Entornos Virtuales de Capacitación – Curso Virtual “la historia de la Tierra y la Tectónica de Placas”

CLASE 4- LA TECTÓNICA DE PLACAS

Las placas se mueven ¿Por qué? ¿Cómo lo hacen?

Que los continentes se mueven, es algo que no se discute en el ámbito de las Ciencias de la Tierra.

Haciendo una pequeña reseña, recordamos que los argumentos al respecto son firmes, y, se suman

a las primeras pruebas presentadas por Alfred Wegener. El precursor de la teoría de la deriva

continental quien presento muchas evidencias al respecto: similitud de contornos de continentes,

coincidencia en restos fósiles, etc. Sin embargo, Wegener no pudo terminar de aclarar muchas de

las dudas que existían al respecto a comienzos del siglo XX. En parte por su prematura muerte, y

también porque la tecnología del momento no permitía llegar a hacer algunas mediciones y tomar

datos que se requerían.

Fue el gran geólogo canadiense Tuzo Wilson (al cual nos referimos en la clase anterior, al tratar el

“ciclo de Wilson”), quien pudo, en gran parte, aclarar esos puntos oscuros de la propuesta del

geólogo alemán. La teoría que Wilson enunció es la conocida como tectónica de placas

A manera de resumen y de propuesta para el aula, se les propone leer la actividad que se adjunta en

el archivo 91 spanish pdf .Esta actividad está tomada del sitio http://www.earthlearningidea.com .

En el mismo, encontrarán numerosas propuestas de aula para trabajar con Ciencias de la Tierra, Si

bien está en ingles, si clickean la bandera argentina, podrán acceder a muchas actividades

traducidas (http://www.earthlearningidea.com/Indices/contents_Spanish.html). Los invitamos a

recorrer la página y ver las propuestas publicadas. Pueden ser de gran utilidad, aunque siempre es

bueno contextualizarlas, y, si luego de su análisis es necesario, modificarlas con aportes propios o

de colegas.

ACTIVIDAD 1:

A partir de la lectura de la propuesta presentada, se les solicita que la reformulen para ponerla en

práctica en un 5° año de la escuela secundaria de la Provincia de Buenos Aires, en la materia

Ciencias de la Tierra. Indiquen como la adaptarían para el uso en una de sus aulas, que le

agregarían, que modificarían, que aportes proponen, etc.

El motor de las placas

La propuesta de Wilson fue revolucionaria, pero aun actualmnete no queda claro cuál es la causa de

ese movimiento, o que fuerza o fuerzas, pueden ser tan grandes como para poder desplazar

continentes enteros o enormes fondos oceánicos. Incluso, hasta es difícil pensar en una fuerza tal

que mueva a las placas más pequeñas.

Las discusiones que generó esta teoría desde su anuncio hasta hoy entre los geólogos están en

plena vigencia, y si bien existen algunas propuestas, aun no está claro el proceso completo. Los

invitamos a sumarse a esta discusión y, a llevar la misma a las aulas.

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Para poder comprender mejor este la teoría de Wilson sobre la tectónica de placas, es necesario

conocer algunos principios básicos de como es el interior de la Tierra, y como se comportan los

materiales allí.

El interior de la Tierra

Para estudiar y comprender como está constituida la Tierra en su interior, se parte de su análisis con

dos criterios diferentes: la composición de las capas del interior terrestre y las propiedades físicas de

esas capas

Capas según su composición química (modelo estático)

Teniendo en cuenta la composición, se reconocen tres capas: Corteza terrestre, manto y núcleo.

Puede parecer muy sencillo decirlo así, pero a la vez, se ve dificultada la comprensión de esta

propuesta, por el enorme tamaño de la Tierra, y porque apenas se conoce la primera de las

capas (se estima que en poco tiempo, se lograra atravesar con una perforación la corteza). Para

facilitar su comprensión, a manera de propuesta didáctica, nos permitimos recurrir a un modelo

analógico y sibarita: el exquisito bombón escocés. Este postre consta de una delgada capa de

chocolate como cobertura, helado de crema u otro gusto en su interior, y en el centro dulce de leche

puro (no helado). Esta composición puede representar al interior de nuestro planeta.

EL chocolate, es sólido, y forma una capa muy delgada en comparación con el resto del postre. Así

es la corteza terrestre. Extremadamente delgada (en comparación con el resto), con un promedio

de 35 a 40 km de espesor. Volviendo al chocolate, su espesor no es igual en todo el postre, ya que

hay sectores del mismo con una capa más delgada y otros lugares más gruesos (quizás por

variables como la temperatura del chocolate, la forma en que se sumerge el postre en el baño, etc.).

La Tierra, por su parte, posee sectores de corteza muy delgada, de unos 7 km, que corresponden a

la corteza oceánica (Nótese la variación de 35-40 km a 7 km). Por su parte, los sectores de corteza

continental pueden llegar a los 70 km de espesor (Nótese la variación de 70 km a 7 km). También

son diferentes las rocas que la forman: rocas basálticas en la corteza oceánica, y rocas

principalmente graníticas en la corteza continental. Cada tipo de roca posee diferente composición

química, lo que les da distantes densidades a cada una, y a la corteza que forman.

Pasemos al helado que está debajo del chocolate. Es sólido (en realidad semisólido, es una sistema

coloidal, una espuma de grasa y aire con cristales de hielo) y ocupa la mayor parte del postre. La

misma ubicación tiene la capa conocida como manto (ocupa el 82% del interior terrestre). Es sólida

(aunque existan zonas semisólidas) y su densidad y composición química varían en especial a

medida que aumenta la profundidad.

En el centro del planeta, también sólido, está el núcleo terrestre (formado principalmente por hierro y

níquel). Aquí termina la analogía con nuestro postre.

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Capas según sus propiedades físicas (modelo dinámico)

Teniendo en cuenta este criterio, podemos reconocer cinco capas en el interior terrestre: litósfera,

astenósfera, mesósfera, núcleo externo y núcleo interno. Para poder comprender la teoría de la

tectónica de placas, nos referiremos, principalmente, a las dos primeras capas.

La litosfera (esfera solida o esfera de roca) y la astenósfera (esfera débil), se corresponden con la

corteza y el sector superior del manto. Son rígidas y de relativa baja temperatura. La litosfera, de

unos 100 km de espesor promedio (puede llegar a los 250 km), es más gruesa en los continentes, y

considerablemente más delgada debajo de los océanos. Las rocas que la forman son solidas, pero

aumentan su ductilidad, junto con la profundidad. Debajo de ella, la astenósfera, se comporta de

manera plástica, y posee en su parte superior, porciones de roca fundida (como consecuencia de la

presión y la temperatura). Esto permite que la litósfera sea capaz de moverse con independencia de

la astenósfera.

La mesósfera, por debajo de la astenósfera, está sometida a temperaturas y presiones enormes.

Sus rocas, muy calientes, pueden fluir, pero la presión es tan alta que se contrarrestan los efectos de

la temperatura y se vuelven muy resistentes. El manto externo, es una capa líquida de más de

2.200 km de espesor, con gran contenido de hierro. El núcleo interno, sólido debido a la gran presión

que soporta, posee unos 1200 km de espesor.

Figura:

En la figura se observan las capas de la Tierra analizadas tanto desde su composición química (izq)

como desde su comportamiento físico (derecha). Obsérvese que entre capa y capa, se desarrollan

zonas de transición o discontinuidad.

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ACTIVIDAD 2:

Se presentó un modelo analógico (el del bombón escocés), para introducir y analizar como es el

interior de la Tierra. Les proponemos ahora que sean ustedes los que propongan un modelo

analógico para trabajar el tema con el criterio físico (cinco capas) con sus alumnos.

¿Qué dice la teoría de la tectónica de placas?

Ya tenemos una idea de cómo es el interior de la Tierra. A partir de ello, vamos a analizar mejor las

ideas de Wilson.

La astenosfera es una capa que se encuentra a altas temperaturas. También hay altas temperaturas

en las capas más profundas (manto o mesósfera, según qué criterio se utilice para estudiarla). Así,

las diferencias de temperatura y densidad existentes en los materiales de las capas, hace que unas

“pesen menos” y puedan ascender por un mecanismo de convección. Al ascender, la temperatura

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disminuye y se modifica la densidad, por lo cual, los materiales descienden, ´para volver a calentarse

y reiniciar el ciclo. Este fenómeno se conoce como “corrientes de convección“ o “corrientes

convectivas”, siendo al parecer, el principal “motor” que, a manera de rodillos gigantes, mueven a

las placas que están por encima.

John Tuzo Wilson también indico que el manto, si bien es sólido, posee gran plasticidad, y de

deforma sin romperse (por lo que se dice que es muy dúctil), aun bajo el efecto de las altísimas

temperaturas del manto inferior. En esas profundidades, algunas enormes masas de rocas, llegan a

fundirse parcialmente, y ascienden por el manto produciendo unas corrientes ascendentes

conocidas como “plumas de calor” o “penachos”, llegando en algunos casos ala litósfera, siendo

una de las causas de la ruptura de las placas.

Por el contario, en las zonas de fosas oceánicas, donde las placas se hunden, la litósfera fría se

introduce en el manto, dando lugar a corrientes descendentes que pueden llegar a la base del

manto.

Así, la suma de estos fenómenos, constituye según la tectónica de placas, la causa del movimiento

de las mismas.

La siguiente figura muestra estos fenómenos.

A continuación, mostramos las diferentes placas existentes en el planeta.

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ACTIVIDAD: Un modelo para el aula

Este mecanismo puede resultar de difícil comprensión para nuestros estudiantes. Les proponemos a

continuación un modelo sencillo para desarrollar este contenido a partir de una actividad de

laboratorio.

Se necesita un vaso de precipitado mediano a grande (puede ser una jarra de café u otro recipiente

termorresistente), aceite de cocina (para que cubra unas ¾ partes del recipiente), un cartucho de

tinta de lapicera fuente, un mechero y un trípode o soporte.

Coloque el aceite en el vaso aproximadamente hasta sus 3/4 partes. Pinche el cartucho de tinta y

vierta la misma en el aceite en forma de gotas. Las mismas se separarán del aceite y se irán al fondo

del vaso/recipiente. Lentamente caliente al mismo ¿qué observa? ¿qué ocurre con las gotas de

tinta?

¿Qué preguntas le haría a sus alumnos antes/después de esta ilustración?

Son muchos los modelos que se pueden utilizar para trabajar el tema en un laboratorio, incluso con

otros materiales. Un ejemplo actual son las lámparas de lava, cuyo movimiento es muy similar al de

las corrientes convectivas.

Foto de lámpara de lava.

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¿Las corrientes convectivas pueden mover placas tan grandes?

Desde que se propuso la teoría aparecieron algunas dudas acerca de si la convección era suficiente

para desplazar placas de tamaños tan grandes como, por ejemplo, la sudamericana. Las plumas o

penachos podrían ayudar, pero son fenómenos aislados y esporádicos.

Así, se propuso una nueva idea complementaria: la fuerza de la gravedad. De manera similar a lo

que ocurre con una sábana de cama, que al tirar de la misma para ajustarla la colchón, arrastra al

cubrecamas, o un mantel que se engancha en un comensal y arrastra platos y vasos, las placas al

hundirse, se “llevan puesto” al resto de los materiales.

Para finalizar esta clase, le proponemos la siguiente actividad.

ACTIVIDAD: En esta clase hemos intentado proponer el uso de algunas representaciones. El uso

de analogías entendemos que resulta muy útil al enseñar Ciencias de la Tierra, al igual que en otras

Ciencias. Les pedimos que:

Recurran al Diseño Curricular de la Provincia de Buenos Aires (se encuentra en el abc ), donde en el

área de Ciencias Naturales, se hace referencia al uso de modelos como recomendación didáctica. A

partir de su lectura, realicen una breve descripción de lo que allí se propone.

Se recomienda la lectura del el artículo “La utilización de modelos experimentales en Cs Naturales y

geología “de Revista Didáctica, disponible en los recursos de la clase. Luego de su lectura les

solicitamos que indiquen:

a) ¿Cuáles son las ventajas y desventajas del uso de modelos en Ciencias de la Tierra?

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b) ¿Qué recomendaciones tendrían en cuenta para que el/los modelos utilizados sean de utilidad

para la clase?

c) A partir de lo expuesto en el texto, y tomando el modelo de las corrientes convectivas del

aceite y la tinta, analicen que puede aportar ese trabajo de laboratorio, que obstáculos

ayudaría a franquear, y que modificación le harían para mejorarlo y sacarle mayor provecho.

Les pedimos que justifiquen sus decisiones.

Muchas gracias.