OCEANOGRAFÍA GEOLÓGICA

 OCEANOGRAFÍA GEOLÓGICA

 

NUESTRO planeta, cuya edad es de alrededor de 5 000 millones de años, ha estado sometido a constantes cambios, a lo que se denomina Dinámica de la Tierra o Geodinámica. Algunos de estos fenómenos pueden ser observados por el hombre, pues ocurren con rapidez, como un alud de nieve, un huracán, un ciclón, un terremoto o una erupción volcánica; sin embargo, en su mayor parte suceden con tanta lentitud que el tiempo de vida de un hombre, e incluso el de muchas generaciones, no bastarían para poder apreciarlos. Los procesos actuales de la corteza terrestre son, dentro de ciertos límites, los mismos que se han generado durante cientos de millones de años.

La forma y la estructura terrestre no son inmutables; ambas se transforman continuamente debido a la acción de distintos fenómenos geológicos, que se presentan ya sea a corto plazo, como un terremoto, o a través de un permanente proceso de evolución.

A lo largo del tiempo, la forma de la Tierra ha sido definida de diferente manera por los científicos. Primero se consideró que se trataba de una esfera de aproximadamente 13 000 kilómetros de diámetro, pero después con el apoyo de técnicas más refinadas, se llegó a la conclusión de que era un esferoide, aplanado, como consecuencia de los abultamientos ecuatoriales causados por la rotación de la Tierra, de tal manera que el diámetro ecuatorial calculado en 12 756 kilómetros es 42 kilómetros más grande que el polar, que es de 12 714 kilómetros.

Figura 1. Dimensiones de la Tierra.

A partir de las observaciones realizadas desde satélites se descubrieron dos depresiones en el hemisferio Norte, las cuales dan a nuestro planeta la forma de una pera. Los científicos han coincidido en que éste es geoide, por cuanto de que su forma no corresponde totalmente a la de una figura geométrica determinada.

Las investigaciones en torno a la detección de terremotos han revelado que la Tierra está integrada por una serie de capas sobrepuestas concéntricamente que van del centro a la superficie. La más externa, denominada corteza sólida o litósfera, tiene un grosor promedio de 35 kilómetros y está en contacto con la capa gaseosa (atmósfera) y con la capa líquida (hidrósfera). Probablemente la litósfera fue continua en un principio; en la actualidad se encuentra interrumpida por los continentes.

Dentro de la litósfera hay tres capas conocidas con el nombre de manto, cuyo grosor total es de 2 865 kilómetros y las cuales se componen de materiales metálicos que decrecen conforme se acercan a la superficie.

Debajo del manto se localizan otras tres capas que forman el centro, núcleo central o nife, de 3 473 kilómetros y conformado principalmente por níquel y hierro; su capa más interna es sólida y se encuentra rodeada por una capa líquida y homogénea.

La corteza terrestre o litósfera, que tiene una función estructural, puede diferenciarse en dos tipos: corteza continental, que es más gruesa, alcanza hasta 35 kilómetros y está formada sobre todo por rocas de tipo granítico, y corteza oceánica, más delgada, de 5 kilómetros de ancho y constituida por rocas basálticas de alta densidad y colores oscuros.

Los materiales rocosos de la corteza se pueden clasificar en ígneos, sedimentarios y metamórficos.

Los ígneos formaron la corteza original de la Tierra; provienen de rocas que fueron derretidas por el fuego y que, al enfriarse, dieron origen a la roca sólida, como el granito, muy común en la corteza continental; el basalto, en la oceánica, y la andesita, abundante en las islas oceánicas y en las montañas. Al material ígneo derretido se le denomina magma.

La corteza ígnea es transformable, pues se halla expuesta a la continua acción de agentes físicos y químicos. Por ejemplo, las corrientes de agua y la fuerza de los vientos son capaces de descomponerla y desintegrarla, en forma tal que llega a deslizarse hacia parajes más bajos provocando la llamada sedimentación, que es más intensa en los lagos, pantanos, lagunas, desembocadura de los ríos y en el fondo de los mares. Cuando dichos restos se solidifican o consolidan, adquieren una consistencia de verdaderas rocas a las cuales se denomina sedimentarias. Por cierto, algunas de ellas no llegan a consolidarse totalmente, y quedan por ello en forma de arena y fango.

Si se encuentran sujetas a altas temperaturas, a presiones o a ciertos fluidos subterráneos químicamente activos, tanto la corteza ígnea como la sedimentaria pueden transformarse en material metamórfico (es decir, la roca original se transforma). Existe un proceso que afecta a los tres tipos de roca: con el tiempo y de acuerdo con las condiciones que las rodean, puede cambiar de un tipo a otro.

La corteza continental está formada por las partes emergidas de la litósfera, que constituyen los continentes y las islas, mientras que la corteza oceánica está cubierta por el agua de los océanos y mares. El fondo oceánico está conformado principalmente por rocas ígneas basálticas, sobre las cuales se encuentra una capa de sedimentarias, que pueden o no estar consolidadas.

 

Figura 2. Ciclo de las rocas.

Todas las rocas ígneas basálticas están formadas por elementos y compuestos químicos llamados minerales como el cuarzo, los fosfatos, el manganeso, el oro, el yeso, la arcilla, el diamante y la calcita, entre otros. Además de minerales, las rocas sedimentarias pueden contener compuestos orgánicos de origen vegetal y animal como el petróleo, el gas natural, el carbón, etcétera.

Todo ese material que contiene la corteza ha sido y es de gran importancia económica, y constituye asimismo una fuente inagotable, como elemento de estudio, para la investigación científica.

La geología es la ciencia que estudia la dinámica de los cambios que ha sufrido la Tierra a través del tiempo —basándose en el análisis de las rocas y en la observación de las montañas, las planicies y las profundidades oceánicas— con el fin de explicar tanto el origen de los continentes y océanos como la diversidad de la superficie terrestre.

Cuando tales estudios se aplican al conocimiento de la corteza terrestre que está cubierta por las aguas oceánicas, se le llama oceanografía geológica o geología marina, cuyo objetivo principal es conocer la historia del planeta.

Esta disciplina puede definirse como el estudio geológico de la superficie terrestre cubierta por el agua del mar, de las islas oceánicas y de las zonas costeras y entre otras cosas se ocupa del origen de los bordes continentales, de las cuencas oceánicas y de las formaciones geológicas con ellas relacionadas; la composición, estructura, estratigrafía e historia de los sedimentos y rocas que subyacen en los océanos; los procesos de erosión, acarreo y depositación de los materiales geológicos en diversas condiciones climatológicas; y la comparación de sedimentos y medios marinos antiguos y modernos.

En un principio, los océanos cubrieron casi la totalidad de la corteza terrestre, donde se depositaron los primeros sedimentos, que eran principalmente de origen inorgánico. Durante la evolución geológica de la Tierra, el nivel del agua fue bajando hasta que cubrió únicamente, las tres cuartas partes del planeta, por lo cual quedaron al descubierto extensas zonas de tierra, es decir, los continentes e islas, donde se depositaron nuevos sedimentos.

Es razonable presuponer que el 75 por ciento de los sedimentos existentes en la actualidad en la corteza terrestre son de origen marino. Prueba de ello es que en muchas zonas terrestres se observa esta clase de sedimentos marinos antiguos.

Los sedimentos marinos, además del interés científico, tienen un creciente interés práctico, en virtud de que la humanidad utiliza cada vez más las costas y los fondos de los mares para extraer principalmente hidrocarburos; por esta razón, a los geólogos marinos se les identifica por sus actividades relacionadas con la explotación petrolera.

Estos geólogos analizan los sedimentos marinos actuales con el objeto de conocer sus características, así como los procesos en que se forman y modifican; por lo demás, dichos conocimientos se utilizan —por analogía— para estudiar los sedimentos antiguos que concentran material explotable, como el petróleo y el azufre.

Mediante el estudio de los distintos sedimentos oceánicos es posible conocer las características del ambiente en el que se produjo la sedimentación, como la topografía o forma del fondo, la profundidad y la dinámica del agua, tanto en la zona de estudio como en las áreas que la circundan. De esta manera se puede determinar la procedencia de las partículas sedimentarias, cuyo origen se encuentra en las precipitaciones químicas, en los depósitos de esqueletos o en la materia orgánica derivada de seres vivos marinos.

Los continuos cambios que ha sufrido la corteza terrestre y sus sedimentos a través de la historia del planeta se pueden interpretar estudiando la configuración de los fondos oceánicos, es decir, la topografía, que nos proporciona gran cantidad de datos acerca del pasado de la Tierra y de las particularidades que presenta en la actualidad.

A partir de tales estudios se elaboran mapas —llamados paleogeográficos— de la geografía de épocas antiguas en los que se muestra la manera en que la tierra y el mar se encontraban delimitados en un determinado momento de la historia geológica.

Para trazar los mapas paleogeográficos se utilizan los resultados del estudio de los sedimentos marinos. Uno de los primeros factores a tomarse en cuenta para ello es la batimetría; esto es, la profundidad que tuvieron los fondos marinos en otra época. Así, un periodo determinado de tiempo se puede reconstruir mediante el estudio de los restos animales o vegetales que han podido conservarse durante un lapso suficientemente largo. Dichos restos reciben el nombre de fósiles.

Como resultado de los estudios que se hacen empleando métodos radiactivos para determinar las edades de las rocas y de los fósiles que se encuentran en ellas, se han podido establecer las posibles eras por las que ha pasado nuestro planeta, así como la duración de las mismas, que se mide en millones de años. Los geólogos dividen la escala del tiempo geológico en cinco eras:

La Azoica, en donde se sitúa a las rocas más antiguas y cuya posible duración fue de 3 000 a 3 300 millones de años; en ella no se encuentran indicios de vida.

La Precámbrica, de aproximadamente 1 500 millones de años de duración. En esta era se hallaron los primeros materiales de probable origen orgánico y que, por tanto, son signos de la existencia de vida.

La Paleozoica, que abarcó de 300 a 500 millones de años de duración caracterizada por haberse iniciado la formación de la estructura actual de los continentes; contiene a representantes muy peculiares de diferentes grupos vegetales y animales.

La Mesozoica, de 130 a 150 millones de años de duración, en cuyo transcurso los mares avanzaron y retrocedieron sobre los continentes. Ha sido llamada también Era de los reptiles, tanto por el número como por el gran tamaño que alcanzaron entonces dichos animales.

La Cenozoica, considerada la de más corta existencia, pues duró de 60 a 75 millones de años. Durante esta etapa, el relieve terrestre adquirió su aspecto actual. Asimismo, en ella apareció y se desarrolló el hombre.

El comienzo y la terminación de las eras geológicas no han sido fijados arbitrariamente, puesto que se hicieron coincidir con acontecimientos geológicos y biológicos de importancia, mismos que se han presentado a lo largo de la historia de la Tierra.

Para efectuar una reconstrucción paleogeográfica es fundamental conocer los datos sobre los climas antiguos, cuyas variaciones se pueden suponer comparando la distribución de la flora y fauna del pasado con la del presente, pues tal distribución es ocasionada precisamente por el efecto de los diferentes climas. Por ejemplo, es fácil distinguir los fósiles representativos de los polos y los trópicos; sin embargo, es difícil hacerlo cuando se trata de fósiles situados en áreas con leves y locales variaciones de clima. A estos estudios se les denomina paleoclimáticos.

Se le llama paleontología a la ciencia que estudia los restos de organismos animales o vegetales conservados por un tiempo largo dentro de las rocas sedimentarias de nuestro globo. Esta ciencia guarda estrecha relación con la geología y la biología.

Figura 3. Fósiles de animales marinos.

Gracias a los avances de los estudios paleogeográficos, paleoclimáticos y paleontológicos se ha ido aclarando el conocimiento acerca de la evolución de la Tierra. Pero, a pesar de estos adelantos, los científicos siguen divididos en dos grupos en lo que se refiere a la explicación del origen de los continentes y de los fondos marinos actuales.

Uno de los grupos sostiene que, tomando en cuenta la forma actual de la superficie terrestre, los océanos se formaron debido a un hundimiento gradual de la Tierra que trajo aparejada una elevación compensatoria en los bordes de la zona hundida.

El otro grupo defiende la teoría de la traslación o migración de los Continentes, llamada también teoría de la deriva continental, que se inició con las observaciones del naturalista británico Francis Bacon en 1620. Este científico, creía que la forma peculiar que presentan los continentes a ambos lados del Atlántico no se debía a una mera coincidencia; es decir, Bacon supuso que tanto el continente americano como el europeo formaron parte de una masa continental originaria que se fragmentó.

La teoría de la deriva continental se basa en la semejanza que muchas costas presentan en los lados opuestos de los océanos, de tal manera que podrían embonar unos con otros como las piezas de un rompecabezas. Esta tesis fue presentada en 1910, por F. B. Taylor en Estados Unidos. Sin embargo, debe considerarse al geofísico alemán Alfred Wegener como al creador de esta hipótesis pues en 1912 la dio a conocer mas ampliamente en su obra El origen de los continentes y océanos .

Desde su inicio, esta teoría provocó serias discusiones entre los científicos, sobre todo por los argumentos que Wegener utilizaba para explicarla. En la actualidad, la teoría de la deriva continental gana cada vez más adeptos, en virtud de que los geofísicos descubrieron que los campos magnéticos de los estratos terrestres más antiguos no están en un eje Norte-Sur, lo cual explica que, al desplazarse, las masas de tierra hayan girado lentamente sobre el eje ecuatorial, separándose los continentes con la forma que actualmente presentan. Asimismo otros estudios realizados por algunos biólogos, encontraron un gran parecido entre la flora y la fauna de la América del Sur y de África, lo que favorece a esta teoría.

La teoría de la deriva continental sostiene que la historia de la Tierra ha pasado por cuatro fases. En la primera, se supone que las masas continentales estaban unidas formando un solo continente —o protocontinente —, al que se le llamó Pangea y que posiblemente existió hasta hace 200 millones de años.

En la segunda fase, hace 135 millones de años, se cree que la zona norte y la sur empezaron a separarse, por razones desconocidas, formando dos grandes bloques continentales, el Gondwana situado en el Sur y constituido por Sudamérica, África, Madagascar, India, Australia y la Antártida; y Laurasia, al Norte, formado por América del Norte, Groenlandia, Europa y Asia.

En la tercera fase, hace 65 millones de años se supone un desplazamiento hacia el Norte de la mayor parte de los continentes, con excepción de la Antártida, que lo hizo hacia el Sur, y de América, que se movió hacia el Oeste.

Por último, se asegura que en la cuarta fase los continentes alcanzaron sus actuales posiciones. En este caso se considera que la formación de las montañas se debió al replegamiento de la corteza de los bloques continentales, originado a su vez por la fricción ocurrida al desplazarse ésta sobre el material que se encuentra debajo de la corteza.

Existe la predicción de que durante 50 millones de años América continuará desplazándose hacia el Oeste y Eurasia hacia el Este.

Figura 4. Fases de la deriva continental.

Según los geólogos contemporáneos, este desplazamiento se debe a que la litósfera, que se fractura fácilmente, se encuentra asentada sobre la primera capa del manto, la cual tiene una consistencia fluida debido a sus altas temperaturas. Esto permitió que la litósfera se dividiera en 6 placas tectónicas, que se han movido independientemente, ya sea de manera paralela o por choque entre sí, lo cual hace que se desplace una por debajo de otra; a este fenómeno se le conoce como tectónica de placas.

Dichos estudios que tratan de explicar la historia de la Tierra pertenecen a la geofísica, rama de la geología que ha alcanzado un desarrollo considerable en el campo marino, sobre todo por el avance —logrado en los últimos 50 años— de técnicas como la sismología, la gravimetría (medición de la gravedad) y el geomagnetismo (estudio del magnetismo terrestre).

La utilidad de la geología marina se amplía cada vez más, pues aparte de la información científica, proporciona otros datos que dan la pauta para aprovechar recursos marinos como los hidrocarburos y los aceites minerales combustibles. Un dato interesante es que estos recursos provienen de organismos muertos que se depositaron con los sedimentos en los fondos someros de los mares hace millones de años.

La oceanografía geológica o geología marina no es una ciencia puramente teórica o especulativa; por lo contrario, tiene una aplicación directa en un gran número de actividades humanas. Gracias a esta ciencia el hombre puede conocer la potencialidad de los recursos geológicos del mar y aprovecharlos de manera racional para su beneficio

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