tectónica de placas

Durante gran parte del primer cuarto del siglo XX, la teoría predominante sobre la fuerza impulsora del movimiento de las placas tectónicas postulaba corrientes de convección a gran escala en el manto superior, que se transmitían a través de la astenosfera. Esta teoría fue presentada por Arthur Holmes y algunos precursores en la década de 1930 ^{[ 24 ]} y fue inmediatamente reconocida como la solución para la aceptación de la teoría tal como fue expuesta originalmente en los trabajos de Alfred Wegener a principios del siglo XX. Sin embargo, a pesar de su aceptación, fue objeto de un largo debate en la comunidad científica, ya que la teoría predominante aún contemplaba una Tierra estática sin continentes en movimiento hasta los importantes avances de principios de la década de 1960.

Las imágenes bidimensionales y tridimensionales del interior de la Tierra ( tomografía sísmica ) muestran una distribución de densidad lateral variable en todo el manto. Estas variaciones de densidad pueden ser de origen material (debido a la química de las rocas), mineral (debido a variaciones en las estructuras minerales) o térmico (a través de la expansión y contracción térmica producida por la energía calorífica). La manifestación de esta densidad lateral variable es la convección del manto debida a las fuerzas de flotación. ^{[ 25 ]}

La relación directa e indirecta entre la convección del manto y el movimiento de las placas es objeto de estudio y debate constantes en geodinámica . De alguna manera, esta energía debe transferirse a la litosfera para que las placas tectónicas se muevan. Se consideran dos tipos principales de mecanismos relacionados con la dinámica del manto que influyen en el movimiento de las placas: primarios (a través de las celdas de convección a gran escala) y secundarios. Los mecanismos secundarios consideran que el movimiento de las placas es impulsado por la fricción entre las corrientes de convección en la astenosfera y la litosfera suprayacente, más rígida. Esto se debe al flujo de material del manto relacionado con la fuerza de tracción descendente sobre las placas en las zonas de subducción de las fosas oceánicas. La tracción de la placa puede ocurrir en un entorno geodinámico donde las fuerzas de tracción basales continúan actuando sobre la placa a medida que se hunde en el manto (aunque quizás en mayor medida actuando tanto en la parte inferior como en la superior de la placa). Además, las placas que se desprenden y se hunden en el manto pueden generar fuerzas viscosas en el manto que impulsan las placas mediante la succión de la placa.

Las fuerzas relacionadas con la gravedad se invocan como fenómenos secundarios dentro del marco de un mecanismo impulsor más general, como las diversas formas de dinámica del manto descritas anteriormente. En las concepciones modernas, la gravedad se invoca como la principal fuerza impulsora, a través de la fuerza de arrastre de la placa a lo largo de las zonas de subducción.

El deslizamiento gravitacional alejándose de una dorsal oceánica es una de las fuerzas impulsoras propuestas: el movimiento de las placas es impulsado por la mayor elevación de las placas en las dorsales oceánicas. ^{[ 34 ] [ 35 ]} A medida que la litosfera oceánica se forma en las dorsales oceánicas a partir de material caliente del manto, se enfría y engrosa gradualmente con el tiempo (y por lo tanto, aumenta la distancia desde la dorsal). La litosfera oceánica fría es significativamente más densa que el material caliente del manto del que se deriva y, por lo tanto, con el aumento de espesor, se hunde gradualmente en el manto para compensar la mayor carga. El resultado es una ligera inclinación lateral con el aumento de la distancia desde el eje de la dorsal.

Esta fuerza se considera una fuerza secundaria y a menudo se la denomina " empuje de dorsal ". Sin embargo, este término es inapropiado, ya que no existe una fuerza que "empuje" horizontalmente; de ​​hecho, las características tensionales son dominantes a lo largo de las dorsales. Es más preciso referirse a este mecanismo como "deslizamiento gravitacional", dado que la topografía a lo largo de toda la placa puede variar considerablemente y las dorsales de expansión son solo la característica más prominente. Otros mecanismos que generan esta fuerza gravitacional secundaria incluyen el abultamiento flexural de la litosfera antes de que se hunda bajo una placa adyacente, produciendo una característica topográfica clara que puede compensar, o al menos afectar, la influencia de las dorsales oceánicas topográficas. También se postula que las plumas del manto y los puntos calientes impactan en la parte inferior de las placas tectónicas.

Fuerza de arrastre de la placa : La opinión científica es que la astenosfera es insuficientemente competente o rígida para causar directamente movimiento por fricción a lo largo de la base de la litosfera. Por lo tanto, se cree que la fuerza de arrastre de la placa es la mayor fuerza que actúa sobre las placas. Según esta interpretación, el movimiento de las placas es impulsado principalmente por el peso de las placas frías y densas que se hunden en el manto en las fosas oceánicas. ^{[ 11 ]} Modelos recientes indican que la succión de las fosas también juega un papel importante. Sin embargo, el hecho de que la placa norteamericana no esté siendo subducida en ningún lugar, aunque esté en movimiento, presenta un problema. Lo mismo ocurre con las placas africana, euroasiática y antártica .

Deslizamiento gravitacional alejándose de la formación de domos del manto: Según teorías antiguas, uno de los mecanismos impulsores de las placas es la existencia de domos de astenosfera/manto a gran escala, que provocan el deslizamiento gravitacional de las placas litosféricas alejándose de ellos (véase el párrafo sobre Mecanismos del Manto). Este deslizamiento gravitacional representa un fenómeno secundario de este mecanismo, básicamente orientado verticalmente. Tiene su origen en el Modelo de Ondación de van Bemmelen . Este puede actuar en diversas escalas, desde la pequeña escala de un arco de islas hasta la mayor escala de una cuenca oceánica completa. ^{[ 34 ] [ 35 ] [ 28 ]}

Alfred Wegener , meteorólogo de profesión , propuso que las fuerzas de marea y las fuerzas centrífugas eran los principales mecanismos impulsores de la deriva continental ; sin embargo, se consideró que estas fuerzas eran demasiado pequeñas para causar el movimiento continental, ya que el concepto se basaba en la idea de que los continentes se abrían paso a través de la corteza oceánica. ^{[ 36 ]} Por lo tanto, Wegener cambió posteriormente de postura y afirmó que las corrientes de convección son la principal fuerza impulsora de la tectónica de placas en la última edición de su libro en 1929.

Sin embargo, en el contexto de la tectónica de placas (aceptada desde las propuestas de expansión del fondo oceánico de Heezen, Hess, Dietz, Morley, Vine y Matthews (véase más adelante) a principios de la década de 1960), se sugiere que la corteza oceánica se mueve con los continentes, lo que provocó que se reconsideraran las propuestas relacionadas con la rotación de la Tierra. En la literatura más reciente, estas fuerzas impulsoras son:

1. Resistencia de marea debida a la fuerza gravitatoria que la Luna (y el Sol ) ejerce sobre la corteza terrestre. ^{[ 37 ]}
2. Deformación global del geoide debida a pequeños desplazamientos del polo de rotación con respecto a la corteza terrestre.
3. Otros efectos de deformación menores de la corteza se deben a las oscilaciones y movimientos de rotación de la Tierra en una escala de tiempo menor.

Las fuerzas que son pequeñas y generalmente insignificantes son:

1. La fuerza de Coriolis . ^{[ 38 ] [ 39 ]}
2. La fuerza centrífuga , que se trata como una ligera modificación de la gravedad. ^{[ 38 ] [ 39 ] : 249}

Para que estos mecanismos sean válidos en su conjunto, deben existir relaciones sistemáticas en todo el planeta entre la orientación y la cinemática de la deformación y la cuadrícula geográfica latitudinal y longitudinal de la Tierra. Los estudios de relaciones sistemáticas realizados en la segunda mitad del siglo XIX y la primera mitad del siglo XX subrayaron precisamente lo contrario: que las placas no se habían movido en el tiempo, que la cuadrícula de deformación estaba fija con respecto al ecuador y el eje terrestres, y que las fuerzas gravitatorias actuaban generalmente en vertical y causaban solo movimientos horizontales locales (las llamadas teorías pre-tectónicas de placas, o "teorías fixistas"). Por lo tanto, estudios posteriores (que se analizan más adelante en esta página) recurrieron a muchas de las relaciones reconocidas durante este período pre-tectónico de placas para respaldar sus teorías (véanse las revisiones de estos diversos mecanismos relacionados con la rotación de la Tierra en la obra de van Dijk y colaboradores). ^{[ 40 ]}

Se ha propuesto que el papel del agua es crucial en la tectónica de placas en la Tierra. ^{[ 46 ] [ 47 ] [ 48 ]}

El vector de movimiento de una placa es función de todas las fuerzas que actúan sobre ella; sin embargo, ahí radica el problema en cuanto al grado en que cada proceso contribuye al movimiento general de cada placa tectónica.

La diversidad de entornos geodinámicos y las propiedades de cada placa son consecuencia del impacto de los diversos procesos que impulsan activamente cada una de ellas. Un método para abordar este problema consiste en considerar la velocidad relativa a la que se mueve cada placa, así como la evidencia relacionada con la importancia de cada proceso en la fuerza impulsora global sobre la placa.

Una de las correlaciones más significativas descubiertas hasta la fecha es que las placas litosféricas unidas a placas en subducción se mueven mucho más rápido que otros tipos de placas. La placa del Pacífico, por ejemplo, está esencialmente rodeada por zonas de subducción (el llamado Anillo de Fuego) y se mueve mucho más rápido que las placas de la cuenca del Atlántico, que están unidas (quizás se podría decir "soldadas") a continentes adyacentes en lugar de placas en subducción. Por lo tanto, se piensa que las fuerzas asociadas con la placa en subducción (tracción y succión de la placa) son las fuerzas impulsoras que determinan el movimiento de las placas, excepto para aquellas placas que no están siendo subducidas. ^{[ 11 ]} Sin embargo, esta visión ha sido contradicha por un estudio reciente que encontró que los movimientos reales de la placa del Pacífico y otras placas asociadas con la Dorsal del Pacífico Oriental no se correlacionan principalmente con la tracción o el empuje de la placa, sino más bien con un ascenso de convección del manto cuya expansión horizontal a lo largo de las bases de las diversas placas las impulsa a través de fuerzas de tracción relacionadas con la viscosidad. ^{[ 49 ]} Las fuerzas impulsoras del movimiento de las placas siguen siendo temas activos de investigación en curso dentro de la geofísica y la tectonofísica .

El desarrollo de la teoría de la tectónica de placas fue el cambio científico y cultural que se produjo durante un período de 50 años de debate científico. El hecho mismo de su aceptación fue un cambio de paradigma y, por lo tanto, puede clasificarse como una revolución científica, ^{[ 50 ]} ahora descrita como la Revolución de la Tectónica de Placas .

Hacia principios del siglo XX, varios teóricos intentaron, sin éxito, explicar las numerosas continuidades geográficas, geológicas y biológicas entre los continentes. En 1912, el meteorólogo Alfred Wegener describió lo que denominó deriva continental, una idea que culminó cincuenta años después en la teoría moderna de la tectónica de placas. ^{[ 51 ]}

Wegener amplió su teoría en su libro de 1915, El origen de los continentes y los océanos . ^{[ 52 ]} Partiendo de la idea (también expresada por sus precursores) de que los continentes actuales alguna vez formaron una sola masa terrestre (más tarde llamada Pangea ), Wegener sugirió que estos se separaron y se alejaron, comparándolos con "icebergs" de sial de baja densidad flotando en un mar de sima más densa . ^{[ 53 ] [ 54 ]} La evidencia que apoyaba la idea provenía de los contornos coincidentes de la costa este de Sudamérica y la costa oeste de África que Antonio Snider-Pellegrini había dibujado en sus mapas, y de la coincidencia de las formaciones rocosas a lo largo de estos bordes. La confirmación de su naturaleza contigua anterior también provino de las plantas fósiles Glossopteris y Gangamopteris , y del reptil terápsido o similar a un mamífero Lystrosaurus , todos ampliamente distribuidos por Sudamérica, África, la Antártida, India y Australia. Las pruebas de la antigua unión de estos continentes eran evidentes para los geólogos de campo que trabajaban en el hemisferio sur. El sudafricano Alex du Toit recopiló gran cantidad de información al respecto en su publicación de 1937, Nuestros continentes errantes , y fue más allá que Wegener al reconocer los fuertes vínculos entre los fragmentos de Gondwana .

El trabajo de Wegener no fue aceptado inicialmente por muchos, en parte por la falta de pruebas detalladas, pero sobre todo por la ausencia de un mecanismo físicamente plausible. La Tierra podía tener una corteza y un manto sólidos y un núcleo líquido, pero parecía imposible que partes de la corteza se desplazaran. Muchos científicos destacados de la época, como Harold Jeffreys y Charles Schuchert , criticaron abiertamente la deriva continental.

A pesar de la fuerte oposición, la visión de la deriva continental ganó apoyo y se inició un animado debate entre los "derivadores" o "movilistas" (partidarios de la teoría) y los "fijadores" (opositores). Durante las décadas de 1920, 1930 y 1940, los primeros alcanzaron hitos importantes al proponer que las corrientes de convección podrían haber impulsado los movimientos de las placas, y que la expansión podría haber ocurrido bajo el mar dentro de la corteza oceánica. Conceptos cercanos a los elementos de la tectónica de placas fueron propuestos por geofísicos y geólogos (tanto fijadores como movilistas) como Vening-Meinesz, Holmes y Umbgrove. En 1941, Otto Ampferer describió, en su publicación "Reflexiones sobre la película de la región atlántica", ^{[ 55 ]} procesos que anticipaban la expansión del fondo marino y la subducción . ^{[ 56 ] [ 57 ]} Una de las primeras piezas de evidencia geofísica que se utilizó para apoyar el movimiento de las placas litosféricas provino del paleomagnetismo . Esto se basa en el hecho de que las rocas de diferentes edades muestran una dirección de campo magnético variable , evidenciada por estudios desde mediados del siglo XIX. Los polos magnéticos norte y sur se invierten con el tiempo y, especialmente importante en los estudios paleotectónicos, la posición relativa del polo magnético norte varía con el tiempo. Inicialmente, durante la primera mitad del siglo XX, este último fenómeno se explicó introduciendo lo que se denominó "deriva polar" (véase deriva polar aparente ) (es decir, se asumió que la ubicación del polo norte se había estado desplazando con el tiempo). Sin embargo, una explicación alternativa fue que los continentes se habían movido (desplazado y rotado) con respecto al polo norte, y cada continente, de hecho, muestra su propia "trayectoria de deriva polar". A finales de la década de 1950, se demostró con éxito en dos ocasiones que estos datos podían demostrar la validez de la deriva continental: por Keith Runcorn en un artículo de 1956, ^{[ 58 ]} y por Warren Carey en un simposio celebrado en marzo de 1956. ^{[ 59 ]}

La segunda evidencia que respalda la deriva continental provino a finales de la década de 1950 y principios de la de 1960 a partir de datos sobre la batimetría de los fondos oceánicos profundos y la naturaleza de la corteza oceánica, como las propiedades magnéticas y, más generalmente, con el desarrollo de la geología marina ^{[ 60 ]} que proporcionó evidencia de la asociación de la expansión del fondo marino a lo largo de las dorsales oceánicas y las inversiones del campo magnético , publicadas entre 1959 y 1963 por Heezen, Dietz, Hess, Mason, Vine y Matthews, y Morley. ^{[ 61 ]}

Los avances simultáneos en las primeras técnicas de obtención de imágenes sísmicas en las zonas de Wadati-Benioff y sus alrededores , a lo largo de las fosas que delimitan muchos márgenes continentales, junto con muchas otras observaciones geofísicas (por ejemplo, gravimétricas) y geológicas, mostraron cómo la corteza oceánica podía desaparecer en el manto, proporcionando el mecanismo para equilibrar la extensión de las cuencas oceánicas con el acortamiento a lo largo de sus márgenes.

Todas estas evidencias, tanto del fondo oceánico como de los márgenes continentales, dejaron claro hacia 1965 que la deriva continental era factible. La teoría de la tectónica de placas se definió en una serie de artículos publicados entre 1965 y 1967. Esta teoría revolucionó las ciencias de la Tierra, explicando una amplia gama de fenómenos geológicos y sus implicaciones en otros estudios como la paleogeografía y la paleobiología .

A finales del siglo XIX y principios del XX, los geólogos asumían que las principales características de la Tierra eran fijas y que la mayoría de los accidentes geográficos, como la formación de cuencas y cordilleras, podían explicarse mediante el movimiento vertical de la corteza terrestre, descrito en la llamada teoría geosinclinal . Generalmente, esto se enmarcaba en el contexto de una Tierra que se contraía debido a la pérdida de calor en el transcurso de un período geológico relativamente corto.

Ya en 1596 se observó que las costas opuestas del océano Atlántico —o, más precisamente, los bordes de las plataformas continentales— tienen formas similares y parecen haber encajado alguna vez. ^{[ 62 ]}

Desde entonces, se propusieron muchas teorías para explicar esta aparente complementariedad, pero la suposición de una Tierra sólida hizo que estas diversas propuestas fueran difíciles de aceptar. ^{[ 63 ]}

El descubrimiento de la radiactividad y sus propiedades de calentamiento asociadas en 1895 impulsó una reevaluación de la edad aparente de la Tierra . ^{[ 64 ]} Esta se había estimado previamente a partir de su tasa de enfriamiento bajo el supuesto de que la superficie de la Tierra irradiaba como un cuerpo negro . ^{[ 65 ]} Esos cálculos habían implicado que, incluso si comenzó con un calor rojo , la Tierra habría descendido a su temperatura actual en unas pocas decenas de millones de años. Armados con el conocimiento de una nueva fuente de calor, los científicos se dieron cuenta de que la Tierra sería mucho más antigua y que su núcleo aún estaba lo suficientemente caliente como para ser líquido.

Para 1915, después de haber publicado un primer artículo en 1912, ^{[ 66 ]} Alfred Wegener estaba presentando argumentos serios a favor de la idea de la deriva continental en la primera edición de El origen de los continentes y los océanos . ^{[ 52 ]} En ese libro (reeditado en cuatro ediciones sucesivas hasta la última en 1936), señaló cómo la costa este de Sudamérica y la costa oeste de África parecían como si alguna vez hubieran estado unidas. Wegener no fue el primero en notar esto ( Abraham Ortelius , Antonio Snider-Pellegrini , Eduard Suess , Roberto Mantovani y Frank Bursley Taylor lo precedieron por mencionar solo algunos), pero fue el primero en reunir evidencia fósil , paleotopográfica y climatológica significativa para respaldar esta simple observación (y fue respaldado en esto por investigadores como Alex du Toit ). Además, cuando los estratos rocosos de los márgenes de continentes distintos son muy similares, esto sugiere que dichas rocas se formaron de la misma manera, lo que implica que estuvieron unidas inicialmente. Por ejemplo, partes de Escocia e Irlanda contienen rocas muy similares a las que se encuentran en Terranova y Nuevo Brunswick . Asimismo, las montañas Caledonianas de Europa y partes de los montes Apalaches de Norteamérica son muy similares en estructura y litología .

Sin embargo, muchos geólogos no tomaron en serio sus ideas, señalando que no existía un mecanismo aparente para la deriva continental. En concreto, no comprendían cómo la roca continental podía abrirse paso a través de la roca mucho más densa que compone la corteza oceánica. Wegener no pudo explicar la fuerza que impulsaba la deriva continental, y su reivindicación no llegó hasta después de su muerte en 1930. ^{[ 67 ]}

Dado que desde un principio se observó que, si bien el granito existía en los continentes, el fondo marino parecía estar compuesto de basalto más denso , el concepto predominante durante la primera mitad del siglo XX fue la existencia de dos tipos de corteza: la corteza continental (sial) y la corteza oceánica (sima). Además, se suponía que existía una capa estática de estratos bajo los continentes. Por lo tanto, parecía evidente que una capa de basalto (sial) subyacía a las rocas continentales.

Sin embargo, basándose en anomalías en la desviación de la línea vertical en los Andes peruanos, Pierre Bouguer dedujo que las montañas menos densas debían tener una proyección hacia abajo en la capa más densa subyacente. El concepto de que las montañas tenían "raíces" fue confirmado por George B. Airy cien años después, durante un estudio de la gravitación del Himalaya , y los estudios sísmicos detectaron variaciones de densidad correspondientes. Por lo tanto, a mediados de la década de 1950, seguía sin resolverse la cuestión de si las raíces de las montañas estaban ancladas en el basalto circundante o flotaban sobre él como un iceberg.

Durante el siglo XX, las mejoras y el mayor uso de instrumentos sísmicos como los sismógrafos permitieron a los científicos descubrir que los terremotos tienden a concentrarse en áreas específicas, sobre todo a lo largo de las fosas oceánicas y las dorsales oceánicas. A finales de la década de 1920, los sismólogos comenzaron a identificar varias zonas sísmicas prominentes paralelas a las fosas, que generalmente presentaban una inclinación de 40 a 60° con respecto a la horizontal y se extendían varios cientos de kilómetros hacia el interior de la Tierra. Estas zonas se conocieron posteriormente como zonas de Wadati-Benioff, o simplemente zonas de Benioff, en honor a los sismólogos que las identificaron por primera vez: Kiyoo Wadati de Japón y Hugo Benioff de Estados Unidos. El estudio de la sismicidad global avanzó considerablemente en la década de 1960 con la creación de la Red Mundial Estandarizada de Sismógrafos (WWSSN) ^{[ 68 ]} para supervisar el cumplimiento del tratado de 1963 que prohibía las pruebas de armas nucleares en la superficie. Los datos mucho más precisos de los instrumentos de la WWSSN permitieron a los sismólogos cartografiar con exactitud las zonas de concentración sísmica en todo el mundo.

Mientras tanto, surgieron debates en torno al fenómeno de la deriva polar. Desde los primeros debates sobre la deriva continental, los científicos habían discutido y utilizado evidencia de que la deriva polar había ocurrido porque los continentes parecían haberse movido a través de diferentes zonas climáticas en el pasado. Además, los datos paleomagnéticos habían demostrado que el polo magnético también se había desplazado con el tiempo. Razonando de forma opuesta, los continentes podrían haberse desplazado y rotado, mientras que el polo permaneció relativamente fijo. La primera vez que se utilizó la evidencia de la deriva polar magnética para apoyar los movimientos de los continentes fue en un artículo de Keith Runcorn en 1956, ^{[ 58 ]} y artículos posteriores de él y sus estudiantes Ted Irving (quien fue en realidad el primero en convencerse de que el paleomagnetismo apoyaba la deriva continental) y Ken Creer.

A esto le siguió inmediatamente un simposio sobre la deriva continental en Tasmania en marzo de 1956, organizado por S. Warren Carey, quien había sido uno de los partidarios y promotores de la deriva continental desde la década de 1930 ^{[ 69 ].} Durante este simposio, algunos de los participantes utilizaron la evidencia en la teoría de una expansión de la corteza global , una teoría que otros investigadores habían propuesto décadas antes. En esta hipótesis, el desplazamiento de los continentes se explica por un gran aumento en el tamaño de la Tierra desde su formación. Sin embargo, aunque la teoría aún cuenta con partidarios en la ciencia, generalmente se considera insatisfactoria porque no existe un mecanismo convincente que produzca una expansión significativa de la Tierra. Otros trabajos durante los años siguientes pronto demostrarían que la evidencia también apoyaba la deriva continental en un globo con un radio estable.

Durante la década de 1930 hasta finales de la de 1950, los trabajos de Vening-Meinesz , Holmes, Umbgrove y muchos otros esbozaron conceptos cercanos o casi idénticos a la teoría moderna de la tectónica de placas. En particular, el geólogo inglés Arthur Holmes propuso en 1920 que las uniones de placas podrían estar bajo el mar , y en 1928 que las corrientes de convección dentro del manto podrían ser la fuerza impulsora. ^{[ 70 ]} A menudo, estas contribuciones se olvidan porque:

• En aquel momento, la deriva continental no era aceptada.
• Algunas de estas ideas se debatieron en el contexto de las ideas fixistas abandonadas de un globo terráqueo en deformación sin deriva continental o de una Tierra en expansión.
• Se publicaron durante un episodio de extrema inestabilidad política y económica que dificultó la comunicación científica.
• Muchos de estos trabajos fueron publicados por científicos europeos y, en un principio, no se mencionaron o se les dio poca importancia en los artículos sobre la expansión del fondo marino publicados por los investigadores estadounidenses en la década de 1960.

En 1947, un equipo de científicos liderado por Maurice Ewing, utilizando el buque de investigación Atlantis de la Institución Oceanográfica Woods Hole y una variedad de instrumentos, confirmó la existencia de una elevación en el Atlántico central y descubrió que el lecho marino bajo la capa de sedimentos estaba compuesto de basalto, y no de granito, que es el principal componente de los continentes. También descubrieron que la corteza oceánica era mucho más delgada que la corteza continental. Todos estos nuevos hallazgos plantearon preguntas importantes e intrigantes. ^{[ 71 ]}

Los nuevos datos recopilados sobre las cuencas oceánicas también mostraron características particulares en cuanto a la batimetría. Uno de los principales resultados de estos conjuntos de datos fue la detección de un sistema de dorsales oceánicas en todo el globo. Una conclusión importante fue que, a lo largo de este sistema, se estaba creando nuevo fondo oceánico, lo que dio origen al concepto de la " Gran Grieta Global ". Esto se describió en el artículo crucial de Bruce Heezen (1960), basado en su trabajo con Marie Tharp ^{[ 72 ]} , que desencadenaría una verdadera revolución en el pensamiento. Una profunda consecuencia de la expansión del fondo oceánico es que se estaba creando, y aún se crea, nueva corteza continuamente a lo largo de las dorsales oceánicas. Por esta razón, Heezen inicialmente defendió la llamada hipótesis de la " Tierra en expansión " de S. Warren Carey (véase más arriba). Por lo tanto, persistía la pregunta de cómo se podía añadir continuamente nueva corteza a lo largo de las dorsales oceánicas sin aumentar el tamaño de la Tierra. En realidad, esta cuestión ya había sido resuelta por numerosos científicos durante las décadas de 1940 y 1950, como Arthur Holmes, Vening-Meinesz, Coates y muchos otros: el exceso de corteza desaparecía a lo largo de las llamadas fosas oceánicas, donde se producía la denominada subducción. Por lo tanto, cuando a principios de la década de 1960 varios científicos comenzaron a analizar los datos disponibles sobre el fondo oceánico, las piezas de la teoría encajaron rápidamente.

La cuestión intrigó particularmente a Harry Hammond Hess , geólogo de la Universidad de Princeton y contralmirante de la Reserva Naval, y a Robert S. Dietz , científico del Servicio Geodésico y Costero de los Estados Unidos, quien acuñó el término expansión del fondo marino . Dietz y Hess (el primero publicó la misma idea un año antes en Nature , ^{[ 73 ]} pero la prioridad corresponde a Hess, quien ya había distribuido un manuscrito inédito de su artículo de 1962 para 1960) ^{[ 74 ]} se encontraban entre el pequeño grupo que realmente comprendió las amplias implicaciones de la expansión del fondo marino y cómo eventualmente coincidiría con las ideas, en ese momento poco convencionales y no aceptadas, de la deriva continental y los elegantes y movilísticos modelos propuestos por trabajadores anteriores como Holmes.

Ese mismo año, Robert R. Coats, del Servicio Geológico de los Estados Unidos, describió las principales características de la subducción de arcos insulares en las Islas Aleutianas . ^{[ 75 ]} Su artículo, aunque poco conocido (e incluso ridiculizado en ocasiones) en su momento, ha sido calificado desde entonces de «fundamental» y «premonitorio». En realidad, demuestra que el trabajo realizado y publicado por científicos europeos sobre arcos insulares y cadenas montañosas desde la década de 1930 hasta la de 1950 también se aplicó y valoró en los Estados Unidos.

Si la corteza terrestre se expandía a lo largo de las dorsales oceánicas, Hess y Dietz razonaron, al igual que Holmes y otros antes que ellos, debía estar contrayéndose en otras partes. Hess siguió a Heezen, sugiriendo que la nueva corteza oceánica se extiende continuamente desde las dorsales en un movimiento similar al de una cinta transportadora. Y, utilizando los conceptos mobilísticos desarrollados previamente, concluyó correctamente que, muchos millones de años después, la corteza oceánica finalmente desciende a lo largo de los márgenes continentales donde se forman las fosas oceánicas —cañones muy profundos y estrechos—, por ejemplo, a lo largo del borde de la cuenca del Océano Pacífico . El paso importante que dio Hess fue que las corrientes de convección serían la fuerza impulsora en este proceso, llegando a las mismas conclusiones que Holmes décadas antes, con la única diferencia de que el adelgazamiento de la corteza oceánica se producía utilizando el mecanismo de Heezen de expansión a lo largo de las dorsales. Por lo tanto, Hess concluyó que el Océano Atlántico se estaba expandiendo mientras que el Océano Pacífico se estaba contrayendo. A medida que la antigua corteza oceánica se "consume" en las fosas oceánicas (al igual que Holmes y otros, creía que esto ocurría por el engrosamiento de la litosfera continental, y no, como se comprendió posteriormente, por el subsuelo de la propia corteza oceánica en el manto a mayor escala), el nuevo magma asciende y entra en erupción a lo largo de las dorsales oceánicas para formar nueva corteza. En efecto, las cuencas oceánicas se "reciclan" perpetuamente, produciéndose simultáneamente la formación de nueva corteza y la destrucción de la antigua litosfera oceánica. De este modo, los nuevos conceptos mobilísticos explicaron con claridad por qué la Tierra no aumenta de tamaño con la expansión del fondo oceánico, por qué hay tan poca acumulación de sedimentos en el fondo marino y por qué las rocas oceánicas son mucho más jóvenes que las continentales.

A partir de la década de 1950, científicos como Victor Vacquier , utilizando instrumentos magnéticos ( magnetómetros ) adaptados de dispositivos aéreos desarrollados durante la Segunda Guerra Mundial para detectar submarinos , comenzaron a reconocer extrañas variaciones magnéticas en el lecho marino. Este hallazgo, aunque inesperado, no fue del todo sorprendente, ya que se sabía que el basalto —la roca volcánica rica en hierro que compone el lecho marino— contiene un mineral fuertemente magnético ( magnetita ) y puede distorsionar localmente las lecturas de la brújula. Esta distorsión fue reconocida por los marineros islandeses ya a finales del siglo XVIII. Más importante aún, dado que la presencia de magnetita confiere al basalto propiedades magnéticas medibles, estas variaciones magnéticas recién descubiertas proporcionaron otro medio para estudiar el lecho marino profundo. Cuando la roca recién formada se enfría, estos materiales magnéticos registran el campo magnético terrestre de ese momento.

A medida que se cartografiaba una mayor extensión del lecho marino durante la década de 1950, las variaciones magnéticas resultaron no ser aleatorias ni aisladas, sino que revelaron patrones reconocibles. Al cartografiar estos patrones magnéticos en una amplia región, el lecho oceánico mostró un patrón similar al de una cebra : una franja con polaridad normal y la franja contigua con polaridad invertida. El patrón general, definido por estas bandas alternas de roca con polaridad normal e inversa, se conoció como franjas magnéticas y fue publicado por Ron G. Mason y colaboradores en 1961, quienes, sin embargo, no encontraron una explicación para estos datos en términos de expansión del lecho marino, como sí lo hicieron Vine, Matthews y Morley unos años más tarde. ^{[ 76 ]}

El descubrimiento de las franjas magnéticas requería una explicación. A principios de la década de 1960, científicos como Heezen, Hess y Dietz comenzaron a teorizar que las dorsales oceánicas marcan zonas estructuralmente débiles donde el fondo oceánico se está dividiendo longitudinalmente a lo largo de la cresta de la dorsal (véase el párrafo anterior). El nuevo magma proveniente de las profundidades de la Tierra asciende fácilmente a través de estas zonas débiles y finalmente entra en erupción a lo largo de la cresta de las dorsales, creando nueva corteza oceánica. Este proceso, inicialmente denominado «hipótesis de la cinta transportadora» y posteriormente llamado expansión del fondo oceánico, que opera durante millones de años, continúa formando nuevo fondo oceánico a lo largo de los 50 000  km de longitud del sistema de dorsales oceánicas.

Solo cuatro años después de que se publicaran los mapas con el "patrón de cebra" de franjas magnéticas, Lawrence Morley , y Fred Vine y Drummond Matthews , reconocieron independientemente el vínculo entre la expansión del fondo marino y estos patrones en 1963, ^{[ 77 ]} (la hipótesis de Vine-Matthews-Morley ). Esta hipótesis vinculó estos patrones con las inversiones geomagnéticas y fue respaldada por varias líneas de evidencia: ^{[ 78 ]}

1. Las franjas son simétricas alrededor de las crestas de las dorsales oceánicas; en la cresta de la dorsal o cerca de ella, las rocas son muy jóvenes y se vuelven progresivamente más antiguas a medida que se alejan de la cresta de la dorsal;
2. Las rocas más jóvenes en la cresta de la cordillera siempre tienen polaridad moderna (normal);
3. Las franjas de roca paralelas a la cresta de la cordillera alternan su polaridad magnética (normal-invertida-normal, etc.), lo que sugiere que se formaron durante diferentes épocas, documentando los episodios de polaridad normal e inversión del campo magnético terrestre (ya conocidos por estudios independientes).

Al explicar tanto las franjas magnéticas con forma de cebra como la formación del sistema de dorsales oceánicas, la hipótesis de la expansión del fondo marino (SFS) rápidamente ganó adeptos y representó otro gran avance en el desarrollo de la teoría de la tectónica de placas. Además, la corteza oceánica pasó a ser apreciada como una "grabación" natural de la historia de las inversiones del campo geomagnético (GMFR) del campo magnético terrestre. Se dedicaron extensos estudios a la calibración de los patrones de inversión normal en la corteza oceánica, por un lado, y a las escalas de tiempo conocidas derivadas de la datación de capas de basalto en secuencias sedimentarias ( magnetoestratigrafía ), por otro, para obtener estimaciones de las tasas de expansión pasadas y reconstrucciones de placas.

Tras todas estas consideraciones, la tectónica de placas (o, como se la denominó inicialmente, "Nueva Tectónica Global") fue rápidamente aceptada y le siguieron numerosos artículos que definieron los conceptos:

• En 1965, Tuzo Wilson, quien había sido promotor de la hipótesis de la expansión del fondo oceánico y la deriva continental desde el principio ^{[ 79 ],} agregó el concepto de fallas transformantes al modelo, completando las clases de tipos de fallas necesarias para que la movilidad de las placas en el globo funcionara. ^{[ 80 ]}
• En 1965 se celebró en la Royal Society de Londres un simposio sobre la deriva continental que debe considerarse el inicio oficial de la aceptación de la tectónica de placas por parte de la comunidad científica, y cuyos resúmenes se publicaron como Blackett, Bullard y Runcorn (1965) . En este simposio, Edward Bullard y sus colaboradores demostraron mediante un cálculo informático cómo encajarían mejor los continentes a ambos lados del Atlántico para cerrar el océano, lo que se conoció como el famoso "ajuste de Bullard".
• En 1966, Wilson publicó el artículo que hacía referencia a reconstrucciones tectónicas de placas anteriores, introduciendo el concepto de lo que se conoció como el " Ciclo de Wilson ". ^{[ 81 ]}
• En 1967, en la reunión de la Unión Geofísica Americana , W. Jason Morgan propuso que la superficie de la Tierra consta de 12 placas rígidas que se mueven unas con respecto a otras. ^{[ 82 ]}
• Dos meses después, Xavier Le Pichon publicó un modelo completo basado en seis placas principales con sus movimientos relativos, lo que marcó la aceptación final de la tectónica de placas por parte de la comunidad científica. ^{[ 83 ]}
• En ese mismo año, McKenzie y Parker presentaron de forma independiente un modelo similar al de Morgan, utilizando traslaciones y rotaciones en una esfera para definir los movimientos de la placa. ^{[ 84 ]}
• Desde ese momento en adelante, las discusiones se han centrado en el papel relativo de las fuerzas que impulsan la tectónica de placas, con el fin de evolucionar de un concepto cinemático a una teoría dinámica. ^{[ 85 ]} Inicialmente, estos conceptos se centraron en la convección del manto, siguiendo los pasos de A. Holmes, e introdujeron también la importancia de la atracción gravitatoria de las placas subducidas a través de los trabajos de Elsasser, Solomon, Sleep, Uyeda y Turcotte. Otros autores evocaron fuerzas impulsoras externas debidas al arrastre de marea de la Luna y otros cuerpos celestes, y, especialmente desde el año 2000, con la aparición de modelos computacionales que reproducen el comportamiento del manto terrestre en primer orden, ^{[ 86 ] [ 87 ]} siguiendo los conceptos unificadores más antiguos de van Bemmelen, los autores reevaluaron el importante papel de la dinámica del manto. ^{[ 88 ]}

Los límites de placas activas se definen por su sismicidad. ^{[ 91 ]} Los límites de placas pasadas dentro de las placas existentes se identifican a partir de diversas evidencias, como la presencia de ofiolitas que son indicativas de océanos desaparecidos. ^{[ 92 ]}

El momento de aparición de la tectónica de placas en la Tierra ha sido objeto de considerable controversia, con estimaciones que varían enormemente entre los investigadores, abarcando el 85% de la historia de la Tierra. ^{[ 93 ]} Algunos autores han sugerido que durante al menos parte del período Arcaico (hace ~4-2.5 mil millones de años) el manto era entre 100 y 250  °C más caliente que en la actualidad, lo que se considera incompatible con la tectónica de placas de estilo moderno, y que la Tierra pudo haber tenido una tapa estancada u otros tipos de regímenes. La naturaleza cada vez más félsica de las rocas preservadas entre hace 3 y 2.5 mil millones de años implica que las zonas de subducción habían surgido para entonces, con circones preservados que sugieren que la subducción pudo haber comenzado hace 3.8 mil millones de años. Las primeras zonas de subducción parecen haber sido temporales y localizadas, aunque el grado de subducción es controvertido. Se sugiere que la tectónica de placas moderna surgió hace al menos 2200 millones de años con la formación del primer supercontinente reconocido, Columbia, aunque algunos autores han sugerido que la tectónica de placas de estilo moderno no apareció hasta hace 800 millones de años, basándose en la aparición tardía de tipos de rocas como el esquisto azul , que requieren material subducido frío. ^{[ 93 ]} Otros autores han sugerido que la tectónica de placas ya era funcional en el Hádico , hace más de 4000 millones de años. ^{[ 94 ]}

Se dispone de varios tipos de información cuantitativa y semicuantitativa para restringir los movimientos de las placas en el pasado. El ajuste geométrico entre continentes, como entre África occidental y Sudamérica, sigue siendo una parte importante de la reconstrucción de placas. Los patrones de franjas magnéticas proporcionan una guía fiable de los movimientos relativos de las placas que se remontan al período Jurásico . ^{[ 95 ]} Las trayectorias de los puntos calientes proporcionan reconstrucciones absolutas, pero estas solo están disponibles hasta el Cretácico . ^{[ 96 ]} Las reconstrucciones más antiguas se basan principalmente en datos de polos paleomagnéticos , aunque estos solo restringen la latitud y la rotación, pero no la longitud. La combinación de polos de diferentes edades en una placa particular para producir trayectorias de deriva polar aparente proporciona un método para comparar los movimientos de diferentes placas a lo largo del tiempo. ^{[ 97 ]} La evidencia adicional proviene de la distribución de ciertos tipos de rocas sedimentarias , ^{[ 98 ]} las provincias faunísticas mostradas por grupos fósiles particulares y la posición de los cinturones orogénicos . ^{[ 96 ]}

Venus no muestra evidencia de tectónica de placas activa. Existe evidencia discutible de tectónica activa en el pasado remoto del planeta; sin embargo, los eventos ocurridos desde entonces (como la hipótesis plausible y generalmente aceptada de que la litosfera venusina se ha engrosado considerablemente a lo largo de varios cientos de millones de años) han dificultado la determinación del curso de su registro geológico. No obstante, los numerosos cráteres de impacto bien conservados se han utilizado como método de datación para datar aproximadamente la superficie venusina (ya que hasta el momento no se conocen muestras de roca venusina que puedan datarse con métodos más fiables). Las fechas obtenidas se sitúan principalmente en el rango de 500  a  750 millones de años , aunque se han calculado edades de hasta 1200  millones de años . Esta investigación ha llevado a la hipótesis bastante aceptada de que Venus ha experimentado una renovación volcánica prácticamente completa al menos una vez en su pasado remoto, y que el último evento tuvo lugar aproximadamente dentro del rango de edades superficiales estimadas. Si bien el mecanismo de un evento térmico tan impresionante sigue siendo un tema de debate en las geociencias venusinas, algunos científicos defienden la existencia de procesos que implican, en cierta medida, el movimiento de las placas.

Una explicación para la falta de tectónica de placas en Venus es que las temperaturas son demasiado altas para que haya cantidades significativas de agua. ^{[ 104 ] [ 105 ]} La corteza terrestre está empapada de agua, y esta desempeña un papel importante en el desarrollo de zonas de cizallamiento . La tectónica de placas requiere superficies débiles en la corteza a lo largo de las cuales puedan moverse las láminas corticales, y es muy posible que tal debilitamiento nunca haya ocurrido en Venus debido a la ausencia de agua. Sin embargo, algunos investigadores ^{[ 106 ]} siguen convencidos de que la tectónica de placas está o estuvo activa en este planeta.

Marte es considerablemente más pequeño que la Tierra y Venus, y existen pruebas de la presencia de hielo en su superficie y en su corteza.

En la década de 1990, se propuso que la dicotomía de la corteza marciana se creó mediante procesos de tectónica de placas. ^{[ 107 ]} Desde entonces, los científicos han determinado que se creó bien por un ascenso dentro del manto marciano que engrosó la corteza de las Tierras Altas del Sur y formó Tharsis ^{[ 108 ]} o bien por un impacto gigante que excavó las Tierras Bajas del Norte . ^{[ 109 ]}

Valles Marineris podría ser un límite tectónico. ^{[ 110 ]}

Las observaciones del campo magnético de Marte realizadas por la sonda Mars Global Surveyor en 1999 revelaron patrones de franjas magnéticas descubiertas en este planeta. Algunos científicos interpretaron estos patrones como indicativos de procesos tectónicos de placas, como la expansión del fondo oceánico. ^{[ 111 ]} Sin embargo, sus datos no superaron la "prueba de inversión magnética", que se utiliza para determinar si se formaron por la inversión de las polaridades de un campo magnético global. ^{[ 112 ]}

En planetas del tamaño de la Tierra, la tectónica de placas es más probable si hay océanos de agua. Sin embargo, en 2007, dos equipos independientes de investigadores llegaron a conclusiones opuestas sobre la probabilidad de la tectónica de placas en supertierras más grandes ^{[ 117 ] [ 118 ],} con un equipo afirmando que la tectónica de placas sería episódica o estancada ^{[ 119 ]} y el otro equipo afirmando que la tectónica de placas es muy probable en supertierras incluso si el planeta es seco. ^{[ 103 ]}

La consideración de la tectónica de placas es parte de la búsqueda de inteligencia extraterrestre y vida extraterrestre . ^{[ 120 ]}