Procesos geológicos
Se llama orogénesis al proceso geológico mediante el cual la corteza terrestre se acorta y pliega en un área alargada producto de un empuje.1Normalmente las orogenias son acompañadas por la formación decabalgamientos y plegamientos.2 La palabra "orogénesis" proviene delidioma griego (oros significa "montaña" y génesis significa "creación" u "origen"),3 y es el mecanismo principal mediante el cual las cordilleras se forman en los continentes. Los orogenos o cordilleras se crean cuando una placa tectónica con corteza continental es "arrugada" y empujada hacia arriba. Todo esto implica una gran cantidad de procesos geológicos que en conjunto se llaman orogénesis.4 5
Comúnmente la orogénesis produce estructuras alargadas y levemente arqueadas que se conocen como cinturones orogénicos. Los cinturones orogénicos consisten generalmente de lonjas elongadas y paralelas de roca de características similares en todo su largo. Los cinturones orogénicos están asociados a zonas de subducción, las cuales que consumen corteza terrestre y producen volcanes.6
La altura topográfica de cordilleras orogénicas está relacionado con el principio de isostasia,7 que es el balance de la fuerza gravitacionalsobre la cordillera (compuesta normalmente de material de corteza continental relativamente ligero) y las fuerzas involucradas en la flotabilidad de la corillera que descansa sobre el denso manto.
Los procesos orogénicos (del griego oros, «montaña») son aquellos que han actuado y actúan sobre la corteza terrestre, deformándola; tal sería el caso de los pliegues, fallas y cordilleras. Corresponde, pues, a la orogenia el estudio de las causas de los movimientos tectónicos que han dado lugar a la formación de los sistemas montañosos y, en consecuencia, el de todos los movimientos internos que afectan a la superficie terrestre. Así, mientras que la búsqueda de explicaciones satisfactorias sobre el origen de estas fuerzas corresponde a la orogénesis, el estudio de los procesos por los que han surgido las montañas entra en el campo de la tectogénesis.
Tanto geofísicos como geólogos han formulado numerosas hipótesis a lo largo de la historia de la ciencia para responder a las numerosas incógnitas planteadas.
Tanto geofísicos como geólogos han formulado numerosas hipótesis a lo largo de la historia de la ciencia para responder a las numerosas incógnitas planteadas.
L. de Buch y Hutton desarrollaron la teoría de los cráteres elevados, en la que se suponía que las lavas, junto con los gases procedentes de las zonas profundas de la tierra, ejercían la presión suficiente como para abrirse paso entre los sedimentos, creando de esta manera grandes macizos de carácter cristalino. En 1852, L. Elie de Beaumont formuló la teoría de la contracción, que gozó de gran credibilidad hasta principios del siglo XX, y que postulaba un enfriamiento progresivo del centro de la Tierra, el núcleo, seguido de la subsiguiente contracción de la corteza.
A finales de los años treinta, A. Holmes desarrolló la teoría de las corrientes de convección, en la que supuso que el calentamiento de la parte del manto que se encuentra en contacto inmediato con el núcleo provocaría la aparición de corrientes circulares o de convección, de tendencia ascendente, a la vez que las partes del manto más frías se desplazarían en dirección al núcleo, en un ciclo incesante.
A finales de los años treinta, A. Holmes desarrolló la teoría de las corrientes de convección, en la que supuso que el calentamiento de la parte del manto que se encuentra en contacto inmediato con el núcleo provocaría la aparición de corrientes circulares o de convección, de tendencia ascendente, a la vez que las partes del manto más frías se desplazarían en dirección al núcleo, en un ciclo incesante.
M. Matschinsky propuso en 1950 la teoría de la expansión, en la que consideraba que el aumento de la temperatura del núcleo, tras el enfriamiento de la corteza, provocó la dilatación de aquél y, en consecuencia, la expansión de las capas subcorticales, situadas bajo la corteza, y la alteración del equilibrio isostático. Este proceso sería compensado en cierta forma por la orogénesis.
La obra «El origen de los continentes y de los océanos» fue publicada en 1915 por A. Wegener y en ella el científico alemán planteaba la hipótesis de que Europa, Asia, Africa, América y la Antártida constituyeran en tiempos remotos un único y gran continente, Pangea, el cual se habría ido posteriormente fraccionando; al mismo tiempo, las partes resultantes experimentarían un desplazamiento. Son muchas las evidencias que apoyan dicha teoría; entre ellas, la de la correspondencia geométrica entre los bloques continentales, la existencia de restos fósiles animales como el Lystrosauríus en varios continentes, la correspondencia de estructuras geológicas, etc. La polémica que suscitó esta teoría fue muy grande y la búsqueda de argumentos en pro o en contra de la misma estimuló sin duda de forma notable el estudio de diferentes ramas de la geología.
La realización de un gran número de investigaciones interdisciplinarias ha permitido elaborar un modelo único. Las similitudes de diferentes zonas orogénicas en varios continentes, el paralelismo de los estratos y la distribución geográfica de especies animales y vegetales posibilitaron la formulación de una hipótesis que propugnaba el desplazamiento de los continentes: la teoría de la tectónica de placas. Esta se fundamenta en la existencia de siete grandes placas móviles que formarían los continentes, así como también la corteza oceánica. A diferencia de la argumentación defendida por quienes apoyaban la tesis continental, los bloques que se mueven sobre un manto viscoso no serían masas continentales sino placas litosféricas, y sus márgenes coincidirían con los cinturones sísmicos, en los que se desarrollan los movimientos diferenciales. El comportamiento de las placas es rígido, pero en los márgenes de las mismas correspondientes a las dorsales oceánicas es aportado nuevo material procedente del manto, de manera que se produce una expansión continua de los océanos y una separación de los continentes que se hallan a ambos lados de las dorsales.
La obra «El origen de los continentes y de los océanos» fue publicada en 1915 por A. Wegener y en ella el científico alemán planteaba la hipótesis de que Europa, Asia, Africa, América y la Antártida constituyeran en tiempos remotos un único y gran continente, Pangea, el cual se habría ido posteriormente fraccionando; al mismo tiempo, las partes resultantes experimentarían un desplazamiento. Son muchas las evidencias que apoyan dicha teoría; entre ellas, la de la correspondencia geométrica entre los bloques continentales, la existencia de restos fósiles animales como el Lystrosauríus en varios continentes, la correspondencia de estructuras geológicas, etc. La polémica que suscitó esta teoría fue muy grande y la búsqueda de argumentos en pro o en contra de la misma estimuló sin duda de forma notable el estudio de diferentes ramas de la geología.
La realización de un gran número de investigaciones interdisciplinarias ha permitido elaborar un modelo único. Las similitudes de diferentes zonas orogénicas en varios continentes, el paralelismo de los estratos y la distribución geográfica de especies animales y vegetales posibilitaron la formulación de una hipótesis que propugnaba el desplazamiento de los continentes: la teoría de la tectónica de placas. Esta se fundamenta en la existencia de siete grandes placas móviles que formarían los continentes, así como también la corteza oceánica. A diferencia de la argumentación defendida por quienes apoyaban la tesis continental, los bloques que se mueven sobre un manto viscoso no serían masas continentales sino placas litosféricas, y sus márgenes coincidirían con los cinturones sísmicos, en los que se desarrollan los movimientos diferenciales. El comportamiento de las placas es rígido, pero en los márgenes de las mismas correspondientes a las dorsales oceánicas es aportado nuevo material procedente del manto, de manera que se produce una expansión continua de los océanos y una separación de los continentes que se hallan a ambos lados de las dorsales.
La tectónica de placas representa, por tanto, un modelo dinámico que explica de forma simultánea la expansión oceánica, la actividad tectónica y la deriva continental.
La orogénesis es la formación o rejuvenecimiento de un orógeno (una cadena montañosa) causada por la deformación compresiva de regiones más o menos extensas de litosfera continental, produciéndose un engrosamiento cortical y sufriendo los materiales diversasdeformaciones tectónicas de carácter compresivo, incluido plegamiento, fallamiento y, también, elcorrimiento de mantos. Al conjunto de procesos orogénicos que dan forma a una o variascadenas montañosas en un periodo de tiempo determinado se los denomina orogenia o etapaorogénica, que puede estar dividida en varias fases de actividad (fases orogénicas).
El problema de la interpretación de la orogénesis ha sido el mayor problema teórico de lageología desde su origen. Se trata de explicar por qué, a pesar de la continuidad de los procesos de erosión, no deja de haber en la Tierra relieves elevados y abruptos. El desarrollo y aceptación de la teoría de la tectónica de placas a partir de la década de 1960 ofreció un nuevo marco teórico para la comprensión de este enigma. Hasta entonces las diversas teorías podían en su mayoría encuadrarse dentro de un conjunto conocido como teorías del geosinclinal/orógeno. Esta denominación alude al reconocimiento, no desmentido, de que las grandes cordilleras se levantan sobre todo con materiales sedimentarios acumulados en grandes cuencas marginales a loscontinentes, a las que se llama geosinclinales (este hecho se observa precisamente en el carácter sedimentario pero deformado de las formaciones rocosas de las más altas cumbres montañosas). Lo que faltaba en esas teorías tectónicas era una explicación satisfactoria del origen de las inmensas fuerzas de compresión necesarias para convertir un geosinclinal en un orógeno.
La teoría de la tectónica de placas explica el levantamiento como un efecto derivado de la convergencia de placas litosféricas. La convergencia arranca cuando la litosfera oceánica se rompe, generalmente junto al margen continental, en el lado externo de un geosinclinal, y consiste durante mucho tiempo en la subducción de esa litosfera oceánica bajo el margen continental, para terminar frecuentemente con una fase en la que la convergencia termina, dando lugar a la colisión de dos fragmentos continentales. Cuando se alcanza la fase de colisión, los orógenos que se forman son muy extensos y abruptos, con escasa actividad volcánica; este tipo viene ejemplificado por el Himalaya o los Alpes.
Continúa habiendo debate en torno al peso relativo de cada proceso natural involucrado en laorogénesis (fuerzas tectónicas, deformación de la litosfera, erosión y transporte de sedimento,clima, magmatismo, etc) en determinar la estructura actual de los orógenos. Desde finales de los años 90, por ejemplo, se ha desarrollado la idea de que el crecimiento del orógeno y su deformación interna es sensible a la distribución superficial de la erosión, controlada por el clima, pero no existe aún un consenso sobre la relevancia de este efecto.
Tipos de orogénesis y de orógenos:
La orogénesis se produce siempre en bordes convergentes de placa, es decir, en las regiones contiguas al límite entre dos placas tectónicas cuyos desplazamientos convergen. Se reconocen dos tipos:
- Orogénesis térmica u ortotectónica: Se produce cuando una placa subduce por debajo de otra; y se llama así por la importancia de los fenómenos magmáticos, incluidos los volcánicos, que se ponen en marcha como consecuencia de la fricción entre placas en el plano de Benioff. El adjetivo «ortotectónica» alude al predominio de los desplazamientos verticales, de los que los horizontales son subsidiarios.
La litosfera que subduce es invariablemente de tipo oceánico, y arrastra y deforma los materiales acumulados en un geosinclinal, los cuáles subducen en parte con la litosfera oceánica, inyectando en el manto agua, carbonatos y otros materiales que contribuyen a mantener su estado relativamente fluido (en el límite entre las dos placas se encontrará normalmente una fosa oceánica); en la otra placa, la litosfera puede ser inicialmente oceánicao directamente continental, y de ello dependen las dos modalidades de orógenos térmicos, también denominados arcos volcánicos.
- Arcos de islas. Son archipiélagos constituidos por islas volcánicas, que tienen forma de arco y que están rodeados por su lado convexo por una fosa oceánica que marca el límite entre las dos placas. Por detrás del arco, en su cara cóncava, la propia subducciónpuede desencadenar procesos generadores de litosfera oceánica, ampliando la cuenca continental. Esa extensión de trasarco se observa por ejemplo en el mar del Japón.
Esquema ilustrativo que muestra un margen convergente de tipo oceánico-oceánico. La litosfera oceánica subduce por debajo de otra litosfera oceánica menos densa (más joven y más caliente), dando origen a un arco de islas volcánicas. Este proceso conlleva una intensa actividad sísmica.Autor: desconocido.- Cordilleras marginales. La subducción puede iniciarse cuando la compresión rompe lalitosfera oceánica junto al borde de un continente, poniendo en marcha una convergencia y una subducción que levantan una cordillera en el margen continental. El caso más típico aparece representado por los Andes (de ahí que se conozca a estos orógenoscomo orógenos de tipo andino) donde las costas de Sudamérica aparecen bordeadas por una extensa fosa oceánica, la fosa del Perú.
Esquema ilustrativo que muestra un margen convergente de tipo oceánico-continental. La litosfera oceánica subduce por debajo de la continental, dando origen a un arco volcánico continental (1, 4y 5) o cordillera marginal dentro del continente, y a un prisma de acreción (2 y 3) lleno desedimentos acumulados en la fosa oceánica. Este proceso conlleva una intensa actividad sísmica(6). Autor: desconocido.- Orogénesis mecánica, paratectónica, de colisión o de tipo himalayo: Ocurre cuando el movimiento convergente de dos placas tectónicas arrastra un fragmento continental contra otro, haciéndolos colisionar. Las fuerzas y movimientos predominantes son horizontales (paratectónicos) y de origen propiamente tectónico (mecánico), con muy pequeña participación de procesos específicamente volcánicos o, más generalmente, magmáticos.
Para que la colisión pueda llegar a producirse es preciso primero que la subducción absorba la cuenca oceánica entre dos placas continentales, lo que implica que siempre hay una fase de orogénesis térmica antes de que se produzca la colisión continental. La orogénesis detipo mecánico ha producido el relieve más importante del planeta, el formado por losHimalayas (de ahí que a estos orógenos se los denomine también orógenos de tipo himalayo) y la meseta del Tibet, que se han levantado por el choque de la placa que ahora forma la India, después de que se separara de África Oriental, con el continente eurasiático. En el proceso desapareció el mar de Tetis, del cual el mar Mediterráneo, el mar Negro y loslagos mar Caspio, mar de Aral o el Lop Nor son sus restos.
Esquema ilustrativo que muestra un margen convergente de tipo continental-continental. Lalitosfera oceánica subduce por debajo de la litosfera continental, arrastrando consigo a su propialitosfera continental, que debido a su baja densidad no puede hundirse dentro de la astenosfera. Las litosferas continentales colisionan y se repliegan la una sobre la otra, dando origen a una nueva cordillera. Este proceso conlleva una intensa actividad sísmica. Autor: desconocido.
Distribución actual:
En la actualidad, la orogénesis se concentra en dos grandes líneas o cinturones orogenéticos, que conectan entre sí el Caribe y el Sudeste asiático.
Efectos sobre el ambiente:
Las historias climática y ecológica recientes de la Tierra han sido muy influidas por las vicisitudes de la orogénesis, lo mismo que por la redistribución de las masas continentales. El levantamiento de grandes relieves modifica la circulación atmosférica, el régimen de vientos y la distribución de lahumedad, pero también la migración de especies tanto marinas como continentales. Además en las fases en que se acelera el levantamiento, se producen una meteorización y una erosión más intensas, que provocan una disminución del CO2 atmosférico.
Esto ocurre por la intensificación de la carbonatación de silicatos que la erosión somete a la intemperie; el resultado es un «secuestro» de CO2 que reduce su concentración en la atmósfera y da lugar a un enfriamiento del clima global.
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