Dorsal oceánica

En el centro de expansión de una dorsal oceánica, la profundidad del fondo marino es de aproximadamente 2600 metros (8500 pies) . ^{[ 2 ] [ 3 ]} En los flancos de la dorsal, la profundidad del fondo marino (o la altura de una ubicación en una dorsal oceánica sobre un nivel de base) está correlacionada con su edad (edad de la litosfera donde se mide la profundidad). La relación profundidad-edad puede modelarse mediante el enfriamiento de una placa litosférica ^{[ 4 ] [ 5 ]} o un semiespacio del manto. ^{[ 6 ]} Una buena aproximación es que la profundidad del fondo marino en una ubicación en una dorsal oceánica en expansión es proporcional a la raíz cuadrada de la edad del fondo marino. ^{[ 6 ]} La forma general de las dorsales resulta de la isostasia de Pratt : cerca del eje de la dorsal, hay un manto caliente y de baja densidad que sostiene la corteza oceánica. A medida que la placa oceánica se enfría, alejándose del eje de la dorsal, la litosfera del manto oceánico (la parte más fría y densa del manto que, junto con la corteza, conforma las placas oceánicas) se engrosa y su densidad aumenta. Por lo tanto, el fondo marino más antiguo se asienta sobre material más denso y es más profundo. ^{[ 4 ] [ 5 ]} 

La tasa de expansión es la velocidad a la que se ensancha una cuenca oceánica debido a la expansión del fondo marino. Estas tasas se pueden calcular mediante el mapeo de anomalías magnéticas marinas que se extienden a lo largo de las dorsales oceánicas. A medida que el basalto cristalizado extruido en el eje de una dorsal se enfría por debajo de los puntos de Curie de los óxidos de hierro-titanio correspondientes, las direcciones del campo magnético paralelas al campo magnético terrestre quedan registradas en dichos óxidos. Las orientaciones del campo preservadas en la corteza oceánica constituyen un registro de las direcciones del campo magnético terrestre a lo largo del tiempo. Dado que el campo ha invertido su dirección a intervalos conocidos a lo largo de su historia, el patrón de inversiones geomagnéticas en la corteza oceánica puede utilizarse como indicador de edad; conociendo la edad de la corteza y la distancia al eje de la dorsal, se pueden calcular las tasas de expansión. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 7 ] [ 8 ]}

Las tasas de expansión varían de aproximadamente 10 a 200  mm/año. ^{[ 2 ] [ 3 ]} Las dorsales de expansión lenta, como la Dorsal Mesoatlántica, se han extendido mucho menos (mostrando un perfil más pronunciado) que las dorsales más rápidas, como la Dorsal del Pacífico Oriental (perfil suave), para la misma cantidad de tiempo y enfriamiento y consiguiente profundización batimétrica. ^{[ 2 ]} Las dorsales de expansión lenta (menos de 40  mm/año) generalmente tienen grandes valles de rift , a veces tan anchos como 10 a 20 km (6,2 a 12,4 mi) y terreno muy accidentado en la cresta de la dorsal que puede tener un relieve de hasta 1000 m (3300 ft) . ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 9 ] [ 10 ]} Por el contrario, las dorsales de expansión rápida (más de 90 mm/año), como la Dorsal del Pacífico Oriental, carecen de valles de rift. La tasa de expansión del Océano Atlántico Norte es de ~ 25 mm/año, mientras que en la región del Pacífico es de 80–145 mm/año. ^{[ 11 ]} La tasa más alta conocida es de más de 200 mm/año en el Mioceno en la Dorsal del Pacífico Oriental. ^{[ 12 ]} Las dorsales que se expanden a tasas <20 mm/año se denominan dorsales de expansión ultralenta ^{[ 3 ] [ 13 ]} (por ejemplo, la Dorsal de Gakkel en el Océano Ártico y la Dorsal del Índico Sudoccidental ).         

El centro de expansión o eje comúnmente se conecta a una falla transformante orientada en ángulo recto con respecto al eje. Los flancos de las dorsales oceánicas están marcados en muchos lugares por las cicatrices inactivas de fallas transformantes llamadas zonas de fractura . A velocidades de expansión más rápidas, los ejes a menudo muestran centros de expansión superpuestos que carecen de fallas transformantes que los conecten. ^{[ 2 ] [ 14 ]} La profundidad del eje cambia de manera sistemática con profundidades menores entre desplazamientos como fallas transformantes y centros de expansión superpuestos que dividen el eje en segmentos. Una hipótesis para las diferentes profundidades a lo largo del eje son las variaciones en el suministro de magma al centro de expansión. ^{[ 2 ]} Las dorsales de expansión ultralenta forman segmentos de dorsal tanto magmáticos como amagmáticos (actualmente sin actividad volcánica) sin fallas transformantes. ^{[ 13 ]}

Las dorsales oceánicas exhiben vulcanismo y sismicidad activos . ^{[ 3 ]} La corteza oceánica se encuentra en un estado constante de "renovación" en las dorsales oceánicas debido a los procesos de expansión del fondo marino y tectónica de placas. El nuevo magma emerge constantemente en el fondo marino y se introduce en la corteza oceánica existente en y cerca de las grietas a lo largo de los ejes de la dorsal. Las rocas que componen la corteza debajo del fondo marino son más jóvenes a lo largo del eje de la dorsal y envejecen con la distancia creciente a ese eje. El nuevo magma de composición basáltica emerge en y cerca del eje debido a la fusión por descompresión en el manto terrestre subyacente . ^{[ 15 ]} El material sólido del manto que asciende isentrópicamente supera la temperatura del solidus y se funde.

El magma cristalizado forma una nueva corteza de basalto conocida como MORB por basalto de dorsal oceánica, y gabro debajo de ella en la corteza oceánica inferior . ^{[ 16 ]} El basalto de dorsal oceánica es un basalto toleítico y es bajo en elementos incompatibles . ^{[ 17 ] [ 18 ]} Las chimeneas hidrotermales alimentadas por calor magmático y volcánico son una característica común en los centros de expansión oceánica. ^{[ 19 ] [ 20 ]} Una característica de las dorsales elevadas son sus valores de flujo de calor relativamente altos, de alrededor de 1–10 μcal/cm ² s, ^{[ 21 ]} o aproximadamente 0,04–0,4 W/m ² .

La mayor parte de la corteza en las cuencas oceánicas tiene menos de 200 millones de años, ^{[ 22 ] [ 23 ]} lo cual es mucho más joven que los 4.54 mil millones de años de edad de la Tierra . Este hecho refleja el proceso de reciclaje de la litosfera en el manto terrestre durante la subducción . A medida que la corteza oceánica y la litosfera se alejan del eje de la dorsal, la peridotita en la litosfera del manto subyacente se enfría y se vuelve más rígida. La corteza y la peridotita relativamente rígida debajo de ella conforman la litosfera oceánica , que se encuentra sobre la astenosfera , menos rígida y viscosa . ^{[ 3 ]}

Las primeras indicaciones de que una dorsal divide la cuenca del océano Atlántico surgieron de los resultados de la expedición británica Challenger en el siglo XIX. ^{[ 43 ]} Los sondeos realizados con líneas lanzadas al fondo marino fueron analizados por los oceanógrafos Matthew Fontaine Maury y Charles Wyville Thomson y revelaron una prominente elevación en el fondo marino que se extendía a lo largo de la cuenca atlántica de norte a sur. Los ecosondas confirmaron este hallazgo a principios del siglo XX. ^{[ 44 ]}

No fue hasta después de la Segunda Guerra Mundial , cuando se exploró el fondo oceánico con mayor detalle, que se conoció la extensión total de las dorsales oceánicas. El Vema , un buque del Observatorio Terrestre Lamont-Doherty de la Universidad de Columbia , recorrió el océano Atlántico, registrando datos de ecosonda sobre la profundidad del fondo oceánico. Un equipo liderado por Marie Tharp y Bruce Heezen concluyó que existía una enorme cadena montañosa con un valle de rift en su cima, que se extendía por el centro del océano Atlántico. Los científicos la denominaron «Dorsal Mesoatlántica». Otras investigaciones demostraron que la cima de la dorsal era sísmicamente activa ^{[ 45 ]} y se encontraron lavas recientes en el valle de rift. ^{[ 46 ]} Además, el flujo de calor cortical era mayor aquí que en otras partes de la cuenca del océano Atlántico. ^{[ 47 ]}

Inicialmente, se creía que la dorsal era una característica exclusiva del océano Atlántico. Sin embargo, a medida que continuaban los estudios del fondo oceánico en todo el mundo, se descubrió que todos los océanos contienen partes del sistema de dorsales oceánicas. La expedición alemana Meteor rastreó la dorsal oceánica desde el Atlántico Sur hasta el océano Índico a principios del siglo XX. Si bien la primera sección descubierta del sistema de dorsales recorre el centro del océano Atlántico, se descubrió que la mayoría de las dorsales oceánicas se ubican lejos del centro de otras cuencas oceánicas. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

Alfred Wegener propuso la teoría de la deriva continental en 1912. Afirmó: «la dorsal mesoatlántica... zona en la que el fondo del Atlántico, a medida que se expande, se abre continuamente, creando espacio para que ascienda agua dulce, relativamente fluida y caliente desde las profundidades». ^{[ 48 ]} Sin embargo, Wegener no profundizó en esta observación en sus trabajos posteriores y su teoría fue descartada por los geólogos porque no existía un mecanismo que explicara cómo los continentes podían abrirse paso a través de la corteza oceánica , y la teoría cayó en gran medida en el olvido.

Tras el descubrimiento de la extensión mundial de la dorsal oceánica en la década de 1950, los geólogos se enfrentaron a una nueva tarea: explicar cómo se pudo haber formado una estructura geológica tan enorme. En la década de 1960, los geólogos descubrieron y comenzaron a proponer mecanismos para la expansión del fondo oceánico . El descubrimiento de las dorsales oceánicas y el proceso de expansión del fondo oceánico permitieron ampliar la teoría de Wegener para incluir el movimiento de la corteza oceánica, así como el de los continentes. ^{[ 49 ]} La tectónica de placas fue una explicación adecuada para la expansión del fondo oceánico, y su aceptación por la mayoría de los geólogos resultó en un importante cambio de paradigma en el pensamiento geológico.

Se estima que a lo largo de las dorsales oceánicas de la Tierra se forman anualmente 2,7 km² (1,0 mi²) ^de nuevo lecho marino mediante este ^proceso . ^{[ 50 ]} Con un espesor cortical de 7 km (4,3 mi) , esto equivale a unos 19 km³ (4,6 ^mi³ ) ^de nueva corteza oceánica formada cada año ^. [ ^{50 ]}      

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  Química de las dorsales oceánicas y las fuentes hidrotermales de aguas profundas
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  Placas en la corteza terrestre, según la teoría de la tectónica de placas.
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  franjas magnéticas del fondo marino
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  Una demostración de bandas magnéticas

• Dorsal de Aegir : dorsal oceánica extinta en el extremo norte del océano Atlántico. 
• Dorsal Alfa : importante dorsal volcánica bajo el océano Ártico. 
• Elevación de Galápagos – Límite divergente fósil 
• Dorsal de Kula-Farallon – Antigua dorsal oceánica. Páginas que muestran breves descripciones de destinos de redireccionamiento. 
• Dorsal del Labrador Medio – Dorsal oceánica en el mar de Labrador 
• Dorsal Pacífico-Farallón – Dorsal de expansión durante el Cretácico Superior Páginas que muestran breves descripciones de los objetivos de redirección 
• Dorsal Pacífico-Kula – Antigua dorsal oceánica. Páginas que muestran breves descripciones de los destinos de redireccionamiento. 
• Dorsal de Phoenix : antigua dorsal oceánica entre las placas de Phoenix y del Pacífico. Páginas que muestran breves descripciones de los destinos de redireccionamiento.