El ciclo de Wilson

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

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

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

¿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». Cita 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? Relaciona cada tipo con una etapa del ciclo de Wilson.

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

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

¿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. Ordénalas cronológicamente, desde la apertura de un rift hasta la formación de una cordillera, y cita un ejemplo actual de cada etapa.

El océano Pacífico es el más extenso del planeta y, sin embargo, se le considera un océano «en regresión» dentro del ciclo de Wilson. Explica 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? Pon un ejemplo actual.

Las ofiolitas son cortes de corteza y manto oceánicos incorporados a las cordilleras. Explica 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 $60\ \text{Ma}$. Calcula la anchura alcanzada al final de ese periodo, expresada en kilómetros, y comenta a qué océano actual se aproximaría.

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

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) Evalúa 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 ha mantenido aproximadamente constante la dinámica de apertura?
2. b) Justifica 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? Explica qué umbral mecánico debe superarse para pasar a la fase de cierre.

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) Deduce 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. Discute 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) Predice 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.

Un buque oceanográfico registra anomalías magnéticas y perfiles batimétricos a lo largo de un transecto de $900\ \text{km}$ desde una dorsal oceánica hasta el talud continental de una cuenca sin fosas marinas. Los datos revelan:

1. La tasa media de semiexpansión en la dorsal ha sido constante e igual a $1.5\ \text{cm/año}$.

2. A $900\ \text{km}$ del eje, la litosfera oceánica tiene una edad calculada y un espesor térmico de $90\ \text{km}$, habiéndose enfriado hasta adquirir una densidad superior a la de la astenosfera subyacente.

3. El contacto entre la corteza oceánica y la continental no presenta sismicidad ni deformación por cizalla.

1. a) Calcula la edad de la corteza en el contacto y deduce en qué etapa del ciclo de Wilson se encuentra la cuenca, justificando por qué la ausencia de fosas no contradice que la litosfera oceánica sea ya gravitatoriamente inestable.
2. b) Supón que los esfuerzos compresivos intraplaca inducen la ruptura del margen y el inicio de la subducción. Predice los cambios sucesivos que se registrarán en la batimetría del margen, en el régimen térmico y en el estilo de deformación de la corteza continental adyacente.
3. c) ¿Cómo variará la velocidad neta de desplazamiento de la placa oceánica a partir del momento en que el extremo litosférico frío penetre profundamente en la astenosfera? Justifícalo comparando las fuerzas de empuje de dorsal ('ridge push') y de arrastre de placa ('slab pull').

Compara dos sectores convergentes del margen del océano Pacífico:

• Sector A (Fosa de las Marianas): subduce litosfera oceánica jurásica ($\approx 160\ \text{Ma}$); fosa cercana a los $11\,000\ \text{m}$; ángulo del plano de Benioff $>70^\circ$; sismicidad de acoplamiento moderada y cuenca de retroarco en extensión activa con litosfera oceánica nueva.

• Sector B (Fosa de Chile central): subduce litosfera oceánica miocena ($\approx 20\ \text{Ma}$); fosa de $8\,000\ \text{m}$; ángulo de Benioff de $20^\circ-30^\circ$; megaterremotos de contacto interplaca y un orógeno continental elevado con fuerte compresión.

1. a) Justifica cómo la edad y la densidad térmica de la placa que subduce determinan las diferencias en el ángulo del plano de Benioff, la profundidad de la fosa y el régimen tectónico del retroarco entre ambos sectores.
2. b) Explica el mecanismo termodinámico exacto que desencadena la fusión parcial en el manto superior bajo el arco de islas de las Marianas, rebatiendo la idea errónea de que 'el magma procede de la fusión por rozamiento de la corteza oceánica que subduce'.
3. c) A partir del balance entre la creación de litosfera en las dorsales pacíficas y su destrucción en los bordes convergentes que lo delimitan, justifica por qué el Pacífico ejemplifica la etapa de receso del ciclo de Wilson y predice la reorganización paleogeográfica global cuando se consume su cuenca.

El Mediterráneo conserva subducción activa en Calabria y en el arco helénico. Ubica este mar dentro del ciclo de Wilson y explica 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) Demuestra, 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) Reconstruye 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.

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) Resuelve la aparente paradoja: ¿cómo puede coexistir la apertura de cuencas oceánicas de retroarco con un contexto global de cierre y convergencia continental?
2. b) Predice la evolución geodinámica del Mediterráneo en los próximos $50\ \text{Ma}$: detalla 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 esperas encontrar en el futuro orógeno como testigos del antiguo fondo oceánico y del arco volcánico eólico actual?

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) Interpreta 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) Justifica 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, explica 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.