Noiz abiatzen da plaka-tektonika?

Arturo Apraiz

Plaka-tektonika gure planetaren ezaugarri bereizgarrienetarikoa da. Biosfera garatu eta mantendu ahal izateko ingurunea eta baliabideak sortu dituzte plaka litosferikoen sorrerak eta plaka horiek mantuarekin, atmosferarekin eta ozeanoekin dituzten harremanek. Plaka-tektonika eta harekin lotutako elkarrekintzak Lurraren barneko etengabeko hozketaren ondorio dira.

Oso ondo ezagutzen da gaur eguneko Lurrak dituen ezaugarri fisiko eta kimikoekin plaka-tektonikaren ereduak nola jokatzen duen (Apraiz, 2004). Iraganean, aldiz, Lurraren tenperatura handiagoa zenean, berdin jokatzen ote zuen? Eztabaida bizia dago plaka-tektonika gidatzen duten prozesuen sorrera-adinari buruz; proposamenak Hadearretik (4 Ga baino gehiago) Neoproterozoikora arte (1 Ga baino gutxiago) luzatzen dira.

Hastapenetan Lurraren ezaugarri fisiko-kimikoak horren ezberdinak ezen plaketan oinarritu gabeko beste eredu tektonikoren bat izango baitzen nagusi. Plaketan oinarritu gabeko zenbait eredu tektoniko iradoki izan dira Eguzki-sistemako beste planetentzat zein Lur gaztearentzat (Lenardic, 2018). Oro har, plaka-tektonikaren aurreko ereduei buruz hitz egiten denean, mugimendurik ez duen litosfera bat edo noizbehinka mugitzen dena aipatzen dira (alegia, mugimendu gabeko estalkia edo estalki bakarra; stagnant-lid edo single-lid). Baldintza horietan Lurrak beroa askatzen du kondukzioz, mantuko lumekin lotutako prozesu igneoen bidez edo gertakizun katastrofikoen (meteoritoen kolisioak) eraginez litosfera desegin eta berria sortzen denean.

Plaka-tektonikaren aurreko ereduaren ezaugarrietan eta eredu tektonikoen arteko trantsizio-adinaren inguruan dauden zalantzen arrazoiak bi dira (Cawood et al., 2018). Alde batetik, urriegiak direla, Lurraren hastapeneko bilakaera ongi ulertzen lagundu ahal izateko, arroken-erregistroan gelditzen diren azaleramenduak. Bestetik, desadostasunak daudela plaka-tektonikaren agerpena ziurtatzeko erabilitako irizpideetan zein erabilitako datuen esanahiaren eta interpretazioaren inguruan. Ondoren, zalantza gutxi eragiten dituzten datu eta prozesu geologikoetan oinarrituta, plaka-tektonika noiz aktibatuko zatekeen aipatuko da.

Plaka-tektonika ezin da litosfera zurrunik gabe ulertu

Lur gaztean mantuak zuen tenperatura altuaren eraginez orduko litosfera magman inpregnatuta zegoen, eta ondorioz gaur egunekoak baino biskositate eta zurruntasun txikiagoa izan behar zuen. Horrela, esfortzuen transmisiorako egokia ez zen gorputza osatzen zuen. Litosfera zurrunaren hedapena adierazten duten ezaugarri geologikoak ondorengoak dira: kratoien egonkortzea, subsidentzia jasaten duten sustratu egonkorretan garatutako arro sedimentario handiak, haustura hauskorren agerpena eta kratoietan (kontinente-lurrazaleko oso ingurune zaharrak, sortu zirenetik deformaziorik jasan ez dutenak) intruitutako dike-sare lerrokarak. Ezaugarri horiek guztiak Meso-Arkearrean sortzen dira, ugaritu egiten dira Neo-Arkearrean eta nagusi dira Proterozoikoan (2. irudia).

Era berean, kratoi gehienetan ikusten da nola Na-tan aberatsak diren tonalita-trondhemita-granodiorita (TTG) konposizioko granitoideak ordezkatzen dituzten K-tan aberatsak diren granito metaluminiko eta peraluminikoek Arkear berantiarrean (3.0-2.5 Ga) (2. irudia). Aldaketa hori kontinente-litosfera zurrunean gertatutako lurrazalaren loditzearekin baino ezin da azaldu.

Plaken arteko mugetan baino garatu ezin diren sekuentzia sedimentarioak

Fanerozoikoan zehar plaken arteko mugetan baino garatu ez diren sekuentzia sedimentarioak Kanbriarraurrean aurkituko balira, ordurako plaka-tektonikaren eredua martxan egongo zela baieztatuko litzateke. Kontinenteetako ertz egonkorretan, adibidez, plaken apurketa eta urrunketaren eraginez sekuentzia bereizgarria garatzen da. Azpian, kontinente-riftaren fasean metatutako sedimentu klastikoak ageri dira, jatorri kontinental edo lakutarrekoak nagusiki; sarritan ebaporitak ere aurkitzen dira, eta bolkanismo bimodalaren aztarnak daude tartekatuta. Gainean, kontinente-plataforman metatutako sekuentzia siliziklastikoak edo karbonatatuak ageri dira. Horrelako sekuentzia bat aurkitzeak litosferaren bimodalitatea adieraziko luke, eta baieztatuko luke litosfera bloke kontinental eta ozeanikoetan banatuta dagoela. Mota horretako sekuentzia zaharrenak Ipar-Txina, Zinbabwe, Pilbara eta Kaapvaal kratoietan aurkitu dira eta 2750-2500 Ma artekoak dira. Antzeko esanahia izan dezaketen kareharriak era badira, eta, oro har, 2800 Ma baino gazteagoak dira.

Plaka-tektonikaren bereizgarri diren elkarte metamorfikoak

Munduan zehar datatutako arroka metamorfikoak hiru multzotan sailka daitezke adierazten duten gradiente metamorfikoaren arabera (3. irudia): dT/dP altuko, bitarteko eta baxuko gradiente geotermikoak bereizten dira. Gradiente geotermiko baxuko arrokak ozeano-litosfera hotzaren subdukzioarekin lotzen dira eta nagusiki 850 Ma baino gazteagoak dira. Bestalde, bitarteko gradiente geotermikoa eta gradiente altuko arrokak elkarren ondoan ageri dira gerriko metamorfiko bikoitzak eratuz eta, hurrenez hurren, subdukzio/kolisio eremuak eta tenperatura altuko arku-osteak adierazten dituzte. Gerriko metamorfiko bikoitzak plaka-tektonikaren eraginez baino sortu ezin diren egituratzat jotzen dira eta 2800 Ma-tik aurrera ugari dira ezagutzen diren adibideak (3. irudia).

Deformazio-egiturak

Akrezio- eta kolisio-orogeno luze eta lerrokarak arruntak dira Fanerozoikoan eta Proterozoikoan, plaken mugimendu horizontalaren adierazgarri. Gainera, mugimendu horizontalen eraginez garatutako toles zein zamalkadurek egitura luzangak eratzen dituzte. Kratoietan antzeko egitura lerrokarak bereiz daitezke, baina askoz laburragoak dira eta gehienetan geometria zirkularreko domo- eta gila-egituretan antolatuta daude. Egitura ekidimensional horiek gorputz granitikoen mugimendu diapiriko bertikalen eraginez sortzen direla onartzen da. Kratoietako domo- eta gila-egiturak modu mailakatuan ordezkatzen dira deformazio-egitura lerrokarez 3.1 Ga-tik aurrera (3. irudia), litosfera deformatzen duten mugimendu bertikalak mugimendu horizontalez ordezkatzen direla adieraziz.

Subdukzioaren jatorriari buruzko eztabaida

Subdukzioa da plaka-tektonikaren prozesu adierazgarrienetarikoa, ozeano-gandorretan sortutako ozeano-litosfera berriro mantuan desagertaraztea eragiten duena, Lurraren bolumena konstante mantenduz. Subdukzioak hainbat ezaugarri propio ditu, besteak beste, bertan sortutako arroka igneoen kimismoa, arroka metamorfikoen P-T baldintzak edo arroka horien deformazio-egiturak. Beraz, horrelako ezaugarriren bat aurkituko balitz plaka-tektonikoaren eredua martxan egon zitekeela adieraziko luke. Ugari dira Arkearrean nolabaiteko subdukzioa aktiboa zela adierazten duten froga geologikoak, eta Hadearrerako ere aurkitu dira. Froga horiek erabili dira plaka-tektonika Lurraren hasieratik aktiboa izan dela esateko. Baina azken ereduek erakusten dute Lur gaztean subdukzio-prozesu lokalak gerta zitezkeela, meteoritoen talken bitartez, edo mantuko lumek eragindako konpresio-esfortzu lokalen eraginez sortuak (Cawood et al., 2018). Horrelako subdukzio-eremuak espazioan mugatuak, denboran laburrak eta plaken mugimendua gidatzeko indarrik gabekoak dira, eta ez dute, gainera, zerikusirik plaka-tektonikarekin lotutako subdukzio-eremuekin.

Ondorioz, subdukzioaren frogak aurkitzea soilik ez da nahikoa plaka-tektonikoa aktiboa izan zela adierazteko.

Froga paleomagnetikoak

Paleomagnetismoaren bitartez denbora geologikoan zehar plakek izan dituzten mugimendu horizontalak zehatz daitezke. Gauza bera egin daiteke kratoiekin. Teknika paleomagnetikoak erabiliz neurtu diren kratoien arteko mugimendu horizontal zaharrenak eta, ondorioz, plaka-tektonikarekin harremana izan dezaketenak, 2.8-25 Ga ingurukoak dira (Cawood et al., 2006).

Arkearreko kontinente-litosferaren aldaketak

Kontinente-lurrazalak eta dagokion mantu litosferikoak aldaketa nabarmenak jasan zituzten Meso- eta Neo-Arkearrean zehar (3.2-2.5 Ga). Kontinente-lurrazalaren konposizioa batez ere mafikoa izatetik (MgO-tan %15eko edukia orain dela 3.0 Ga), konposizio andesitikora (MgO-tan %4ko edukia orain dela 2.5 Ga) eraldatu zen, gaur eguneko kontinente-lurrazalaren antzera (Tang et al., 2016). Hain aldaketa nabarmena ezin da soilik mantuko tenperatura jeitsiera batekin azaldu, aldaketak ere behar dira kontinente-lurrazaleko eraketa-prozesuetan.

Beste alde batetik, kratoien barne-uraren gainetik azaleratutako estreinako lurralde igneo erraldoia (LIP: Large Igneous Province) orain dela 3.0 Ga garatu zen. Harrez geroztik, kratoi guztietan garatu ziren antzeko egiturak Arkearra bukatu aurretik. Mota horretako prozesu bolkanikoak gertatu ahal izateko nahitaezkoa da kratoien epe luzeko loditzea eta egonkortzea.

Laburbilduz, Arkear berantiarrean izandako aldaketa guztiak, hau da, kontinente-lurrazalaren konposizio- eta lodiera-aldaketak, kontinente-lurrazalaren higadura eta birziklatze proportzio altuagoak, airepeko lurralde igneo erraldoien agerpena eta prozesu magmatikoen konposizio-aldaketak, denak, kratoien egonkortze orokorraren ondorio dira. Aldaketak ez dira simultaneoak kratoi guztietan, baina 3.2 eta 2.5 Ga bitartean kratoi guztietara hedatzen dira. Horregatik, gaur eguneko datuak erabiliz, plaka-tektonika 3.2 eta 2.5 Ga bitartean gertatutako aldaketa progresiboen ondorio dela baino ezin da baieztatu.

Erreferentzia bibliografikoak:

• Apraiz, A. Plaka-tektonika: Lurraren funtzionamendua ulertzeko teoria. Udako Euskal Unibertsitatea (UEU), 2004, Bilbo.
• Cawood, P.A., Kröner, A. eta Pisarevsky, S.A. (2006). Precambrian plate tectonics: criteria and evidence. GSA Today, 16 (7), 4-10. DOI: https://doi.org/10.1130/GSAT01607.1
• Rost, Sebastian (2013). Core-mantle boundary landscapes. Nature Geoscience, 6, 89-90. DOI: https://doi.org/10.1038/ngeo1715
• Tang, M. Chen, K. Eta Rudnick, R.L. (2016). Archean upper crust transition from mafic to felsic marks the onset of plate tectonics. Science, 351 (6271), 372-375. DOI: https://doi.org/10.1126/science.aad5513
• Lenardic, A. (2018). The diversity of tectonic modes and thoughts about transitions between them. Philosophical Transactions of the Royal Society of London, 376 (2132), pii: 20170416. DOI: http:dx.doi.org/10.1098/rsta.2017.0416
• Cawood, P.A., Hawkesworth, C.J., Pisarevsky, S.A., Dhuime, B., Capitanio, F.A. eta Nebel, O. (2018). Geological archive of the onset of plate tectonics. Philosophical Transactions of the Royal Society of London, 376 (2132), pii:20170405. DOI: https://doi.org/10.1098/rsta.2017.0405

---

Egileaz:

Arturo Apraiz UPV/EHUko Geodinamika saileko irakaslea eta ikertzailea da.

---

Arturo Apraizek geodinamikari buruz idatzitako artikulu-sorta:

• Mantuko luma gorakorrak, benetakoak ote? (I): Aurrekariak eta sorrera-unea.
• Mantuko luma gorakorrak, benetakoak ote? (II): Lumen eredua.
• Mantuko luma gorakorrak, benetakoak ote? (III): Plaken eredua.
• Nukleo eta mantuaren arteko muga: ilun zegoena argitzean…
• Lurralde igneo erraldoiak: Lurraren indar-erakustaldia.
• Superkontinenteen sorrera eta apurketa.
• Luma gorakorrei buruzko behin betiko froga?
• Noiz abiatzen da plaka-tektonika?
• Eta, plaka-tektonikaren aurretik zer?