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Parte Parte 5: Geodin´ Geodinamica a ´mica
5.5 Rotaci´ Rotaciones o ´nes de Placas Placas
La idea b´asica asica de tect´onica onica de placas placas es simple simple:: las capas capas de la superficie superficie de la Tierra, que se llama la lit´osfera, osfera, se pueden considerar considerar como placas placas r´ıgidas ıgidas en una esfera. Los bordes entre las placas placas est´an an asociados con terremotos, producidos p or el mov movimien imiento to relativo relativo entre entre las placas (tambi´ (tambi´ en en existen existen terremoterremotos intrap intraplac laca, a, que se puede puede estudi estudiar ar en sismot sismotect ect´´onic o nica) a).. Est´ Esta´ es una teor´ıa ıa cinem´ atica, porque no considera las fuerzas que mantienen los movimientos. atica, Existen Existen tres diferentes diferentes tipos de bordes entre placas. placas. Las dorsales son donde dos placas se separan, separan, y son dibujadas como dos l´ l´ıneas paralelas. paralelas. El vector vector de slip entre A y B no es necesariamente perpendicular al borde, pero generalmente es una buena aproximaci´on. on. Tambi´ en en las dorsales generalmente contribuyen contribuyen a las dos placas a la misma tasa, entonces a veces un medio de la tasa de separaci´on (v/2) v/2) esta dada en vez de la tasa de separaci´on actual (v (v ).
Represantaci´ on on de una dorsal.
Las fosas fosas son donde donde se destruy destruyen en placas placas;; son asim´ asim´ etrica etricass con una placa placa movi mo vien endo do debajo debajo de la otra otra.. Su rumbo rumbo (man (mante teo) o) no esta esta rela relaci cion onad adoo con con el vector de movimiento entre las placas, y est´an an dibujadas con tri´angulos angulos en la placa que no esta destruyendose.
Represantaci´ on on de una fosa.
Fallas transformantes son bordes de puro deslizamiento, y tambi´ en en son conocidas como fallas de desgarre. Por definici´on on son paralelas al vector de movimiento entre las placas y son dibujados con una l´ınea s´olida. olida. Existen dos tipos, lateralizquierda y lateral-derecha (a veces se llaman sinistral y dextral).
Represantaci´ on de una falla transformante. on
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La tect´onica de placas se trata de los movimientos relativos entre placas r´ıgidas. La definici´on de movimientos absolutos es dif´ıcil, pero se puede intentar hacer un marco de referencia de puntos calientes en el manto. Suponiendo que punto calientes no se mueven (una aproximaci´on: las ´ultimas investigaciones dicen, que se mueven a 5 mm por a˜ no) el movimiento relativo entre una placa y un punto caliente es el movimiento absoluto de la placa sobre la asten´osfera. ∼
5.5.1 Movimiento en 2 dimensiones
En un plano (2D) el tipo de movimiento m´as simple es una traslaci´on. Incluso con esta simple geometr´ıa existen cambios en el tiempo, porque las dorsales son sim´etricas y las fosas no.
Una situaci´ on tect´ onica dorsal-fosa en un plano.
La otra estructura que necesitamos entender se llama un punto triple, donde tres placas se encuentran en un punto. Lo m´as simple de estos es donde se separan tres dorsales. Si elegimos un marco (arbitrario) de referencia, y se definen las velocidades de las placas en este marco como v A , vB y v C , entonces la velocidad relativa de B con respecto a A, A vB , es A vB
= v B
−
vA
(5.29)
B vC
= v C
−
vB
(5.30)
C vA
= v A
−
vC
(5.31)
Similarmente,
y entonces A vB
+ B vC + C vA = 0
(5.32)
Podemos representar estas velocidades (en un marco de velocidad) por un tri´angulo cuyos vertices son las placas A, B y C. Las l´ıneas discontinuas ab, ac y bc muestran marcos en los cuales la geometr´ıa de las fronteras (entre las placas asociadas) no cambia. Si estas l´ıneas se intersectan en un punto existe un marco en el cual la geometr´ıa del punto triple no cambia, y esto se llama un punto triple estable. Si no cumple esta condici´on, el punto triple esta inestable.
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Parte 5: Geodin´ amica
El tri´ angulo de velocidades para un punto triple de tres dorsales.
5.5.2 Movimiento en 3 dimensiones
La Tierra es una esfera, y entonces debemos generalizar estas ideas geom´ etricas a movimientos en una superficie esf´erica. La idea clave es una teor´ıa de Euler, que dice que cualquier movimiento en la superficie de una esfera se puede representar por una rotaci´ on alrededor de un eje que pasa por el centro de la esfera. Para un punto triple, (5.33) A ωB + B ωC + C ωA = 0 y tomando el producto cruz de la ecuaci´on (5.33) con r, el vector radial al punto triple, nos da la ecuaci´on (5.32) que es v´alido solamente en el punto triple (y una buena aproximaci´ on cerca de ´el). Rotaciones finitas en una esfera son mas d´ıficiles de visualizar. Claramente podemos mover una placa de una posici´on a una otra con una combinaci´o n de dos rotaciones: La primera lleva A a A , y es una rotaci´on alrededor del polo que representa el gran c´ırculo que pasa por A y A ; la segunada rotaci´on esta alrededor de A y lleva el punto B a B . ′
′
′
′′
′
Rotaciones finitas en una esfera.
Las dos rotaciones son el equivalente de una sola rotaci´on alrededor de un diferente eje. Los polos de este eje (donde el eje intersecta la superficie de la Tierra) se llaman Polos de Euler. Cada par de dos placas tienen su proprio Polo de Euler que representa el eje de rotaci´on entre las dos placas.
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El Polo de Euler representa el movimiento relativo entre dos placas.
La separaci´on entre dos placas oce´anicas a una
ω constante
produce fallas transformantes.
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La placa Norteamericana girando alrededor de su polo de rotaci´on (datos de GPS).
Velocidades respecto a un marco de referencia de los puntos calientes. Datos de HS3-NUVEL1A.
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La geometr´ıa y la estabilidad de todos los posibles puntos triples. R representa “ridge” (dorsal), T representa “trench” (fosa), y F representa “transform fault” (falla transformante). Las l´ıneas discontinuas ab , a c y bc en los tri´angulos de velocidad representan velocidades que hacen que la geometr´ıa del punto triple sea estable. Un punto triple es estable si ab , ac y bc se intersectan en un punto. Solamente un punto triple RRR (con dorsales sim´etricas sin componente de cizalle) es siempre estable.
