Ejercicios: El ciclo de Wilson

¿Qué es el ciclo de Wilson? Indicá con qué proceso geológico comienza y con qué acontecimiento termina.

El mar Rojo y el océano Atlántico representan etapas distintas del ciclo de Wilson. Indicá cuál de los dos está en una etapa más inicial y justificá tu respuesta.

¿Qué es un rift continental y en qué tipo de borde entre placas se origina?

¿Qué dos tipos de bordes entre placas intervienen, respectivamente, en la apertura y en el cierre de un océano dentro del ciclo de Wilson? Justificá tu respuesta.

¿Qué es una dorsal oceánica y en qué etapas del ciclo de Wilson aparece? ¿Qué tipo de roca se genera en ella?

El Atlántico se considera un océano «maduro». Citá dos características que justifican esa consideración, como su anchura o el tipo de márgenes que lo bordean.

¿Qué es un margen continental pasivo y en qué se diferencia de un margen activo? Relacioná cada tipo con una etapa del ciclo de Wilson.

¿Qué edad máxima tienen las rocas del fondo oceánico actual y por qué no existen fondos oceánicos tan antiguos como los núcleos más viejos de los continentes?

Las cinco viñetas del esquema (a–e) muestran, desordenadas, cinco etapas del ciclo de Wilson. Ordenalas cronológicamente, desde la apertura de un rift hasta la formación de una cordillera, y citá un ejemplo actual de cada etapa.

El océano Pacífico es el más extenso del planeta y, sin embargo, se lo considera un océano «en regresión» dentro del ciclo de Wilson. Explicá qué ocurre en sus bordes que justifica esa afirmación.

Cuando la subducción consume por completo el fondo oceánico que separa dos continentes, ¿qué acontecimiento pone fin al ciclo y qué tipo de relieve se genera? Poné un ejemplo actual.

El valle del Rift de África oriental muestra volcanismo, fosas tectónicas y lagos alargados. Explicá qué etapa del ciclo de Wilson representa y qué podría llegar a ocurrir si la distensión continúa durante millones de años.

Las ofiolitas son cortes de corteza y manto oceánicos incorporados a las cordilleras. Explicá qué son, cómo llegaron a tierra firme (obducción) y qué demuestran sobre la existencia de océanos desaparecidos.

Un océano se abre a razón de $3\ \text{cm/año}$ por cada flanco durante $60\ \text{Ma}$. Calculá la anchura alcanzada al final de ese período, expresada en kilómetros, y comentá a qué océano actual se aproximaría.

En las suturas de antiguas colisiones se describen melanges, ofiolitas y rocas metamórficas de alta presión. Explicá qué es una zona de sutura y por qué esos tres elementos delatan un océano cerrado.

El Mediterráneo conserva subducción activa en Calabria y en el arco helénico. Ubicá este mar dentro del ciclo de Wilson y explicá qué evidencias permiten asignarle esa etapa.

Un equipo de prospección geológica cartografía en el interior de una masa cratónica continental una franja lineal de varios cientos de kilómetros donde coexisten:

1. Una alineación de peridotitas serpentinizadas, gabros bandeados y lavas almohadilladas encajadas entre sedimentos pelágicos deformados.

2. Esquistos azules y eclogitas con granate que marcan metamorfismo de alta presión y baja temperatura ($P > 1,5\ \text{GPa}$, $T < 450\ ^\circ\text{C}$).

3. A ambos lados de esta banda, rocas sedimentarias de plataforma continental somera con fósiles marinos paleozoicos que pertenecen a provincias biológicas completamente distintas y sin conexión entre sí.

1. a) Demostrá, razonando a partir de cada una de estas tres evidencias, por qué esta alineación representa una zona de sutura fósil correspondiente al cierre completo de un ciclo de Wilson (como en los Urales o los Apalaches) y no una simple fractura intraplaca o rift continental incipiente.
2. b) Reconstruí la cronología relativa de los procesos tectónicos que tuvieron lugar en esta región, explicando qué datos adicionales (por ejemplo, la posición de restos de un arco magmático o de un prisma de acreción respecto a la sutura) permitirían establecer la polaridad inicial de la subducción y analizando el papel de la flotabilidad de la litosfera en la culminación del orógeno.

Se analizan dos sondeos en la corteza oceánica del Atlántico norte a lo largo de un perfil perpendicular a la dorsal centroatlántica:

• Sondeo A ($600\ \text{km}$ al oeste del eje): corteza basáltica datada en $40\ \text{Ma}$, cubierta por $250\ \text{m}$ de sedimentos pelágicos.

• Sondeo B ($1\,800\ \text{km}$ al oeste del eje, junto al margen pasivo norteamericano): corteza basáltica datada en $150\ \text{Ma}$, cubierta por $3\,200\ \text{m}$ de sedimentos.

Un estudiante afirma que, como la corteza en B es casi cuatro veces más vieja que en A, la tasa de expansión de la cuenca debió cuadruplicarse en los últimos $40\ \text{Ma}$.

1. a) Evaluá críticamente la afirmación del estudiante calculando y comparando las tasas medias de semiexpansión en los intervalos $0-40\ \text{Ma}$ y $40-150\ \text{Ma}$. ¿Se mantuvo aproximadamente constante la dinámica de apertura?
2. b) Justificá por qué el espesor sedimentario en B es más de doce veces superior al de A (no proporcional solo a la edad), relacionándolo con la subsidencia térmica de la litosfera oceánica conforme madura en el ciclo de Wilson.
3. c) En el margen B la litosfera oceánica es ya más densa que la astenosfera subyacente. ¿Por qué no subduce espontáneamente de forma inmediata? Explicá qué umbral mecánico debe superarse para pasar a la fase de cierre.

El mar Mediterráneo se suele clasificar en el ciclo de Wilson como una cuenca en etapa de senescencia o receso terminal. Sin embargo, los datos geodinámicos actuales muestran una aparente contradicción:

1. En el Mediterráneo oriental persisten relictos de litosfera oceánica mesozoica consumiéndose en la fosa Helénica.

2. En el Mediterráneo occidental (mar Tirreno y cuenca Balear) existen pequeñas cuencas con corteza oceánica muy joven (menor de $10\ \text{Ma}$) y adelgazamiento litosférico activo.

3. La convergencia entre África y Eurasia es muy lenta (apenas $4-5\ \text{mm/año}$ hacia el NO).

1. a) Resolvé la aparente paradoja: ¿cómo puede coexistir la apertura de cuencas oceánicas de retroarco con un contexto global de cierre y convergencia continental?
2. b) Predecí la evolución geodinámica del Mediterráneo en los próximos $50\ \text{Ma}$: detallá qué ocurrirá con los relictos oceánicos, con las cuencas marginales y qué tipo de orógeno resultará de la colisión final entre el norte de África y el sur de Europa.
3. c) ¿Qué tipos de rocas y qué estructuras tectónicas esperás encontrar en el futuro orógeno como testigos del antiguo fondo oceánico y del arco volcánico eólico actual?

El perfil geológico transversal de un margen continental atlántico típico revela la siguiente superposición tectono-estratigráfica:

• En la base, fallas normales lístricas que delimitan bloques basculados (semigrábenes) rellenos de series continentales rojas ('red beds') y evaporitas del Triásico superior-Jurásico inferior.

• Por encima, sellando las fallas y cubriendo en discordancia tanto los bloques continentales como la corteza oceánica basáltica adyacente, se dispone una potente cuña de sedimentos marinos siliciclásticos y carbonatados no deformados del Cretácico y Cenozoico.

1. a) Deducí a qué etapas del ciclo de Wilson corresponden la secuencia sedimentaria basal ('syn-rift') y la secuencia superior ('post-rift' o 'drift'), justificando qué cambios en el régimen térmico y en el estado de esfuerzos explican dicha transición.
2. b) Un modelo geodinámico plantea que en los próximos $30\ \text{Ma}$ este margen pasivo se transformará en un margen activo por subducción espontánea. Discutí la viabilidad mecánica de este proceso: ¿qué fuerzas resistentes impiden la rotura litosférica y en qué zona concreta del margen es más probable que se desacople la placa para nuclear una subducción?
3. c) Predecí la secuencia de acontecimientos tectónicos, magmáticos y metamórficos que sufriría este margen si se instalara una zona de subducción con vergencia hacia el continente antes de la colisión final.

En una transversal de los Alpes Centrales y Occidentales se identifican tres grandes conjuntos tectónicos superpuestos en forma de mantos de corrimiento:

1. En la base, láminas de corteza continental europea deformada con metamorfismo de presión intermedia.

2. Cabalgando sobre la corteza europea, un complejo de esquistos verdes, esquistos azules y eclogitas con peridotitas serpentinizadas y metaradiolaritas.

3. En la cúspide, cabalgamientos con rocas continentales procedentes del microcontinente de Apulia (promontorio africano).

1. a) Interpretá el origen del conjunto intermedio: ¿por qué coexisten rocas de facies eclogítica (alta presión y baja temperatura) con secuencias de afinidad oceánica, y qué etapa del ciclo de Wilson documentan?
2. b) Justificá por qué en la cordillera alpina no existe en la actualidad vulcanismo activo de subducción (a diferencia de los Andes), deduciendo en qué momento exacto del ciclo de Wilson se encuentran hoy los Alpes.
3. c) Dado que la litosfera oceánica es densa y tiende a hundirse en el manto, explicá mediante qué mecanismo físico lograron fragmentos del antiguo fondo marino de Tetis ascender a más de $3\,000\ \text{m}$ de altitud en la cordillera en lugar de ser subducidos por completo.