excepto quizás para algunos habitantes de islas remotas, la mayoría de la gente tiene una tendencia natural a ver los continentes como rasgos fundamentales, permanentes e incluso característicos de la Tierra. Uno olvida fácilmente que las plataformas continentales del mundo son solo masas dispersas y aisladas en un planeta que está cubierto en gran parte por agua. Pero cuando se ve desde el espacio, la imagen correcta de la Tierra se vuelve inmediatamente clara. Es un planeta azul., Desde esta perspectiva, parece bastante extraordinario que a lo largo de su larga historia la Tierra pudiera mantener una pequeña fracción de su superficie siempre por encima del mar enabling permitiendo, entre otras cosas, que la evolución humana continúe en tierra firme.
¿es fortuita la persistencia de continentes de alto nivel? ¿Cómo surgió la corteza complicada de la Tierra? ¿Ha estado allí todo el tiempo, como una guinda primigenia en un pastel planetario, o ha evolucionado a través de las edades?, Tales preguntas habían engendrado debates que dividieron a los científicos durante muchas décadas, pero la fascinante historia de cómo la superficie terrestre llegó a tomar su forma actual ahora está esencialmente resuelta. Esa comprensión muestra, sorprendentemente, que las condiciones requeridas para formar los continentes de la Tierra pueden ser incomparables en el resto del sistema solar.
La Tierra y Venus, siendo aproximadamente del mismo tamaño y Distancia del sol, a menudo se consideran planetas gemelos. Así que es natural preguntarse cómo se compara la corteza de Venus con la de nuestro propio mundo., Aunque siglos de observaciones telescópicas desde la Tierra no pudieron dar una idea, a partir de 1990, las sondas espaciales de Magallanes que orbitan el radar penetraron las espesas nubes que envuelven a Venus y revelaron su superficie con una claridad impresionante. A partir de las imágenes detalladas de los accidentes geográficos, los científicos planetarios pueden suponer el tipo de roca que cubre a Venus.
nuestro planeta hermano parece estar cubierto por rocas de composición basáltica, al igual que las rocas oscuras y de grano fino que bordean las cuencas oceánicas de la Tierra. El mapeo de Magallanes, sin embargo, no encontró áreas extensas análogas a la corteza continental de la Tierra., Las regiones elevadas llamadas Aphrodite Terra e Ishtar Terra parecen ser restos de lavas basálticas arrugadas. Se encuentran montículos más pequeños en forma de cúpula en Venus, y estas formas podrían indicar que las rocas volcánicas con la composición de granito existen en algunos lugares, pero las reflexiones de radar muestran que estas características pancakelike pueden estar compuestas simplemente de más basalto.,
después de analizar la riqueza de los datos de radar proporcionados por Magallanes, los científicos han concluido que la tectónica de placas (es decir, la creación continua, el movimiento y la destrucción de partes de la superficie del planeta) no parece operar en Venus. No hay equivalentes obvios a las extensas cordilleras del medio océano o a los grandes sistemas de trincheras de la Tierra. Por lo tanto, es poco probable que la corteza de Venus se recicle regularmente en el manto de ese planeta., Tampoco parece haber mucha necesidad de hacer espacio para una nueva corteza: la cantidad de lava que actualmente entra en erupción en Venus es aproximadamente equivalente a la salida de un volcán hawaiano, Kilauea, un mero regate para el planeta en su conjunto. Estos hallazgos de Venus y estudios similares de otros cuerpos sólidos en el sistema solar muestran que las costras planetarias pueden dividirse convenientemente en tres tipos fundamentales.
Las llamadas costras primarias se remontan a los inicios del sistema solar., Surgieron después de que grandes trozos de material primordial se estrellaran contra un planeta en crecimiento, liberando suficiente energía para hacer que el protoplaneta original se derritiera. A medida que la roca fundida comenzó a enfriarse, los cristales de algunos tipos de minerales se solidificaron relativamente pronto y pudieron separarse del cuerpo del magma. Este proceso, por ejemplo, probablemente creó las tierras altas blancas de la luna después de que granos de baja densidad del feldespato mineral flotaran hasta la cima de un «océano» lunar temprano de basalto fundido., Las costras de muchos satélites de los planetas exteriores Gigantes, compuestas de mezclas de roca con agua, metano y hielo amoniacal, también pueden haber surgido de la fusión catastrófica durante la acreción inicial.
en contraste con el producto de tales episodios repentinos y a gran escala de fusión, se forman costras secundarias después de que el calor de la descomposición de los elementos radiactivos se acumula gradualmente dentro de un cuerpo planetario. Tal calentamiento lento hace que una pequeña fracción del manto rocoso del planeta se derrita y generalmente resulta en la erupción de lavas basálticas., Las superficies de Marte y Venus y los fondos oceánicos de la Tierra están cubiertos por costras secundarias creadas de esta manera. La María lunar (los» mares » de los antiguos astrónomos) también se formó a partir de lavas basálticas que se originaron en las profundidades del interior de las lunas. El calor de la radiactividad perhaps o tal vez de la flexión inducida por las fuerzas de marea on en algunas lunas heladas del Sistema solar exterior también puede haber generado costras secundarias.
a diferencia de estos tipos comparativamente comunes, la llamada corteza terciaria puede formarse si las capas superficiales se devuelven al manto de un planeta geológicamente activo., Al igual que una forma de destilación continua, el vulcanismo puede conducir a la producción de magma altamente diferenciado de una composición que es distinta del basalto, más cercana a la del granito de roca ígnea de color claro. Debido a que el reciclaje necesario para generar magmas graníticos solo puede ocurrir en un planeta donde opera la tectónica de placas, tal composición es rara en el sistema solar. La formación de la corteza continental en la Tierra puede ser su única ubicación.,
a pesar del pequeño número de ejemplos dentro de cada categoría, una generalización sobre la génesis de las superficies planetarias parece fácil de hacer: hay claras diferencias en las tasas de formación de costras primarias, secundarias y terciarias. La luna, por ejemplo, generó su corteza primaria blanca, rica en feldespato about alrededor del 9 por ciento del volumen lunar in en solo unos pocos millones de años. Las costras secundarias evolucionan mucho más lentamente., Las lunas basalto María (corteza secundaria) son solo unos pocos cientos de metros de espesor y constituyen solo una décima parte del 1 por ciento del volumen de las lunas, y sin embargo, estos llamados mares requirieron más de mil millones de años para formarse. Otro ejemplo de corteza secundaria, las cuencas oceánicas basálticas de nuestro planeta (que constituyen aproximadamente una décima parte del 1 por ciento de la masa de la Tierra), se formó durante un período de aproximadamente 200 millones de años. Aunque estas tasas son lentas, la creación de corteza terciaria es aún menos eficiente. La Tierra ha tardado miles de millones de años en producir su corteza terciaria continents los continentes., Estas características ascienden a casi la mitad del 1 por ciento de la masa del planeta.
continentes flotantes
muchos elementos que de otra manera rara vez se encuentran en la Tierra están enriquecidos en rocas graníticas, y este fenómeno le da a la corteza continental una importancia desproporcionada a su pequeña masa. Pero los geólogos no han sido capaces de estimar la composición general de la corteza crust un punto de partida necesario para cualquier investigación de su origen y evolución by Por observación directa. Un método concebible podría ser compilar descripciones existentes de rocas que afloran en la superficie., Incluso este gran cuerpo de información podría resultar insuficiente. Un programa de exploración a gran escala que pudiera llegar lo suficientemente profundo en la corteza para una muestra significativa presionaría los límites de la tecnología de perforación moderna y, en cualquier caso, sería prohibitivamente costoso.
afortunadamente, una solución más simple está a la mano. La naturaleza ya ha logrado un muestreo generalizado a través de la erosión y la deposición de sedimentos. Los lodos humildes, ahora convertidos en roca sedimentaria sólida, dan una composición promedio sorprendentemente buena para la corteza continental expuesta., Sin embargo, a estas muestras les faltan aquellos elementos que son solubles en agua, como el sodio y el calcio. Entre los materiales insolubles que se transfieren de la corteza a los sedimentos sin distorsión en sus abundancias relativas se encuentran los 14 elementos de tierras raras, conocidos por los geoquímicos como REEs. Estas etiquetas elementales son excepcionalmente útiles para descifrar la composición de la corteza porque sus átomos no encajan perfectamente en la estructura cristalina de la mayoría de los minerales comunes. En cambio, tienden a concentrarse en los productos graníticos de formación tardía de un magma en enfriamiento que constituyen la mayor parte de la corteza continental.,
debido a que los patrones de REE encontrados en una variedad de sedimentos son tan similares, los geoquímicos suponen que la intemperie, la erosión y la sedimentación deben mezclar diferentes rocas de origen ígneo con la eficiencia suficiente para crear una muestra general de la corteza continental. Todos los miembros del grupo REE establecen una firma de la composición de la corteza superior y conservan, en las formas de los patrones de abundancia elemental, un registro de los eventos ígneos que pueden haber influido en la composición de la corteza.,
Usando estos trazadores geoquímicos, los geólogos han determinado, por ejemplo, que la composición de la parte superior de la corteza continental se aproxima a la de la granodiorita, una roca ígnea ordinaria que consiste en gran parte de cuarzo de color claro y feldespato, junto con una pimienta de varios minerales oscuros. En lo profundo de la corteza continental, por debajo de unos 10 a 15 kilómetros, la roca de una composición más basáltica es probablemente común., La naturaleza exacta de este material sigue siendo controvertida, y los geólogos están probando sus ideas utilizando mediciones del calor producido dentro de la corteza por los importantes elementos radiactivos uranio, torio y 40K, el isótopo radiactivo del potasio. Pero parece razonable que al menos partes de esta región inaccesible y enigmática puedan consistir en basalto atrapado y subplantado debajo de los continentes de menor densidad.
Es esta propiedad física de la roca granítica-baja densidad-la que explica por qué la mayoría de los continentes no están sumergidos., La corteza Continental se eleva en promedio 125 metros sobre el nivel del mar, y alrededor del 15 por ciento del área continental se extiende más de dos kilómetros de elevación. Estas grandes alturas contrastan marcadamente con las profundidades de los fondos oceánicos, que tienen un promedio de unos cuatro kilómetros por debajo del nivel del mar, una consecuencia directa de que están revestidos por una densa corteza oceánica compuesta principalmente de basalto y una delgada capa de sedimento.
en la base de la corteza se encuentra la llamada discontinuidad Mohorovicic (un nombre que se tuerce la lengua los geólogos invariablemente acortan a «Moho»)., Esta superficie profunda marca un cambio radical en la composición a una roca extremadamente densa rica en el mineral olivino que en todas partes subyace tanto a los océanos como a los continentes. Estudios geofísicos utilizando ondas sísmicas han rastreado el Moho en todo el mundo. Tales investigaciones también han indicado que el manto debajo de los continentes puede estar permanentemente unido en la parte superior. Estas «quillas» subcrustales relativamente frías pueden tener hasta 400 kilómetros de espesor y parecen cabalgar con los continentes durante sus deambulaciones tectónicas de placas., El apoyo a esta noción proviene del análisis de pequeñas inclusiones minerales que se encuentran dentro de los diamantes, que se cree que se originan en lo profundo de esta región subcrustal. Las mediciones muestran que los diamantes pueden tener hasta tres mil millones de años y así demuestran la antigüedad de las profundas raíces continentales.
Es curioso reflexionar que hace menos de 50 años, no había evidencia de que las rocas que recubren las cuencas oceánicas diferían de manera fundamental de las que se encuentran en tierra. Simplemente se pensaba que los océanos estaban plagados de continentes hundidos o hundidos., Esta percepción creció de forma bastante natural a partir del concepto de que la corteza continental era una característica que rodeaba el mundo que había surgido como una especie de escoria en un planeta inicialmente fundido. Aunque ahora parece cierto que la tierra de hecho se derritió muy temprano, parece que una corteza granítica Primaria, del tipo que se presume hace décadas, nunca existió realmente.
La Evolución de la geodiversidad
¿Cómo fue que dos tipos tan distintos de corteza, continental y oceánica, lograron surgir en la Tierra? Para responder a esta pregunta, uno necesita considerar la historia más temprana del sistema solar., En la región de la nebulosa solar primordial ocupada por la órbita de la Tierra, el gas fue arrastrado en su mayoría, y solo se acumularon restos rocosos lo suficientemente grandes como para sobrevivir a la intensa actividad solar temprana. Estos objetos mismos deben haber crecido por acreción, antes de finalmente caer juntos para formar nuestro planeta, un proceso que requirió alrededor de 50 millones a 100 millones de años.
al final de esta etapa de formación, un planetario masivo, quizás del tamaño de Marte, se estrelló contra la Tierra casi completamente formada., El manto rocoso del impactador fue expulsado en órbita y se convirtió en la luna, mientras que el núcleo metálico del cuerpo cayó en la Tierra. Como era de esperar, este evento resultó catastrófico: derritió totalmente el planeta recién formado. A medida que la Tierra se enfriaba y solidificaba más tarde, probablemente se formó una corteza basáltica temprana.
es probable que en esta etapa la superficie de la Tierra se asemejara a la apariencia actual de Venus; sin embargo, ninguna de esta corteza primaria ha sobrevivido., Si se hundió en el manto de una manera similar a la que tiene lugar en la tierra o se apiló en masas localizadas hasta que fue lo suficientemente gruesa como para transformarse en una roca más densa y hundirse sigue siendo incierto. En cualquier caso, no hay evidencia de corteza granítica sustancial en esta etapa temprana. La evidencia reveladora de tal corteza debería haber sobrevivido en forma de granos dispersos del mineral circón, que se forma dentro del granito y es muy resistente a la erosión., Aunque se han encontrado algunos circones antiguos que datan de cerca de este tiempo (los ejemplos más antiguos provienen de rocas sedimentarias en Australia y tienen aproximadamente 4.3 mil millones de años), estos granos son extremadamente escasos.
Más información sobre la corteza primitiva proviene de las rocas más antiguas que han sobrevivido intactas. Estas rocas se formaron en lo profundo de la corteza hace menos de cuatro mil millones de años y ahora afloran en la superficie en el noroeste de Canadá. Esta formación rocosa se llama el gneis Acasta., Se han documentado ejemplos ligeramente más jóvenes de corteza temprana en varios lugares del mundo, aunque la mejor estudiada de estas formaciones antiguas se encuentra en el oeste de Groenlandia. La abundancia de rocas sedimentarias atestigua la presencia de agua corriente y la existencia de lo que probablemente fueron verdaderos océanos durante esta época remota., Pero incluso estas rocas extraordinariamente antiguas de Canadá y Groenlandia datan de unos 400 a 500 millones de años después de la acreción inicial de la Tierra, una brecha en el registro geológico causada, sin duda, por impactos masivos que perturbaron severamente la corteza terrestre más temprana.
de los registros conservados en rocas sedimentarias, los geólogos saben que la formación de la corteza continental ha sido un proceso continuo a lo largo de la larga historia de la Tierra. Pero la creación de la corteza no siempre ha tenido el mismo carácter. Por ejemplo, en el límite entre los eones arqueo y Proterozoico, alrededor de 2.,Hace 5 mil millones de años, se produjo un claro cambio en el registro de rock. La composición de la corteza superior antes de esta ruptura contenía componentes menos evolucionados, compuestos por una mezcla de basalto y Granitos ricos en sodio. Estas rocas forman la llamada Suite tonalita-trondjemita-granodiorita, o TTG. Esta composición difiere considerablemente de la corteza superior actual, que está dominada por granitos ricos en potasio.
el profundo cambio en la composición de la corteza hace 2.5 mil millones de años parece estar relacionado con cambios en el régimen tectónico de la Tierra., Antes de este tiempo, los niveles más altos de desintegración radiactiva producían más calor en el planeta. La consecuencia fue que en el arqueo anterior la corteza oceánica era más caliente, más gruesa y más boyante y no era capaz de ser subducted. En cambio, bajo secciones más gruesas de la corteza que pueden parecerse a la Islandia moderna, la corteza más densa se derritió y produjo las rocas ígneas ricas en sodio de la suite TTG.
rocas algo similares ahora se forman en algunos lugares como el sur de Chile, donde la corteza oceánica joven se subduce., Pero estas rocas modernas, que se forman ahora debido a la tectónica de placas, son sutilmente diferentes de sus primos arqueos más antiguos, que se formaron a partir de losas hundidas bajo una gruesa corteza. La tectónica de placas de estilo moderno no comenzó a operar hasta el arqueo tardío (entre 3.0 mil millones y 2.5 mil millones de años atrás), cuando la corteza oceánica se enfrió, perdió su flotabilidad y fue capaz de hundirse de nuevo en el manto.
la tendencia temprana de magma a formarse con una composición TTG explica por qué la corteza creció como una mezcla de basalto y tonalita durante el eón arqueo., Grandes cantidades-al menos el 50 por ciento y tal vez hasta el 70 por ciento de la corteza continental-surgieron en este momento, con un episodio importante de crecimiento entre 3.0 mil millones y 2.5 mil millones de años atrás. Desde entonces, la altura relativa de las cuencas oceánicas y las plataformas continentales se ha mantenido relativamente estable. Con el inicio del eón Proterozoico hace 2.5 mil millones de años, la corteza ya había asumido gran parte de su composición actual, y comenzó el ciclo tectónico de placas moderno.
actualmente la corteza oceánica se forma por la erupción de lava basáltica a lo largo de una red de crestas oceánicas., Más de 18 kilómetros cúbicos de roca son producidos cada año por este proceso. La losa de corteza recién formada se monta sobre una capa externa del manto, que juntos forman la litosfera rígida. La litosfera oceánica se hunde de nuevo en el manto en las llamadas zonas de subducción, que dejan cicatrices visibles en el fondo del océano en forma de fosas profundas. En estos Sitios, la losa descendente de la litosfera transporta sedimentos marinos húmedos, así como basalto que se sumerge en el manto.,
a una profundidad de unos 80 kilómetros, el calor impulsa el agua y otros componentes volátiles de los sedimentos subductos hacia el manto suprayacente. Estas sustancias actúan como un fundente en una fundición, induciendo la fusión en el material circundante a temperaturas reducidas. El magma se fracciona, produciendo andesitas, mientras que el sustrato más básico probablemente se hunde de nuevo en el manto en un proceso llamado delaminación. El magma de andesita producido de esta manera eventualmente llega a la superficie, donde causa erupciones espectaculares y explosivas. La erupción de 1980 del Monte santa, Helens es un ejemplo de tal cataclismo geológico. Las grandes cadenas de volcanes, como los Andes, impulsados por volátiles hirvientes, agregan en promedio alrededor de dos kilómetros cúbicos de lava y ceniza a los continentes cada año. Esta andesita proporciona el material a granel de los continentes.
pero la roca granítica más rica en sílice, que vemos en la superficie de los continentes, proviene del interior de la corteza. La acumulación de calor en lo profundo de la propia corteza continental puede causar el derretimiento, y el magma resultante finalmente migrará a la superficie., Aunque parte de este calor necesario podría provenir de la descomposición de elementos radiactivos, una fuente más probable es el magma basáltico que se eleva desde lo más profundo del manto y queda atrapado bajo la tapa granítica; la roca fundida entonces actúa como un quemador debajo de una sartén.aunque el cambio más dramático en la generación de la corteza continental ocurrió al final del eón arqueo, hace 2,5 mil millones de años, los continentes parecen haber experimentado cambios episódicos a lo largo de todo el tiempo geológico., Por ejemplo, adiciones considerables posteriores a la corteza continental ocurrieron de 2.0 a 1.7, de 1.3 A 1.1 y de 0.5 a 0.3 mil millones de años atrás. Que los continentes de la Tierra experimentaran una evolución tan marcada podría parecer al principio contradictorio. ¿Por qué, después de todo, la corteza debe formarse a chorros si la generación de calor interno-y su liberación a través del reciclaje de la corteza-es un proceso continuo?
una comprensión más detallada de la tectónica de placas ayuda a resolver este rompecabezas., Durante el período Pérmico (hace unos 250 millones de años), los principales continentes de la Tierra convergieron para crear una enorme masa de tierra llamada Pangea . Esta configuración no era única. La formación de tales «supercontinentes» parece repetirse a intervalos de aproximadamente 600 millones de años. Los principales ciclos tectónicos que separan y unen a los continentes se han documentado desde principios del Proterozoico, e incluso hay sugerencias de que el primer supercontinente se pudo haber formado antes, durante el arqueo.
tales ciclos tectónicos a gran escala sirven para modular el ritmo del crecimiento de la corteza., Cuando un supercontinente se rompe a sí mismo, la corteza oceánica está en su estado más antiguo y, por lo tanto, es más probable que forme una nueva corteza continental después de que se subduce. A medida que los continentes individuales se reconvergen, los arcos volcánicos (cadenas curvas de volcanes creadas cerca de zonas de subducción) chocan con las plataformas continentales. Tales episodios preservan nueva corteza a medida que las rocas del arco se agregan a los márgenes de los continentes.
durante más de cuatro mil millones de años, los continentes peripatéticos se han ensamblado en arranques y arranques de muchas tierras dispares., Enterrado en la amalgama resultante está el último testamento disponible para la mayor parte de la historia de la Tierra. Esa historia, ensamblada a partir de rocas que son como tantas piezas mezcladas de un rompecabezas, ha tomado algún tiempo resolverla. Pero la comprensión del origen de la corteza y la evolución es ahora suficiente para mostrar que de todos los planetas la Tierra parece verdaderamente excepcional. Por un afortunado accidente de la naturaleza the La capacidad de mantener la actividad tectónica de placas one un planeta por sí solo ha sido capaz de generar los parches considerables de corteza continental estable que encontramos tan convenientes para vivir.
el autor
S., ROSS TAYLOR y SCOTT M. MCLENNAN han trabajado juntos desde 1977 examinando la evolución de la corteza terrestre. Taylor también ha realizado activamente estudios lunares y planetarios y ha publicado muchos libros sobre planetología. Es asociado extranjero de la Academia Nacional de Ciencias. Taylor trabaja actualmente en el Departamento de Ciencias de la tierra y del mar de la Universidad Nacional de Australia y en el Instituto Lunar y Planetario de Houston. McLennan es profesor en el Departamento de Geociencias de la Universidad de Stony Brook., Su investigación aplica la geoquímica de rocas sedimentarias a los estudios de la evolución de la corteza terrestre y Marte. McLennan es miembro del equipo científico de Mars Exploration Rover.