.

Más información acerca de los estadios
tempranos de formación de la corteza se encuentran en las
rocas antiguas que han logrado preservarse intactas a
través del tiempo. Rocas denominadas gneiss Acasta, que se
originaron en el interior de la corteza, tienen poco menos de
4.000 m.a. y afloran al noroeste de Canadá. Otras rocas,
ligeramente más jóvenes, se han encontrado en
varias partes del mundo, pero las que han sido mejor estudiadas
se encuentran al oeste de Groenlandia. La abundancia de rocas de
origen sedimentario atestigua la presencia de agua de
escorrentía y, probablemente, la presencia de verdaderos
océanos en estas épocas remotas. Pero, estas rocas
difieren en 400 o 500 m.a. del momento inicial de la
acreción que formó la Tierra. La falta de registros
correspondientes a este intervalo de tiempo puede deberse a un
masivo bombardeo de asteroides que pudo haber alterado la corteza
terrestre original.

De la información que se ha preservado en las
rocas sedimentarias, los geólogos saben que la
formación de la corteza continental ha sido un proceso que
se ha desarrollado a lo largo de la historia de la Tierra, pero
este proceso no ha sido el mismo a través del tiempo. Por
ejemplo, en el límite entre el Arqueozoico y el
Proterozoico, hace 2.500 m.a., se nota un cambio muy pronunciado
en la composición de las rocas.

La composición de la corteza superior, antes de
este límite, contiene constituyentes menos desarrollados,
compuestos de basalto y de granitos ricos en sodio. Estas rocas
constituyen la llamada "suite tonalita-trondjemita-granodiorita"
o "suite TTG". Esta composición difiere considerablemente
de la presente corteza superior, la misma que está
dominada por la presencia de granitos ricos en
potasio.

Los profundos cambios experimentados en la
composición de la corteza hace 2.500 m.a. parece que
están relacionados con cambios en el régimen
tectónico de la Tierra. Antes de este tiempo, altos
niveles de actividad radiactiva produjeron mucho calor en el
planeta. En consecuencia, en el Arqueozoico temprano, la corteza
oceánica fue más caliente, más espesa,
más liviana, y por consiguiente más flotante; hecho
que le impedía sumergirse en el interior del planeta. Por
el contrario, bajo las secciones más espesas de esa
corteza, que pueden asemejarse a la actual Islandia, rocas de una
corteza más densa se fundieron y originaron rocas
ígneas ricas en sodio, como las de la suite TTG. Rocas
algo similares se forman actualmente en pocos lugares, tales como
el sur de Chile, donde una joven y delgada corteza
oceánica se hunde inclinadamente en el manto. Pero estas
rocas modernas, que se producen por el proceso de la
Tectónica de Placas, son ligeramente diferentes de sus
parientes más antiguas del Arqueozoico, que se produjeron
por hundimiento de placas densas de una corteza más
espesa.

El estilo moderno de la Tectónica de Placas no
comenzó a operar sino en el Arqueozoico tardío
(hace 3.000 a 2.500 m.a.), cuando la corteza oceánica se
enfrió, perdió su flotabilidad y fue capaz de
profundizarse en el manto. La tendencia original del magma, a
formarse con la composición de la suite TTG, explica el
porqué la corteza creció como una mezcla de basalto
y tonalita durante el Arqueozoico. Grandes porciones de corteza
continental, probablemente entre el 50 y el 70% de la corteza
actual, emergieron durante este tiempo, con un mayor episodio de
crecimiento entre 3.000 y 2.500 m.a. Desde aquel tiempo, las
alturas relativas de las plataformas continentales y del fondo
oceánico se han mantenido más o menos
estables.

Al inicio del Proterozoico, hace 2.500 m.a., la corteza
terrestre ya había asumido mucho de su fisonomía
actual y había comenzado el ciclo moderno de la
Tectónica de Placas Comúnmente, la corteza
oceánica se forma por la erupción de basalto a lo
largo de la red global de cordilleras
medio-oceánicas. Más de 18 km cúbicos de
rocas se producen cada año por este proceso. La corteza
así formada se mueve lateralmente, a uno y otro lado del
rift medio-oceánico, "soldada" a una parte del manto
superior, lo que conjuntamente se denomina "la litosfera". La
litosfera es rígida y se deforma elásticamente,
mientras que la astenosfera, que se encuentra por debajo de la
litosfera, se deforma plásticamente. La diferencia
básica entre litosfera y astenosfera es de naturaleza
física. La litosfera oceánica se hunde en el manto
en los "contactos de subducción" (subduction contacts),
dejando marcas de este
movimiento en
el piso oceánico, tales como las profundas fosas
oceánicas o "trenches".

En las zonas de subducción, al mismo tiempo que
la corteza basáltica del fondo oceánico se
introduce en el manto, lo hacen también los sedimentos
marinos cargados de agua. A una profundidad de aproximadamente 80
km, el calor interno envía hacia la parte superior del
manto el agua y
otros volátiles de los sedimentos que subducen. Estas
sustancias actúan entonces como lo hace un soplete en un
taller de fundición. induciendo la fusión de las
rocas del entorno, a menores temperaturas. En otras palabras,
disminuyen el punto de fusión de las rocas.

El magma experimenta un proceso de fraccionamiento
magmático y se producen las andesitas, mientras que el
substrato más básico, probablemente se hunde en el
manto en un proceso que se llama "delaminación"
(delamination). El magma andesítico así producido
llega eventualmente a la superficie, donde produce espectaculares
erupciones explosivas. Extensas cadenas montañosas y
volcánicas, como Los Andes, con la fuerza de sus
sustancias volátiles en ebullición, añaden
anualmente unos 2 km cúbicos de lava y de ceniza. Las
andesitas proveen la materia prima
para la conformación litológica de los
continentes.

Pero las rocas graníticas, ricas en
sílice, que vemos en la superficie de los continentes,
provienen del interior de la corteza continental. La
acumulación de calor, dentro de la corteza continental,
puede producir la fusión de las rocas y el magma
resultante puede subir, eventualmente, a la superficie. Aunque
parte de este calor puede originarse en la desintegración
de elementos radiactivos, una fuente posiblemente más
segura de calor puede ser el magma basáltico que asciende
de las profundidades del manto y que queda entrampado por debajo
de la cobertura granítica. Así, esta masa de roca
fundida, el magma basáltico, puede actuar como lo hace una
llama por debajo de la sartén.

El
crecimiento episódico de la corteza
terrestre

Aunque la variación más dramática
en el desarrollo de la corteza continental ocurrió al
final del Arqueozoico, hace 2.500 m.a., parece que los
continentes experimentaron cambios episódicos a
través del tiempo geológico. Por ejemplo, notables
adiciones o crecimientos de corteza continental, ocurrieron de
2.000 a 1.700 m.a., de 1.300 1.100 m.a. y de 500 a 300 m.a. El
que los continentes de la Tierra hayan experimentado tales
crecimientos episódicos podría parecer
contradictorio. Uno puede preguntarse, ¿por qué la
corteza ha de formarse por cambios episódicos, si la
producción de calor interno y su
liberación por medio del reciclamiento de la corteza es un
proceso continuo?

Una comprensión más detallada de la
Tectónica de Placas ayuda a resolver este problema.
Durante el período Permiano, hace 250 m.a., los mayores
continentes de la Tierra convergieron para formar un solo gran
continente llamado Pangea. Este no fue el único caso: la
formación de tales supercontinentes ha ocurrido con
intervalos de aproximadamente 600 m.a. Estos mayores ciclos
tectónicos, que juntan y separan los continentes, han sido
documentados desde el Proterozoico temprano e, incluso, ha habido
sugerencias de que el primer supercontinente pudo haberse formado
durante el

Arqueozoico. Tales ciclos tectónicos, de gran
escala, pueden
haber modulado el tiempo del crecimiento cortical. Cuando un
supercontinente se rompe, la corteza oceánica está
madura y pronta para formar nueva corteza continental, mediante
el proceso de subducción. Cuando los continentes
individuales tienden a juntarse, un "arco de islas" (island arc)
puede chocar con una plataforma continental. Tales episodios
crean nueva corteza continental, cuando las rocas del arco de
islas se añaden al margen continental .

Por más de 4.000 m.a. los continentes actuales
han venido conformándose en sucesivas conjunciones y
dispersiones, durante las cuales se han mezclado los más
variados terrenos. Entre esta amalgama resultante está la
información que se puede disponer sobre la historia de la
Tierra. Esta historia, elaborada del estudio de las rocas, es
como un gran rompecabezas que ha demandado mucho tiempo
resolverlo.

Pero, el
conocimiento que se tiene ahora del origen y evolución
de la corteza nos permite comprender que entre todos los planetas
conocidos, la Tierra es verdaderamente excepcional, un caso
único. Por un afortunado accidente de la naturaleza – su
habilidad para mantener activa la Tectónica de Placas – un
planeta y solamente uno, entre todos los planetas conocidos, ha
sido capaz de dar origen a una corteza continental estable, donde
vivimos; a la atmósfera como hoy la
conocemos y, por supuesto, a la vida.

Galo Yanez P.

Geólogo, M. Sc., Ph. D.
Profesor
jubilado, Universidad de
Oriente.

Este trabajo es una
interpretación del artículo "The
evolution of Continental Crust", de Taylor S. R. y
McLennan S. M., publicado en Scientific American, Special
edition. Vol. 15, Nº 2, Sept. 2005.

Marzo del 2007