La litosfera oceánica

1. La litosfera oceánica -La estructura de las dorsales oceánicas-Fallas transformantes -Serpentinización -Variación del Flujo de Calor 4-09-2012

2. 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)

3. La litosfera oceánica Estructura de la litosfera oceánica Estructura de la litosfera continental Keary and Vine (1996).

4. 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.

5. La estructura de las dorsales oceánicas La edad de del fondo oceánico

6. 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)

7. 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).

8. La estructura de las dorsales oceánicas

9. La estructura de las dorsales oceánicas

10. 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)

11. 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.

12. La estructura de las dorsales oceánicas Como se forman las ofiolitas

13. La estructura de las dorsales oceánicas Pillow- lavas

14. 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.

15. 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.

16. La estructura de las dorsales oceánicas Gabro

17. La estructura de las dorsales oceánicas Ultramafic Cumulates: Se encuentran debajo de la capa mas máfica y están marcando la transición hacia el manto

18. La estructura de las dorsales oceánicas Metamorphic Sole: Rocas metamórficas que se encuentra en la base de la secuencia ofiolitica en el continente.

19. La estructura de las dorsales oceánicas

20. La estructura de las dorsales oceánicas ¡La velocidad de spreading juega un papel importante en la topografía de las dorsales! Lento (La dorsal Atlántica) <5cm/año Hay un valle central importante La dorsal es áspera Rápido (La dorsal Pacifica) 9cm/año No hay un valle central La dorsal es suave

21. 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.

22. 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

23. 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)

24. 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)

25. 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

26. 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.

27. 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.

28. 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)

29. 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)

30. 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.

31. 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.

32. Fallas Transformantes

33. 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. 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. Cuando la peridotita esta completamente serpentinizata se conoce como serpentinita

34. 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

35. 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