Teoría integradora sobre el origen y
dinámica de la corteza terrestre
Integrated
theory on the origin and dynamics of the Earth crust
Danilo Antón1
1 Consultor independiente San José 1018 ap.2040 C.P. 11100,
Montevideo, Uruguay dantonster@gmail.com
Resumen
Intentamos presentar el
enfoque innovador del origen del granito que desarrolló el eminente geólogo
Vicente Sánchez Cela complementándolo con la teoría sobre la génesis abiótica
de los hidrocarburos de Thomas Gold,.incluyendo consideraciones acerca de la
hipótesis de la expansión planetaria de S.W.Carey y J. Maxlow. Sánchez plantea
el origen de la corteza terrestre debido al cambio de fase de minerales
silicatados densos que pasan a estructuras cristalinas de menor densidad
aumentando el volumen y provocando el hinchamiento de la superficie y formación
de escudos predominantemente graníticos. Los basaltos se formarían por
digestión de calizas y margas en las cuencas oceánicas por los magmas
graníticos subyacentes. En discrepancia con la teoría de la tectónica de placas
se sostiene que el diámetro terrestre ha aumentado gradualmente sin que haya
habido subducción Las tensiones provocadas por la expansión cortical generan
fracturas que permiten el ascenso de hidrocarburos desde niveles profundos en
el manto. Del metano inicial, por oxidación bacteriana, se forman hidrocarburos
más pesados emergiendo en áreas fracturadas. La teoría del petróleo abiótico
permite deducir que los reservas reales son considerablemente mayores de lo que
se estima habitualmente.
Palabras clave: fases, granitos, expansión, hidrocaruros,
abiótico
Abstract
We are presenting the
innovative approach of the origin of granite
developed by the eminent geologist Vicente Sanchez Cela complemented
with the theory of the abiotic genesis of hydrocarbons of Thomas Gold,
.including also considerations about the hypothesis of planetary expansion of
J. Maxlow and S.W. Carey. Sánchez argue that the origin of the Earth's crust is
due to phase changes of silicate minerals that pass from denser crystal
structures to less dense ones increasing the planet volume and causing swelling
of the Earth surface mainly resulting in the formation of granitic shields.
Basalts would be formed by digestion of limestones and marls in ocean basins by
the underlying granitic magmas. In discrepancy with the theory of plate
tectonics Maxlow and Carey hold that the Earth's diameter has gradually
increased without any subduction.. The tensions caused by the overall expansion
produce cortical fractures that allow the rise of oil from deep levels in the
mantle. According to Gold, rising methane is oxidized by hyperthermo-bacteria
producing heavier hydrocarbons which emerge in fractured areas. The abiotic hydrocarbons
theory predict that the actual reserves are considerably larger than usually
estimated.
Key words:
phase, granite, expansion, hydrocarbons, abiotic
Introducción
El desarrollo de los enfoques
y teorías geológicas sobre el origen y evolución planetaria terrestre, y en
particular de la corteza, ha sido continuo durante los últimos dos siglos e
incluso anteiormente. En ese lapso temporal las hipótesis aceptadas han variado
considerablemente. A principios del siglo XXI predominan teorías que sostienen
que el planeta está dividido en placas más o menos rígidas que se desplazan
horizontalmente, convergen, divergen, se sobreponen o subducen unas por encima
de otras produciendo cambios lentos y graduales en la configuración de los
continentes y océanos. Del mismo modo hay acuerdo general que la composición
del manto superior difiere geoquímica, mineralógica y petrográficamente de la
composición de la corteza y que la principal fuente de energía interior
terrestre proviene de la desintegración de algunos elementos radioactivos. Hay
también coincidencia en que todos estos procesos ocurren sin cambos
significativos en el volumen terrestre. Por otra parte, también predomina la
idea que los procesos internos en la corteza se dan fundamentalmente en
presencia de agua en estado líquido o gaseoso y que los fluidos carbonosos (gas
natural, petróleo) son el resultado de la evolución de la materia orgánica de
organismos que han sido sepultados en las diversas cuencas sedimentarias.
En este trabajo se
introducen algunas incertidumbre en
estas certezas replanteando algunos postulados geológicos que han sido
considerados axiomas y que creemos merecen se visitados nuevamente. Como
reflexiona J. Lovelock en “The Agess of Gaia” y el propio Thomas S. Kuhn en
“The Structure of Scientific Revolutions” (1962), el avance científico requiere
constantes replanteos de las teorías aceptadas desde diversos ámbitos
científicos para acercarse a la verdad.
Antecedentes
Uno de las propuestas
innovativas y revisionistas acerca de los procesos que dieron origen a la
corteza terrestre ha sido desarrollado por Vicente Sánchez Cela en numerosos
trabajos (1999, 2005, 2012) donde replantea el origen del granito como el
resultado de un cambio de fase exotérmico con aumento de volumen de los minerales
silicatados del manto dando lugar a los diversos procesos geológicos
corticales.. La teoría de Sánchez Cela implica un aumento gradual del volumen
terrestre producto de la disminución de densidad antes señalada. Este aumento
de volumen ha sido considerado especialmente por los geólogos australianos S.W.Carey y J. Maxlow que no aceptan la
teoría de la tectónica de placas y en cambio imaginan una aumento de volumen
planetario que habría sido la responsable de los cambios de configuración de
los continentes y la aparición y
expansión de los oceános. Con relación al rol cumplido por los fluidos hídricos
y carbonosos en el interior se explaya Thomas Gold quien considera que los
principales fluidos profundos están constituidos por hidrocarburos, fundamentalmente
metano, que se modifica (oxida) gradualmente durante su ascenso enfatizando el
rol que las hipertermobacterias cumplirían en estos procesos que culminarían en
la acumulación de los hidrocarburos en diversas trampas estratigráficas. Este trabajo es precisamente integrar algunos
aspectos de estas teorías con el fin de contribuir a una mejor comprensión de
algunos procesos geológicos con trascendencia científica y económica.
Marco geológico
La composición inicial planetaria era
inestable en capas externas con menor presión y temperatura. Se produjeron
variaciones en las estructuras cristalinas silicatadas pasando de fases densas (coesita, stishovita,
K-holandita, Na-holandita, perovstkita sillicatada, post-perovskita, etc) a
fases menos densas (cuarzo, feldespatos potásicos, sódicos, cálcicos, olivinos,
piroxenos) con un aumento de volumen. La dilatación del manto fue generando una
zona superficial de menor densidad. correspondiente al elemento estructural que
llamamos “corteza” que puede ser definida como la parte del manto con menor
densidad debido a los cambios de fase de los minerales.Este aumento de volumen
dio lugar al hinchamiento de ciertas zonas en donde se formaron los escudos
antiguos que constituyeron la base de los continentes.
Los enfoques teóricos de Alfred Weggener
permitieron imaginar una configuración continental dinámica en donde los
continentes no permanecían estáticos. La teoría de las placas tectónicas, en
gran medida desarrollada a partir de la
elaboración de estos priimeros trabajos de Weggener continuados por otros
autores sostiene que la corteza terrestre estaría dividida en placas rígidas
que se mueven horizontalmente y descansarían sobre
una capa de roca caliente y plástica que fluiría lentamente impulsando su
movimiento horizontal, los
fondos oceánicos se habrían formado a partir de materiales expulsados en las
fracturas “dorsales” que fueron creando una capa basáltica de menor espesor
concomitantemente con el alejamiento de los bloques continentales. En sus bordes divergentes las placas se
separarían dando lugar a la formación de nueva corteza por ascenso de magma
desde el manto superior. Esta nueva corteza de composición basáltica, más
delgada y más densa formaría la placa oceánica que al converger con una placa
continental se subduciría por debajo de ésta.. La convergencia entre placas
continentales generaría un “choque” de placas con orogénesis en la zona de
convergencia. Siguiendo esta interpretación el diámetro del planeta no habría
experimentado variaciones
Expansión y formación de la
corteza.
Este
enfoque no es compartido por algunos autores (entre ellos S.W.Carey y J.
Maxlow) que sostienen que el volumen de La Tierra aumentó durante el curso de
los tiempos geológicos y por lo tanto no es necesario recurrir a procesos de
subducción para explicar la evolución planetaria.
Estos autores sostienen que la expansión
planetaria llevó a la generación gradual de cortezas oceánicas separándose las
placas continentales hasta llegar a la situación actual. Estos procesos están ilustrados
por las formas de los continentes que, eliminando los océanos, coinciden como
un gigantesco puzzle planetario. Como testimonio de lo anterior, en los
océanos, que comenzaron a crearse en esa misma época, se pueden observar en la
actualidad sistemas de fracturas/ dorsales con extrusiones volcánicas y las
edades de las rocas se presentan en franjas simétricas a ambos lados de las
dorsales (las formaciones más modernas en proximidad de las dorsales y las más
antiguas en posiciones más alejadas). Este proceso se habría iniciado hace unos 200 millones de años y continúa en
la actualidad.
Datos sobre la composición posible de la
porción superior del manto
Cuando se ´produjo la acreción original de
la Tierra los diversos cuerpos impactantes sufrieron cambios mineralógicos por
las condiciones físicas en que se produjeron los impactos. A causa de ello se
formaron estructuras cristalinas, predominantemente silicatadas, compuestas por
minerales densos.
Se considera que
los minerales que pueden haber sido formados en estas condiciones serían la
coesita: SiO2,, densidad:
2.92, la stishovita, SiO2, densidad 4.35, K-Na Holandita: (K,Na) AlSi3O8,
densidad: 4.5, la perovskita silicatada (Mg,Fe) SiO3 y CaSiO3, densidad. 4.y la post-perovskita
MgSiO3; pPv,densidad 4.0.
La composición de los meteoritos, en
particular los más comunes, las L-Condritas da una idea acerca de otros
minerales que pueden haber estado presentes en los planetesimales. Por orden de
abundancia ellos son: olivino: (Mg, Fe)2SiO4 densidad: 3.27-3.37;
hipersteno (Mg,Fe) SiO3d, densidad: 3.3-3.9; troilita FeS, densidad 4.67-4.79; cromita FeCr2O4
, densidad: 4.5-4.8; feldespato sódico:
NaSi3AlO8 , densidad; 2.61; fosfato cálcico:
Ca(H2PO4) 2
densidad: 2.2. Esta composición condrítica reafirma la
noción del predominio de minerales silicatados ricos en hierro y magnesio.
También se encuentran sulfuros, óxidos, alumino-silicatos sódicos y fosfatos
cálcicos.
Causa de las erupciones basálticas
De acuerdo a Sánchez Cela la fusión de las
masas rocosas del manto superior que generó las erupciones basálticas en las
dorsales oceánicas se produjo debido al calor generado por la conversión
exotérmica de minerales de mayor densidad a minerales de menor densidad. Los
materiales graníticos fundidos en ascenso «digieren» los sedimentos de las
cuencas oceánicas constituidos por calizas y margas. ricas en CaCO3
y MgCO3, y arcillas dando lugar a los basaltos (que en cierto modo
pueden ser definidos como granitos enriquecidos en calcio, hierro y magnesio)
Si no hubiera incorporación de sedimentos calcáreos a las masas fundidas no hay
erupciones basálticas sino intrusiones de granitoides en profundidad y
efusiones de lavas “ácidas” en la
superficie .Se señala que la principal diferencia (aunque no la única) entre basaltos y
granitoides está señalada por enriquecimiento en Ca, Mg y Fe y menos sílice
en los basaltos.
Para
V.Sánchez Cela no hay convección sino cambio de fases minerales en las
capas superiores mantélicas que al principio dan lugar a la formación de corteza
granítica y luego al “hinchamiento” por
continuado incremento del volumen. También este autor pone en duda los
movimientos de deriva continental. Al igual que S.W. Carey y J.Maxlow Sánchez
Cela opina que no existe subducción.
La expansión planetaria
La teoría de la expansión planetaria, fue
propuesta por el geólogo australiano W. H. Carey (1988) y en tiempos más recientes por el geólogo,
también australiano, James Maxlow. De acuerdo a estos autores la Tierra se
expande desde su formación. Por la configuración continental actual parece
probable que así haya sido, por lo menos en los últimos 200 m.a.. Si eliminamos
los fondos oceánicos de acuerdo a la edad geológica de sus rocas basales
(comenzando por las más recientes hasta las más antiguas), para reconstruir la
evolución pasada del planeta, notamos que a medida que vamos hacia atrás en el
tiempo los continentes parecen irse acercando. Cuando llegamos al período
jurásico hace unos 200 m.a. los continentes aparecerían juntos y los océanos
desaparecerían coincidiendo los perímetros continentales entre sí para formar
un solo continente que ocuparía toda la superficie terrestre. De acuerdo a este
ejercicio de reconstrucción paleogeográfica, en el período jurásico toda la
corteza habría sido continental. En ese
momento no habría cortezas oceánicas.
Esta reconstrucción regresiva hacia el
pasado permitió deducir a los autores antes mencionados que en ese momento
(período jurásico) el volumen del planeta era menor que el actual.
Obviamente en el planeta monocortical
pre-jurásico sin océanos había agua superficial y mares que se extendían por
vastas áreas, pero de poca profundidad.
De acuerdo a la teoría de Sánchez Cela los
cambios de fase de los minerales mantélicos provocaron: 1) aumento de volumen
del planeta; 2) formación de una corteza granítica de espesor creciente; 3) los
cambios de fase también ocurrieron en el manto y núcleo con aumento acumulativo
de volumen, 4) este aumento de presión expansiva aunado a la corteza rígida
creó condiciones para su ruptura abrupta
y comienzo de formación de fondos oceánicos; 5) a esta evolución interna habría
que agregar el impacto de asteroides o cometas que pudieron haber desencadenado
geo-fracturas catastróficas en la corteza que ya estaba tensionada por la
expansión mantélica.
La formación mantélica de hidrocarburos
Las distensiones y redes de fracturas que
se produjeron posibilitaron circulación iónica y formación de hidrocarburos (sobre todo
metano) a partir de los 200-400 km de profundidad.
Debido a este fracturamiento, el metano así
formado, que es más liviano que el agua, sube hacia la superficie. A partir del
metano ascendente se van formando los diferentes hidrocarburos con una
creciente concentración de carbono. Estos procesos son explicados por la teoría
abiótica sustentada por Dmitri Mendeleev a fines del siglo XIX, y varios
geólogos rusos y ucranianos (N. A.Kudryavtsev, 1951, Emmanuil Chekaliuk, 1967,
y el astrofísico anglo-austríaco Thomas Gold, 2001. Recientemente el autor de
este ensayo apoyó esta teoría en un libro reciente (Antón, 2005
Basada en esta hipótesis la URSS se
convirtió en el primer productor mundial de hidrocarburos en la década de 1980.
Recientemente, Thomas Gold extendió la teoría abiótica incluyendo elementos
innovativos en su reciente libro “La biosfera profunda y caliente” (1992).
En base a los autores rusos y ucranianos
mencionados y a los trabajos de T. Gold, se puede sostener que no hay elementos
científicos para seguir afirmando que el petróleo y el gas son de origen fósil.
Existen numerosos yacimientos de petróleo contenidos en rocas ígneas y
metamórficas inexplicables con la teoría “fósil”. Los yacimientos petroleros no
se agotan de acuerdo a las previsiones e incluso parecería que se “recargan”
desde las profundidades. La composición química de los hidrocarburos es
contradictoria con un origen orgánico (p.ej. su elevado contenido en helio que
no existe en los restos biológicos). Los hidrocarburos son abundantes a nivel galáctico y
planetario pudiéndose deducir que en nuestro planeta también lo son. Los nuevos
datos confirman la teoría de la formación de planetas por aglomeración de
planetesimales.
También se considera que el
calentamiento de estos cuerpos ocurrió, a posteriori de su constitución
inicial, por efecto de la contracción
gravitatoria, la radioactividad de ciertos elementos y en tiempos posteriores
`por procesos de cambios de fase de minerales.
En todos ellos se ha constatado gran abundancia de carbono, generalmente
bajo la forma de hidrocarburos u óxidos de carbono.
De la información disponible se
deduce también que la estructura interna de los astros antedichos fue
originalmente heterogénea, y que, si bien se pueden haber producido procesos de
homogeneización, muchos componentes de la heterogeneidad original persisten.
Uno de los principales procesos
del dinamismo interno de estos astros es la desgasificación. Ésta implica
ascenso gradual de elementos o compuestos relativamente livianos, que asumen
estado gaseoso en rangos de presión y temperatura subsuperficiales. Las
principales moléculas de las envolturas gaseosas de los planetas son nitrógeno,
metano, dióxido de carbono y agua. El nitrógeno es bastante abundante y por
tanto al contraerse y calentarse el interior planetario se exudarse hacia el exterior
formando «atmósferas nitrogenadas» (cuando la gravedad del planeta es
suficiente para retenerlas). Debido a su carácter químicamente estable no se
combina fácilmente en su ascenso.
El carbono y sus compuestos
hidrogenados, por el contrario, tienen un comportamiento químico mucho más
activo, particularmente en presencia de algunos minerales oxigenados, como
óxidos metálicos y sulfatos. Las fracturas producidas en el interior planetario
por la compresión, distención y calentamiento así como por las mareas astronómicas,
facilitan el ascenso.
Al combinarse con el oxígeno, el
metano (CH4, molécula común en los interiores planetarios) genera CO2,
CO y H2O, dependiendo de la disponibilidad de oxígeno. Los fluidos
carbonosos así formados se inyectan en las masas sólidas generando presiones
laterales en las fracturas, ensanchándolas y lubricándolas. De esa forma se
posibilita el movimiento de los bloques rocosos, con producción de sismos y
eyecciones de gases.
Se
considera que la mayor parte del carbono atmosférico y oceánico terrestre se ha
inmobilizado bajo la forma de carbonatos. Esta composición puede ser explicada
lógicamente a través de las teorías de la desgasificación planetaria, del
origen mineral del petróleo y gas y de la ocurrencia de procesos de oxidación
en las capas subsuperficiales. Algunos autores (T. Gold, 1992, 1999) atribuyen
al metabolismo de poblaciones hipertermobacterianas subterráneas la ocurrencia
de dicho proceso. Cuando el
metano en su ascenso llega a los 5-10 kilómetros de profundidad con temperaturas
por debajo de los 150 grados centígrados se encuentra con una numerosa flora
subterránea de bacterias. A estas
bacterias se las denomina hipertermobacterias pertenecientes al Dominio de las
Archea. Estas bacterias basan su metabolismo en la oxidación del metano,
produciendo H2O y CO2 a partir de óxidos, sulfatos y
otras sales. De esa manera se generan
óxidos reducidos (p.ej. magnetita), sulfuros (pirita, calcopirita, etc) y
otros Parte del metano sobrevive y
emerge en los fondos oceánicos y continentes oxidándose en la atmósfera
(formando CO2). La oxidación de gran cantidad de CH4 da
lugar a la formación de agua que también se incorpora a la atmósfera. A esta se
agregan las aguas aporttadas por cometas, asteroides y meteoritos. La
surgencia de este conjunto de aguas profundas arrastra sales diversas y se
acumula en la superficie formando océanos y otros cuerpos acuáticos. El metano
presenta surgencias en todos los sitios donde hay conductos (fracturas) que
alivian la presión y permiten su ascenso. En el fondo marino, donde la corteza
es más delgada, existen innumerables fuentes de emanación de metano y
subproductos (vapor de agua, dióxido de carbono). En presencia de aguas frías
el metano se mezcla con éstas dando lugar a la formación de hidratos de metano.que
en algunos fondos oceánicos puede tener espesores de varias decenas de metros.
Discusión
Las teorías
presentadas enfocaron los procesos geológicos internos evolutivos desde
diferentes puntos de vista. Sánchez Cela pone énfasis en el origen de la
corteza y granito con aumento de volumen debido a cambios de fases minerales,
del granito y las fuentes de energía requeridas para potenciar la dinámica
cortical. Por su parte S.Carey y Maxlow sostienen que la expansión planetaroa
es la causa de la configuración de continentes y océanos, negando, al igual que
S.Cela la existencia de mecanismos de subsucción continenatal. T.Gold analiza
los procesos de desgasificaciáon planetaria y pone énfasis en el rol de los
fluidos carbonosos en la dinámica petrogenética y de acumulación de
hidrocarburos en la cuencas sedimentarias y escudos. Los aspectos centrales de
estas teorías pueden ser integrados en
una teoría más general que también tiene que tener en cuenta algunos aspectos
de las teorías actualmente aceptadas para avanzar en la comprensión de la
complejidad cortical y petrogenética que frecuentemente dificulta la
comprensión de ciertos fenómenos geológicos
Conclusiones
Ls nuevas teorías
geológicas y cosmogónicas, como es el caso de las hipótesis expuestas por
Sánchea Cela, Carey, Maxlow y T.homas Gold, que a veces colisionan con las
teorías habitualmente aceptadas, pueden proporcionar elementos innovativos que
permiten comprender algunos procesos de difícil explicación. La tarea del
científico, geólogo e investigador es tener en cuenta estos puntos de vista
innovativos con un criterio crítico pero no discriminativo. Muchas veces la
solución de algunos problemas aparentemente insolubles puede ser resuelta
cambiando radicalmente los postulados básicos de los paradigmas vigentes.
Bibliografía
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Piriguazú Ediciones.
Carey, S. W., 1988, Theories of the earth and
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Lovelock, J., 1988. The ages of Gaia, The
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Maxlow, J., 2005, Terra non Firma Earth: Plate
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Sánchez Cela,
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Wegener, A., 1929: Die
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