Una triple unión es el punto donde se encuentran los límites de tres placas tectónicas . En la unión triple, cada uno de los tres límites será de tres tipos: una cresta (R), una zanja (T) o una falla transformante (F), y las uniones triples se pueden describir según los tipos de margen de placa que se encuentran en ellas. (por ejemplo, Falla-Falla-Trench, Ridge-Ridge-Ridge, o FFT abreviado, RRR). De los diez tipos posibles de uniones triples, sólo unos pocos son estables en el tiempo ('estable' en este contexto significa que la configuración geométrica de la unión triple no cambiará a lo largo del tiempo geológico). En teoría, también es posible el encuentro de cuatro o más placas, pero las uniones sólo existirán instantáneamente. [1]
El primer artículo científico que detalla el concepto de triple unión fue publicado en 1969 por Dan McKenzie y W. Jason Morgan . [2] El término se había utilizado tradicionalmente para la intersección de tres límites divergentes o crestas en expansión. Estos tres límites divergentes idealmente se encuentran en ángulos cercanos a 120°.
En la teoría de la tectónica de placas , durante la desintegración de un continente, se forman tres límites divergentes que irradian desde un punto central (la triple unión). Uno de estos límites de placas divergentes falla (ver aulacógeno ) y los otros dos continúan extendiéndose para formar un océano. La apertura del océano Atlántico sur se inició al sur de los continentes sudamericano y africano , llegando a una triple confluencia en el actual golfo de Guinea , desde donde continuó hacia el oeste. Benue Trough con tendencia NE es el brazo fallido de este cruce. [3]
En los años posteriores, el término triple unión pasó a referirse a cualquier punto donde se encuentran tres placas tectónicas.
Las propiedades de las uniones triples se entienden más fácilmente desde el punto de vista puramente cinemático, donde las placas son rígidas y se mueven sobre la superficie de la Tierra. Entonces no se necesita ningún conocimiento del interior de la Tierra ni de los detalles geológicos de la corteza. Otra simplificación útil es que la cinemática de las uniones triples en una Tierra plana es esencialmente la misma que la de la superficie de una esfera. En una esfera, los movimientos de las placas se describen como rotaciones relativas alrededor de los polos de Euler (ver Reconstrucción de placas ), y el movimiento relativo en cada punto a lo largo del límite de una placa se puede calcular a partir de esta rotación. Pero el área alrededor de una unión triple es lo suficientemente pequeña (en relación con el tamaño de la esfera) y (generalmente) lo suficientemente alejada del polo de rotación, como para que se pueda suponer que el movimiento relativo a través de un límite es constante a lo largo de ese límite. Por tanto, el análisis de uniones triples normalmente se puede realizar sobre una superficie plana con movimientos definidos por vectores.
Se pueden describir las uniones triples y evaluar su estabilidad sin utilizar detalles geológicos, sino simplemente definiendo las propiedades de las crestas , trincheras y fallas transformantes involucradas, haciendo algunas suposiciones simplificadas y aplicando cálculos de velocidad simples. Esta evaluación puede generalizarse a la mayoría de los entornos reales de triple unión siempre que los supuestos y definiciones se apliquen ampliamente a la Tierra real.
Una unión estable es aquella en la que la geometría de la unión se conserva en el tiempo a medida que se mueven las placas involucradas. Esto impone restricciones a las velocidades relativas y a la orientación de los límites de las placas. Una unión triple inestable cambiará con el tiempo, ya sea para convertirse en otra forma de unión triple (las uniones RRF evolucionan fácilmente a uniones FFR), cambiará de geometría o simplemente no será factible (como en el caso de las uniones FFF). Se cree que la inestabilidad inherente de una unión FFF causó la formación de la Placa del Pacífico hace unos 190 millones de años. [4]
Al suponer que las placas son rígidas y que la Tierra es esférica, el teorema del movimiento en una esfera de Leonhard Euler se puede utilizar para reducir la evaluación de la estabilidad a determinar los límites y los movimientos relativos de las placas que interactúan. La suposición rígida se mantiene muy bien en el caso de la corteza oceánica , y el radio de la Tierra en el ecuador y los polos sólo varía en un factor de aproximadamente una parte en 300, por lo que la Tierra se aproxima muy bien a una esfera.
McKenzie y Morgan [5] analizaron por primera vez la estabilidad de las uniones triples utilizando estos supuestos con el supuesto adicional de que los polos de Euler que describían los movimientos de las placas eran tales que se aproximaban al movimiento en línea recta sobre una superficie plana. Esta simplificación se aplica cuando los polos de Euler están alejados de la triple unión en cuestión. Las definiciones que utilizaron para R, T y F son las siguientes:
Para que exista una unión triple entre las placas A, B y C se debe cumplir la siguiente condición:
donde A v B es el movimiento relativo de B con respecto a A.
Esta condición se puede representar en el espacio de velocidades construyendo un triángulo de velocidades ABC donde las longitudes AB, BC y CA son proporcionales a las velocidades A v B , B v C y C v A respectivamente.
Para que la unión triple exista de forma estable, también deben cumplirse otras condiciones: las placas deben moverse de forma que sus geometrías individuales no cambien. Alternativamente, la unión triple debe moverse de tal manera que permanezca en los tres límites de placas involucrados.
McKenzie y Morgan [6] demostraron que estos criterios se pueden representar en los mismos diagramas espaciales de velocidades de la siguiente manera. Las líneas ab, bc y ca unen puntos en el espacio de velocidades que dejarán la geometría de AB, BC y CA sin cambios. Estas líneas son las mismas que unen puntos en el espacio de velocidades en los que un observador podría moverse a la velocidad dada y aún permanecer en el límite de la placa. Cuando se dibujan en el diagrama que contiene el triángulo de velocidad, estas líneas deben poder encontrarse en un solo punto, para que la unión triple exista de manera estable.
Estas líneas son necesariamente paralelas a los límites de las placas, ya que para permanecer en los límites de las placas, el observador debe moverse a lo largo del límite de la placa o permanecer estacionario sobre él.
El punto en el que se encuentran estas líneas, J, da el movimiento general de la triple unión con respecto a la Tierra.
Utilizando estos criterios se puede demostrar fácilmente por qué la triple unión FFF no es estable: el único caso en el que tres rectas situadas a lo largo de los lados de un triángulo pueden encontrarse en un punto es el caso trivial en el que el triángulo tiene lados de longitud cero, correspondientes a cero el movimiento relativo entre las placas. Como se requiere que las fallas estén activas a los efectos de esta evaluación, una unión FFF nunca puede ser estable.
McKenzie y Morgan determinaron que había 16 tipos de unión triple teóricamente posibles, aunque varios de ellos son especulativos y no necesariamente se han visto en la Tierra. Estas uniones se clasificaron, en primer lugar, según los tipos de límites de placas que se encontraban (por ejemplo, RRR, TTR, RRT, FFT, etc.) y, en segundo lugar, según las direcciones de movimiento relativo de las placas involucradas. Algunas configuraciones, como RRR, solo pueden tener un conjunto de movimientos relativos, mientras que las uniones TTT pueden clasificarse en TTT(a) y TTT(b). Estas diferencias en la dirección del movimiento afectan los criterios de estabilidad.
McKenzie y Morgan afirmaron que de estos 16 tipos, 14 eran estables con configuraciones FFF y RRF inestables; sin embargo, York [7] demostró más tarde que la configuración RRF podía ser estable bajo ciertas condiciones.
Una unión RRR siempre es estable según estas definiciones y, por lo tanto, es muy común en la Tierra, aunque en un sentido geológico la expansión de las crestas generalmente se interrumpe en una dirección, dejando una zona de ruptura fallida . Hay muchos ejemplos de estos presentes tanto ahora como en el pasado geológico, como la apertura del Atlántico Sur con crestas que se extienden hacia el norte y el sur para formar la Cordillera del Atlántico Medio , y un aulacógeno asociado , la Depresión de Benue , en la región del Delta del Níger en África. . Las uniones RRR también son comunes, ya que la ruptura a lo largo de tres fracturas a 120° es la mejor manera de aliviar las tensiones debidas al levantamiento en la superficie de una esfera; En la Tierra, se cree que tensiones similares a estas son causadas por los puntos críticos del manto que se cree que inician la ruptura de los continentes.
La estabilidad de las uniones RRR se demuestra a continuación: como las bisectrices perpendiculares de los lados de un triángulo siempre se encuentran en un solo punto, siempre se puede hacer que las líneas ab, bc y ca se crucen independientemente de las velocidades relativas.
Las uniones RTF son menos comunes; se cree que existió una unión inestable de este tipo (una RTF(a)) hace aproximadamente 12 Ma en la desembocadura del Golfo de California , donde la elevación del Pacífico Oriental se encuentra actualmente con la zona de la falla de San Andrés . [8] Las microplacas de Guadalupe y Farallón estaban siendo subducidas previamente bajo la Placa de América del Norte y el extremo norte de este límite se encontraba con la falla de San Andrés . El material para esta subducción fue proporcionado por una cresta equivalente a la moderna East Pacific Rise ligeramente desplazada al oeste de la trinchera. A medida que la cresta misma se subducía, existió momentáneamente una triple unión RTF, pero la subducción de la cresta provocó que la litosfera subducida se debilitara y se "desgarrara" desde el punto de la triple unión. La pérdida de tracción de la losa causada por el desprendimiento de esta litosfera acabó con la unión RTF dando lugar al actual sistema cresta-falla. Un RTF(a) es estable si ab pasa por el punto en el espacio de velocidades C, o si ac y bc son colineales.
Se puede encontrar una unión TTT(a) en el centro de Japón, donde la placa euroasiática anula las placas filipina y del Pacífico , y la placa filipina también anula la del Pacífico. Aquí la Fosa de Japón se bifurca efectivamente para formar los arcos de Ryukyu y Bonin . Los criterios de estabilidad para este tipo de unión son que ab y ac formen una línea recta o que la línea bc sea paralela a CA.
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