Download Clase Geodinamica 2013-09-17(: ¡Atención! Esta

La litosfera oceánica
-La estructura de las dorsales oceánicas
-Fallas transformantes
-Serpentinización
-Variación del Flujo de Calor
La estructura de las dorsales oceánicas
¿Cómo obtener información sobre las dorsales oceánicas y sobre el fondo
oceanico?
- Dredge y muestreo en perforaciones (drill-core)
- Sonar
- Submersibles (ejemplo: Alvin)
- Estudio del material en los continentes (secuencias ofioliticas)
- Metodos indirectos (gravedad, sísmica, flujo termico, paleomagnetismo)
La litosfera oceánica
Estructura de la litosfera oceánica
Estructura de la litosfera continental
Keary and Vine (1996).
La estructura de las dorsales oceánicas
La ubicación de los centros de spreading mayores. Los centros de spreading o las dorsales oceánicas representan
regiones de generación de nueva placa oceánica.
La estructura de las dorsales oceánicas
La edad de del fondo oceánico
La estructura de las dorsales oceánicas
La edad de la corteza atlántica. La corteza que esta cerca de las márgenes continentales
(azul) tiene como 200 millones de años. En la dorsal es 0, y la corteza se forma
continuamente (NOAA)
La estructura de las dorsales oceánicas
Mapa batimétrico de multibeam en el Ridge de Galápagos. Los colores muestran
las profundidades del fondo oceánico. Azul-profundidades grandes, Rosado –
profundidades someras a lo largo de la eje de la dorsal. Observan el volcán de
~300m de altura entre los puntos 89° 31'W y 89° 32'W de un lado y de otro de
la dorsal. Es probable que este volcán se formo en la dorsal y ha sido separado
por el fenómeno de spreading del fondo oceánico. Una mitad esta en la placa de
Nazca (Sur) y la otra en la Placa de Cocos (Norte).
La estructura de las dorsales oceánicas
La estructura de las dorsales oceánicas
La estructura de las dorsales oceánicas
Estructura y composición de la Litosfera
Oceánica
Ofiolitas- fragmentos de corteza oceánica
vieja que se puede encontrar en los
continentes
Secuencia de Ofiolitas:
Capa 1: Sedimentos (100s m)
-capa delgada de sedimentos marinos
(arcilla, microorganismos, silex, etc.)
Capa 2: Basaltos (1-2,5km)
-flujos de lava y almohadas de basalto
-flujos con empalmes acolumnados
-lavas brechosas
Capa 3A: Sabanas de Diques (Sheeted
Dikes)
- columnas verticales
-medio diques
Capa 3B: Capas de Gabro (~4.5km)
-Gabro (plagioclase, puroxene, olivine
rock)
-Peridotita (pyroxene, olivine rock)
La estructura de las dorsales oceánicas
Las Montañas Omán – ejemplo de secuencia ofiolitica
Ofiolitas – fragmento de placa oceánica que ha sido levantada (“obducted”) sobre los bordes de las
placas continentales. Las ofiolitas proveen un ejemplo de los procesos que ocurren en las dorsales
oceánicas. Constituyen un complejo de lava maficas y ultramaficas, mas rocas sedimentarias. Se
encuentran en áreas con una estructura compleja. Las ofiolitas se encuentran en Ciprés, Nueva
Guinea, Newfoundland, California, Omán.
La estructura de las dorsales oceánicas
Como se forman las ofiolitas
La estructura de las dorsales oceánicas
Pillow- lavas
La estructura de las dorsales oceánicas
Black smoker
Flujos de fluido hidrotermal muy
caliente y muy rico en minerales y
metales. A medida de que estos
fluidos entran en contacto con el agua
fría, precipitan los minerales y los
metales a lo largo de los vents,
generando las chimeneas.
La estructura de las dorsales oceánicas
Sheeted Dikes: Aquí se pueden observar en la superficie, en el continente. En esta unidad tenemos
100% diques, tenemos diques que penetran otros diques mas viejos. No hay otras rocas. Muchos
diques miden 5 km de largo. En muchas secuencias ofioliticas los diques parecen que tienen un
solo lado enfriado, debido a la intrusión sucesiva de otros diques por una sola fisura. Si se estudia
la posición de los diques se puede determinar el centro de spreading.
La estructura de las dorsales oceánicas
Gabro
La estructura de las dorsales oceánicas
Ultramafic Cumulates: Se encuentran debajo de la capa mas máfica y están
marcando la transición hacia el manto
La estructura de las dorsales oceánicas
Metamorphic Sole: Rocas metamórficas que se encuentra en la base de la secuencia
ofiolitica en el continente.
La estructura de las dorsales oceánicas
La estructura de las dorsales oceánicas
¡La velocidad de spreading juega un papel importante en la topografía de las dorsales!
Rápido (La dorsal Pacifica)
9cm/año
No hay un valle central
La dorsal es suave
Lento (La dorsal Atlántica)
<5cm/año
Hay un valle central importante
La dorsal es áspera
La estructura de las dorsales oceánicas
Enfriamiento y subsidencia de la corteza oceánica
La profundidad del fondo oceánico es
función de su temperatura.
Las rocas calientes tienen mas volumen
y son menos densas que rocas mas frías
con la misma composición.
La profundidad del fondo oceánico es
función de su edad
El enfriamiento depende de ladead
nadamas -> las secciones transversales
de las zonas de spreading rápidas tienen
un perfil suave, amplio.
Hay una relación entre la profundidad
del fondo oceánico y la velocidad de
spreading
¡Un aumento en la velocidad de
spreading determina un crecimiento del
nivel de mar!
Ejemplo:
Un aumento desde 2 a 6 cm/a para un a
dorsal de 10000km determina un
aumento con 100 m del nivel del mar.
Variación del flujo de calor en las dorsales
Ubicación de la Valle Central
(Middle Valley) en el Norte de
la Dorsal Juan de Fuca en la
costa oeste de Norteamérica
Variación del flujo de calor en las dorsales
Contorno de los valores de flujo
térmico (watts/m2) en la Valle
Central, al Norte de la dorsal
Juan de Fuca que muestra la
relación entre el flujo de calor
medido de vents conocidos y
los depósitos hidrotermales en
el ODP Bent Hill y en el Área de
Venting Activo (AAV) (Davis &
Villinger, 1992)
Variación del flujo de calor en las dorsales
Harmónica del
orden 12 para los
datos interpolados
de flujo térmico
(desde IHFC)
¡Observan los
valores máximos de
flujo térmico en la
cercanía de las
dorsales oceánicas,
en especial EPR
(East Pacific Rise)
International Heat Flow Commission (IHFC)
La estructura de las dorsales oceánicas
Vista en perspectiva
del EPR (East Pacific
Rise) y la estructura
de
velocidades
sísmicas en el manto
subyacente.
Las
regiones en cual se
considera que se
almacena magma se
representan con rojo
o naranja.
Credito: Douglas
Toomey
La estructura de las dorsales oceánicas
El relieve del fondo oceánico en
una vista 3D. Se observa la
región de la dorsal, en donde se
genera nueva corteza como la
región más alta. Los planes
horizontales
y
verticales
muestran regiones de anomalías
de velocidades sísmicas. La
sección horizontal, a 7 km de
profundidad muestra zonas de
baja velocidad (colores rojizos),
indicando
una
gran
concentración
de
material
fundido.
La estructura de las dorsales oceánicas
Tres modelos posibles para la
corteza oceánica en el Norte de
la Dorsal Medio-Atlántica que
satisface las anomalías de
gravedad. En los tres modelos
se supone que hay un manto
anómalo subyacente debajo de
la dorsal. Este tipo de modelo
es un artefacto. En general los
modelos térmicos sugieren que
las bajas densidades se deben
al enfriamiento de la litosfera.
El calculo de las anomalías debido
a un prisma con densidad
constante
para
una
dorsal
oceánica. Se ve que el resultado
esta dominado por 2 contrastes
de
densidad
mayores:
el
basamento y el MOHO. La
solución
en
el
modelado
gravimetrico no es única. Los
errores en las variaciones de la
densidad dela corteza deben tener
mas control usando otros datos,
como por ejemplo datos sísmicos.
La estructura de las dorsales oceánicas
Resumen
General:
-Las dorsales no son estructuras continuas
-Las dorsales están interrumpidas por fallas transformantes y sus extensiones
(zonas de fracturas) que las separan en segmentos
-En una dorsal, en la superficie se generan: flujos de lava, almohadas
basálticas
Sísmicidad:
-eventos superficiales en areas relativamente pequeñas <10km
-magnitud baja
Flujo de Calor
-alto
Gravedad
-baja
Los materiales debajo de ls dorsales son menos densas que la corteza/manto adyacente
(ejemplo: astenosfera caliente: 7.3 g/cm3; manto: 7.9-8.4 g/cm3)
La estructura de las dorsales oceánicas
Resumen
Procesos:
-Decomprensión del fundido (Decompression Melting)
A medida de que la peridotita caliente sube, la baja en presión determina las
rocas que se fundan (empieza a los 30-40km de profundidad). La peridotita fundida
forma el basalto
-Metamorfismo de Fondo Oceánico (Seafloor metamorphism)- alteración hidrotermal.
El agua de mar caliente produce cambios en el ambiente de la dorsal
produciendo metabasaltos
-Los vents en la superficie, conocidos como:
White smokers o blacl smokers (fumarolas blancas o negras)
Fallas Transformantes
Las discontinuidades en las dorsales pueden ser
clasificadas según su tamaño, duración, forma.
En el caso de East Pacific Rise (dorsal rápida):
Discontinuidad del orden I:
(a) falla transformante con dos placas rígidas
deslizándose una con respecto a otra. Aparece como
una cresta dorsal. El offset de la dorsal es de ~ 50km.
Discontinuidad del orden II:
(b) un centro de spreading de solapamiento
(overlapping spreading center) amplio. El offset de la
dorsal es de ~2km.
Discontinuidad del orden III:
(c) un centro de spreading de solapamiento
(overlapping spreading center)) pequeño. El offset de
la dorsal es de 0.5-2km
Discontinuidad del orden IV:
(d) pequeña desviación del eje lineal
En el caso de Mid-Atlantic Ridge (dorsal lenta):
Discontinuidad del orden I:
(a) una falla transformante, pero aparece como una
valle dorsal.
Discontinuidad del orden II:
(b) recodo en el valle dorsal
Discontinuidad del orden III:
(c) vacio entre las cadenas de volcanes
Discontinuidad del orden IV:
(d) vacio pequeño entre las cadenas de volcanes
Las discontinuidades del orden I y II son en general
estructuras delimitadas por corteza disturbada que se
formo a medida de la evolución de la discontinuidad.
Fallas Transformantes
Falla transformante: vista en perspectiva que muestra la batimetría cerca de la falla transformante rápida de Clipperton
(~10ºN lat en la dorsal de Pacifico). Las fallas transformantes acomodan los varios movimientos de las placas tectónicas
cuando los fragmentos de dorsal están esparcidos lo suficiente. Se observa para la falla transformante un offset de 85 km
entre las dorsales.
Fallas Transformantes
Serpentinización
El manto constituye 70% de la masa total del planeta. Se extiende
2900 km entre la corteza y el núcleo. Los primeros 400km esta el
manto contiene una mezcla de minerales como olivina. Esta mezcla
se conoce como peridotita.
La olivina esta constituida por una red de silicio y átomos de
oxigeno (silicato) en cual se encuentran átomos de magnesio y hiero:
(Mg,Fe)2SiO4
Las peridotitas contienen bajas cantidades de silicatos de Mg-Fe,
llamados piroxenos y oxidos de Cr (cromo) y Al (aluminio),
llamados espínelas.
Cuando la peridotita esta completamente
serpentinizata se conoce como serpentinita
La corteza oceánica es delgada y se forma en la dorsal. En los
océanos con velocidad de spreading baja, el spreading esta
acompañado por fallas amplias de extensión que cortan la corteza y
traen hacia la superficie las capas mas superficiales del manto. En
unas regiones del Atlántico, estas fallas tienen un off-set bastante
grande que trae las peridotitas en el fondo oceanico.
Cuando el agua penetra la corteza por medio de las fracturas, fisuras,
fallas, reacciona con la olivina (peridotita) y forma serpentinita.. El
proceso se conoce como serpentinización.
Serpentinización
Datos de multibeam en la
zona de trinchera en
Costa Rica. Se observan
muy bien las fractura en la
placa oceánica. En el
inset, derecha arriba se
observan las anomalías
magnéticas. En la parte
del shelf continental se
observan las regiones con
altas
anomalías
magnéticas
que
se
consideran como una
imagen de la presencia de
la serpentinita en la cuna
del manto.
Bending-related faulting and mantle serpentinization at the Middle America trench. C. R. Ranero, J. Phipps Morgan, K.
McIntosh and C. Reichert, Nature 425, 367-373(25 September 2003), doi:10.1038/nature01961
Serpentinización
Modelo tectónico para el sur
de México que muestra las
áreas en cual podemos
encontrar
proceso
de
serpentinización. Para mas
información
consultar
el
articulo:
Manea, M., and Manea, V.C., 2007. On the origin of El
Chichon volcano and subduction of Tehuantepec Ridge:
a geodynamical perspective., 25th Anniversary of the El
Chichón eruption, JVGR, accepted