Una unión triple es el punto donde se encuentran los límites de tres placas tectónicas . En la unión triple, cada uno de los tres límites será de uno de tres tipos: una dorsal (R), una fosa (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-fosa, dorsal-cresta-cresta o, abreviado, FFT, RRR). De los diez tipos posibles de uniones triples, solo unas pocas son estables a lo largo del tiempo ('estable' en este contexto significa que la configuración geométrica de la unión triple no cambiará a lo largo del tiempo geológico). El encuentro de cuatro o más placas también es teóricamente posible, pero las uniones solo 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 se encuentran idealmente en ángulos cercanos a los 120°.
En la teoría de la tectónica de placas , durante la ruptura 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 (véase aulacógeno ) y los otros dos continúan expandiéndose para formar un océano. La apertura del océano Atlántico sur comenzó al sur de los continentes sudamericano y africano , alcanzando una triple unión en el actual golfo de Guinea , desde donde continuó hacia el oeste. La fosa de Benue, de dirección NE, es el brazo fallido de esta unión. [3]
Desde entonces, el término "triple unión" ha pasado 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. 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 en la superficie de una esfera. En una esfera, los movimientos de las placas se describen como rotaciones relativas alrededor de los polos de Euler (véase Reconstrucción de placas ), y el movimiento relativo en cada punto a lo largo de un límite de 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 (normalmente) lo suficientemente alejada del polo de rotación, como para suponer que el movimiento relativo a través de un límite es constante a lo largo de ese límite. Por tanto, el análisis de las uniones triples se puede realizar normalmente en una superficie plana con movimientos definidos por vectores.
Las uniones triples pueden describirse y evaluarse su estabilidad sin utilizar detalles geológicos, sino simplemente definiendo las propiedades de las dorsales , fosas y fallas transformantes involucradas, haciendo algunas suposiciones simplificadas y aplicando cálculos de velocidad simples. Esta evaluación puede generalizarse a la mayoría de los entornos de uniones triples reales, siempre que las suposiciones y definiciones se apliquen ampliamente a la Tierra real.
Una unión estable es aquella en la que la geometría de la unión se mantiene con el tiempo a medida que las placas involucradas se mueven. Esto impone restricciones a las velocidades relativas y 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 su 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]
Suponiendo que las placas son rígidas y que la Tierra es esférica, el teorema de Leonhard Euler sobre el movimiento en una esfera se puede utilizar para reducir la evaluación de la estabilidad a la determinación de los límites y los movimientos relativos de las placas en interacción. La suposición rígida se cumple muy bien en el caso de la corteza oceánica , y el radio de la Tierra en el ecuador y los polos solo 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 describen 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 unión triple 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 sea estable, se deben cumplir otras condiciones: las placas deben moverse de manera que sus geometrías individuales no se vean modificadas o, alternativamente, la unión triple debe moverse de manera que permanezca en los tres límites de las placas involucradas.
McKenzie y Morgan [6] demostraron que estos criterios pueden representarse en los mismos diagramas de espacio de velocidad de la siguiente manera. Las líneas ab, bc y ca unen puntos en el espacio de velocidad que dejarán la geometría de AB, BC y CA sin cambios. Estas líneas son las mismas que unen puntos en el espacio de velocidad 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, por lo que para permanecer en ellos 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 unión triple FFF no es estable: el único caso en el que tres líneas que se extienden 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, lo que corresponde a un movimiento relativo cero entre las placas. Como se requiere que las fallas estén activas para el propósito de esta evaluación, una unión FFF nunca puede ser estable.
McKenzie y Morgan determinaron que teóricamente existen 16 tipos de unión triple posibles, aunque varios de ellos son especulativos y no necesariamente se han observado en la Tierra. Estas uniones se clasificaron en primer lugar por los tipos de límites de placas que se encuentran (por ejemplo, RRR, TTR, RRT, FFT, etc.) y, en segundo lugar, por 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 se pueden clasificar 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 y las configuraciones FFF y RRF eran inestables, sin embargo, York [7] demostró posteriormente que la configuración RRF podía ser estable en determinadas condiciones.
Una unión RRR siempre es estable usando estas definiciones y por lo tanto muy común en la Tierra, aunque en un sentido geológico la expansión de la dorsal generalmente se interrumpe en una dirección dejando una zona de rift fallida . Hay muchos ejemplos de estos presentes tanto ahora como en el pasado geológico, como la abertura del Atlántico Sur con dorsales que se extienden de norte a sur para formar la dorsal mesoatlántica , y un aulacógeno asociado , la fosa de Benue , en la región del delta del Níger en África. Las uniones RRR también son comunes ya que el rift a lo largo de tres fracturas a 120° es la mejor manera de aliviar las tensiones del levantamiento en la superficie de una esfera; en la Tierra, se cree que tensiones similares a estas son causadas por los puntos calientes del manto que se cree que inician el rift en 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 único punto, las líneas ab, bc y ca siempre pueden encontrarse independientemente de las velocidades relativas.
Las uniones RTF son menos comunes, se cree que una unión inestable de este tipo (una RTF(a)) existió aproximadamente hace 12 Ma en la desembocadura del Golfo de California , donde la Dorsal del Pacífico Oriental actualmente se encuentra 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 Dorsal del Pacífico Oriental moderna ligeramente desplazada al oeste de la fosa. A medida que la propia cresta fue subducida, existió momentáneamente una triple unión RTF, pero la subducción de la cresta hizo que la litosfera subducida se debilitara y se "desgarrara" del punto de la triple unión. La pérdida de tracción de la losa causada por el desprendimiento de esta litosfera terminó con la unión RTF dando lugar al sistema de cresta-falla actual. Una RTF(a) es estable si ab pasa por el punto en el espacio de velocidad C, o si ac y bc son colineales.
En el centro de Japón se puede encontrar una unión TTT(a), donde la placa euroasiática se superpone a las placas filipina y del Pacífico , y la placa filipina también se superpone a la del Pacífico. Aquí, la fosa de Japón se ramifica 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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