1960ko hamarkadan eta 1970eko hamarkadaren lehendabiziko urteetan, geologoen pentsamoldea guztiz aldaraziko zuen plaka-tektonikaren teoriaren oinarriak finkatu ziren. Aurretik, nahiz eta kontinenteen mugikortasunari buruzko ideiak mende osoan zehar ikertzaileen artean ahoz aho ibili, oro har, Lurra gorputz zurruntzat eta kontinenteak gorputz finkotzat hartzen ziren.

Plaka-tektonikak geologian sortu zuen iraultza ulertzeko, aipatu behar da fisikan erlatibitatearen teoriaren sorrerak —XX. mendearen hasieran—, biologian DNAren aurkikuntzak —XX. mendearen erdialdean— eta astronomian Big Bangaren teoriak sortu zutenaren parekoa izan daitekeela. Hala ere, badu ezberdintasun nabarmen bat horiekiko: aurreko teoriek sortzaile edo buru nabarmenen bat dute, eta plaka-tektonikaren teoriak, aldiz, ez. Plaka-tektonika esparru ugarietatik eta ikertzaile askok sortutako aurkikuntza, eredu eta ideiez hornitutakoa da.

Azkeneko 200 urteetan, eredu ugari sortu dira mendikateen eraketaren, bolkanismoaren eta Lurreko beste fenomeno nagusien inguruan, baina ez da plazaratu prozesu geologiko guztiak batera azal zitzakeen teoriarik. Gaur egun, Lurrean gertatzen diren prozesu geologiko guztiek plaka-tektonikaren teoria orokorraren barnean dute azalpena.

Plaka-tektonikaren teoriaren arabera, Lurraren azala plaka deritzen zenbait zatitan banatuta dago.

Lurreko zazpi plaka nagusiak eta eskala txikiagoko bete zenbait plaka. Ozeno-gandorrek (lerro bikoitzak), fosek (hirukiak dituztenak) eta faila transformatzaileek (lerro jarraituak) plaken arteko mugak markatzen dituzte (iturria: Arturo Apraiz, Plaka-tektonika, UEU 2005)

Plaka horiek litosfera-zati mugikorrak dira; beraz, lurrazal kontinentalaz edota lurrazal ozeanikoz eta mantu zati batez osatuta daude, eta 80 eta 150 km bitarteko lodiera dute. Litosfera-zatiak edo plakak, denbora-eskala geologikoan, makurdurarekiko zurruntasunik gabeko fluido likatsuen gisan jokatzen duen astenosferaren gainean mugitzen dira, 1-20 cm/u bitarteko abiadurarekin. Beraz, plakak esfera baten gaineko estalki-zati mugikor gisa irudika daitezke. Plaken etengabeko mugimenduen eraginez, esfortzu izugarriak sortzen dira, eta horiek plaken arteko mugetan lurrikara edo prozesu magmatikoen bitartez islatzen den deformazioa eragiten dute. Deformazioa, batez ere, plaken arteko mugetan pilatzen denez, plakek gorputz zurrun gisa jokatzen dutela onartzen da. Plaken mugimenduaren arabera, hiru muga-mota bereizten dira: muga dibergenteak, non plakak elkarrengandik urrundu egiten baitira (rift kontinentalak eta ozeano-gandorrak); muga konbergente edo subdukzio-eremuak, non plaken hurbilketa-mugimenduaren ondorioz plaka bat bestearen azpitik mantuan barneratzen baita; eta muga kontserbakorrak edo faila transformatzaileak, zeinetan plaken mugimendua horizontalki eta norabide berean gertatzen baita litosfera sortu edo deuseztatu gabe.

Plaken arteko muga-motak eta zenbait puntu hirukoitz. Plaken arteko mugimendu erlatiboak (abiadura linearrak) gezien tamainarekiko proportzionalak dira. D) muga dibergenteak; C) muga konbergenteak; T) muga transformakorrak (iturria: Arturo Apraiz, Plaka-tektonika, UEU 2005)

Plaken arteko mugak dira lurrazalean aurki daitezkeen eremurik ezegonkorrenak; horietan sortzen dira lurrikara eta sumendi gehienak, eta muga horietan garatzen dira Lurraren azaleko ezaugarri topografiko nabarmenenak (ozeano-gandorrak, ozeanoetako fosak eta mendikateak). Prozesu horiek erabiliz definitu dira lurrazala osatzen duten zazpi plaka nagusiak: Ozeano Barekoa, Ipar Amerikakoa, Hego Amerikakoa, Eurasiakoa, Afrikakoa, India-Australiakoa eta Antartikakoa (ikus lehen irudia). Horietaz gain, eskala txikiagoko dozena bat plaka definitzen dira; horien artean ezagunenak Ozeano Barearen ekialdean dauden Nazca eta Cocos plakak dira. Plaka bat litosfera ozeanikoz soilik egon daiteke eratuta (Ozeano Bareko plaka), edo litosfera ozeanikoz eta kontinentalaz, baina sekula ez litosfera kontinentalaz soilik.

Teoriaren garapen historikoa

XX. mendearen hasieran, norbaitek kontinenteen mugikortasuna aipatuz gero, ero-ospea hartzen zuen. Hala ere, argigarri geologikoak beste modu batera ezin azaldu zirela sentitzen zuten zientifikoek hainbat aldiz proposatu zuten ideia hori mendetan zehar. 1912. urtean, Alfred Wegener (1880-1930) meteorologo alemanak hainbat jatorritako zenbait argigarri bildu, eta kontinenteen jito deritzon teoria proposatu zuen, plaka-tektonikaren aitzindari gisa onartzen dena. Baina denbora behar izan zen harik eta, datu-pilaketaren ondorioz, ideia arbuiatu ezin izan zen arte. 1963 eta 1968 bitartean, plaken mugikortasuna geologo gehienen ortodoxia bihurtu zen bat-batean. Zergatik bat-bateko aldaketa hori? Logikoki, datuak gehituz joan ziren heinean, pilatu egin zirelako kontinenteen mugikortasunaren aldeko frogak, eta, azkenean, ikertzaileek ezin izan zituztelako arbuiatu argibide horiek guztiak.

Teoriaren garapen historikoa hiru urrats nagusi hauetan bana daiteke: kontinenteen jitoaren aurretik, kontinenteen jitoa eta eztabaida-garaia.

Kontinenteen jitoaren aurretik

Plaka-tektonikaren oinarrizko zenbait ideia aspaldiko kontuak dira, eta ikertzaile ameslarien burutaziotzat hartu zituzten garaiko zientzia-buruek. Kontinenteen mugikortasunari buruzko erreferentzia historiko adierazgarrienetarikoak aipatuko dira segidan.

Amerikako kostaldea kartografiatu bezain laster, 1596. urtean, Abraham Ortelius kartografo flandiarrak aipatu zuen Ozeano Atlantikoko bi ertzetan kokatutako kostaldeak puzzle bateko fitxak balira bezala batu zitezkeela, eta iradoki zuen Afrika, Europa eta Amerika noizbait elkartuta egon zirela. 1620. urte inguruan, Francis Baconek Hego Amerikako eta Afrikako kostaldeen antzekotasuna aipatu zuen Novum Organum liburuan, nahiz eta horren zergatiari buruz ezer ez esan.

Ondoren, Afrika eta Amerika banandu izana onartzen zutenen artean, teoria “katastrofistak” gailendu ziren denbora luzean. 1666. urtean, François Placet moralista amerikarrak Uholde Unibertsalean bilatu zuen azalpena eta, aldiz, 1843. urtean, Alexander von Humbolt esploratzaileak proposatu zuen Ozeano Atlantikoa itsasoak indusitako harana zela.

Antonio Snider-Pellegrinik (1858), La création et ses mystères dévoilés liburuan, Afrikako eta Hego Amerikako Karbonifero periodoko landare-fosilen antzekotasunaz ohartuta, esan zuen bi lurralde horiek noizbait bat eginda egon zirela. Haren esanean, Lurraren jatorrian kontinenteak elkartuta zeuden, baina Uholde Unibertsalak Amerikaren eta Mundu Zaharraren arteko bereizketa eragin zuen.

Garai haietan, ikertzaile gehienek, prozesu geologikoen abiadura infinituki motelean oinarrituz, susmoak zituzten Lurraren antzinatasunari buruz, eta uste zuten Lurra Itun Zaharrak zioena baino zenbait aldiz zaharragoa zela. 1879an, Charles Darwinek proposatu zuen Ilargia Ozeano Baretik askatutako zatia zela. Osmund Fisher alemaniarrak, Physics of the Earth’s Crust (1889) liburuan, Darwinen teoria biribildu zuen, esanez Ilargia Kretazeoan banandu zela eta, horren ondorioz, lurrazalak egonkortasuna galdu zuenez, harrezkero kontinenteak mugitzen ari direla galdutako egonkortasuna berreskuratzeko.

1909. urtean, Eduard Suess geologo austriarra Ozeano Atlantikoko alde bateko eta besteko Paleozoikoko arroka eta egituren antzekotasunaz ohartu zen. Hegoaldeko hemisferioan kokatutako kontinenteen berreraikuntza proposatu zuen, esanez denek noizbait Gondwanaland deituriko superkontinentea eratu zutela. Hala ere, bereizketa Ozeano Atlantikoaren hondoratzeari egotzi zion.

F. B. Taylor (1910) fisikari iparramerikarrak kontinenteen jitoaren zergatiari buruzko hipotesi berria plazaratu zuen. Mugimenduen indar-eragileari buruz hau esan zuen: Lurrak Ilargia harrapatu zuen bere grabitate-eremuaren barnean orain dela 60 eta 150 Ma bitartean, eta hasieran Lurra eta Ilargia gaur baino askoz hurbilago zeudenez, Ilargiak Lurrean eragindako grabitazio-indarra nahikoa izan zen kontinenteak mugiarazteko.

Kontinenteen jitoa

Alfred Wegenerrek (1880-1930), kontinenteen jitoaren aldeko hainbat froga bildu eta borobildu ostean, kontinenteak historia geologikoan zehar mugikorrak izan direla dion teoria plazaratu zuen. Teoria ez zen guztiz onartu plaka-tektonikaren teoria iradoki arte, batez ere kontinenteak mugiarazteko mekanismorik azaltzen ez zuelako.

Eztabaida-garaia

1926an, New Yorken egindako batzarrean, kontinenteen jitoa izan zen eztabaidagai nagusia. Nahiz eta zenbait hizlari jitoaren alde agertu, gehienek kontinenteen jitoaren hipotesia alboratzearen alde egin zuten. Ondorioz, kontinenteen jitoa kontzeptu geologiko errespetagarrien zerrendatik desagertu egin zen.

Hurrengo urteetan, zenbait ikertzaile ideia bizirik iraunarazten ahalegindu ziren, aipagarrienak agian, argitaratutako liburuengatik, Arthur Holmes, Principles of Physical Geology (1929), eta Alexander du Toit, Our Wandering Continents (1937). Ikertzaile gehienek, aldiz, lan egiten jarraitu zuten, eta lan egin ahala lortutako datuek eta eredu berriek argi erakusten zuten kontinenteen mugikortasuna halabeharrezko prozesua zela. 1970eko hamarkadaren hasieran, kontinenteen jitoak onarpen orokorra erdietsi zuen, hainbat esparrutan burututako ikerketetan lortutako emaitzak bat zetozelako teoriaren oinarrizko kontzeptuekin. Jarraian, pentsamolde-aldaketan eraginkorrenak izan ziren ideiak baino ez dira aipatuko.

Litosferaren eta astenosferaren definizioa

1926. urtean, Beno Gutenberg sismologoak erakutsi zuen Lurraren azalaren azpitik 100 eta 200 km arteko tartean uhin sismikoen abiadura murriztu egiten dela. Fenomenoa azaltzeko, iradoki zuen geruza horren materialak ez direla gainekoak eta azpikoak bezain zurrunak. Gutenbergek lortutako datuek eta horietatik ondorioztatutako ereduek ez zuten garaiko zientzia-buruen onespenik izan, eta ideia hori baztertu egin zen hurrengo hiru hamarkadetan. 1960ko hamarkadan, aldiz, pilatutako datu sismikoen kopuru izugarriaren ondorioz, onartu behar izan zen abiadura txikiko geruzaren edo zurruntasun txikiko geruzaren agerpena. Geruza horren aurkikuntzak ondorio garrantzitsuak izan zituen plaken mugimendua azaltzeko.

Laborategian burututako petrologia esperimentaleko ikerketek erakutsi zuten abiadura sismikoen murrizketaren arrazoia: sakonera horietarako onartutako presio- eta tenperatura-baldintzapean, arroken ezaugarriak guztiz aldatzen dituen fusioa hasten da. Beraz, Joseph Barrell geologo iparramerikarrak 1914an iradokitako litosferaren eta astenosferaren arteko bereizketak azalpena izan zuen. Astenosferaren eta litosferaren izaerak kontinenteen jitoa baieztatzeko beharrezkoa zen mekanismoaren oinarria finkatu zuen.

Ikerketa ozeanografikoak

Kontinenteen puzzlea osatzeko egindako ahaleginak izugarri hobetu ziren, 1950eko hamarkadan, Sir Edward Bullardek ideia bat plazaratu ondoren. Bullardek esan zuen kontinenteen uztarketa egiteko, kostaldea erabili beharrean, itsas azpitik 200 m-ra dagoen kontinente-plataformaren eta kontinente-ezpondaren arteko muga erabili behar zela, hortxe zegoelako, hain zuzen, kontinenteen eta ozeanoen arteko benetako muga. Bullardek beste datu interesgarri bat ere plazaratu zuen: lurrazaleko bero-fluxuen neurketak eginez ohartu zen lurrazalean normala den bero-fluxuaren bikoitza dagoela ozeano-gandorren gainean, eta, aldiz, normala baino txikiagoa, fosa ozeanikoen gainean. Berehala sortu zen bero-fluxuaren anomalia horien eta mantuko konbekzio-korronteen arteko harremanei buruzko hipotesia, zeinak bero-fluxu altuko eremuak konbekzio-korronte gorakorrekin lotu zituen eta bero-fluxu txikiko eremuak, konbekzio-korronte beherakorrekin.

Nahiz eta II. Mundu Gerrak komunitate zientifikoaren ikerketa-esparru arruntak gelditu, gerratearen estreinako urteetan asmatutako bi tresnak garrantzi izugarria izango dute ondoren egingo diren ikerketa ozeanografikoetan: sonarra eta radarra. Gerra-garaian, zehaztasun handiko milioika soslai batimetriko burutu ziren, batez ere, Ozeano Barean. H.H. Hess geofisiko amerikarrak datu horiek guztiak bildu zituen, eta Ozeano Bareko mendebaldeko ezaugarri topografiko nabarmenenak deskribatu. Gerraren ostean, ozeanoetako ikerketa batimetrikoak zentzu zientifikoarekin burutu ziren, eta argi utzi zuten munduko ozeano guztietan zehar hedatzen den 40.000 km-ko itsaspeko mendikate baten existentzia (ozeano-gandorra). Hessen Evolution of Ocean Basins (1960) lanean, garrantzi handiko datua argitaratu zen. Haren esanean, ozeano-gandorren gailurrean irekitzen diren arrailduretatik, lurrazal ozeaniko berria eratu eta gandorraren alde bietara hedatzen da. Lanaren eraginez, pareko ondorioetara heltzen ziren beste zenbait artikulu argitaratu ziren, eta, horietako batean, R. S. Dietzek (1962) itsas hondoaren zabalkuntza terminoa erabili zuen. Wegenerrek uste zuen kontinenteak lurrazal ozeanikoaren gainean mugitzen zirela, baina Hessek erakutsi zuen kontinenteak, behintzat, pareko zurruntasuna duen itsas hondoarekin batera mugitzen direla. Ideia biribiltzeko, proposatu zuen itsas hondoko lurrazala fosa ozeaniko sakonetan eta mendikate gazteen parean desagertu egiten zela, subdukzio deritzon ekintzaren bidez.

Paleomagnetismoa

Kontinenteen jitoaren aurka zeuden ikertzaileak guztiz konbentzitzeko balio izan zuten datuak arroketako magnetismoaren ikerketatik heldu ziren. 1950 eta 1960ko hamarkadetan, geofisikoek, arroken hondar-magnetismoa ikertuz, kontinenteen jitoari buruzko froga zalantzagabea lortu zuten. Arroken hondar-magnetismoaren deklinazioa eta okerdura neurtuz, arroka eratu zeneko garaian Ipar polo magnetikoak zuen kokapena zehatz daiteke. Era horretan, kontinente baten zenbait garaietako arroken magnetismoa neurtuta, ikusten da poloaren kokapena aldakorra dela. Ageriko bidaia polarraren kurbek, kontinente bakoitzean burututako neurketa paleomagnetikoen ondorioz, denboran zehar polo magnetikoek izandako kokapena zehazten dute.

A) Hego Amerika eta Afrikako adin ezberdineko arroken magnetismoa aztertuz sortzen diren bidaia polarraren kurbak (adinak Mu-tan). B) Kurbak elkartu egiten dira adin bakoitzean kontinenteek izan duten kokapenera eramanez (iturria: Arturo Apraiz, Plaka-tektonika, UEU 2005)

Kurba horiek bi eratara uler daitezke: batetik, polo magnetikoak lurrazalean zehar mugitzen direla onartuz, edo bestetik, mugitzen direnak kontinenteak direla ontzat emanez. Jakin bazekiten polo magnetikoen kokapena denboran zehar aldakorra dela, baina beti errotazio-poloaren inguruan, azken finean eremu magnetikoa Lurraren errotazio-mugimenduak gobernatzen duelako. Beraz, onartu beharra zegoen sistemako elementu mugikorrak kontinenteak direla. Gainera, kontinente bakoitzak bidaia polarraren kurba propioa duela ziurtatu zenean, argi gelditu zen kontinenteak bai polo magnetikoarekiko bai elkarrekiko mugikorrak direla.

1960ko hamarkadan, Lurraren eremu magnetikoak jasandako inbertsio bakoitzaren adina zehaztu zen, eta egiaztatu zen denboran zehar inbertsioak ez direla erregularrak izan eta mundu-mailako hedapena dutela. Hamarkada berean, Ozeano Atlantikoko erdiko gandorrean eta Ozeano Bareko ekialdeko gandorrean, intentsitate magnetiko txiki eta handiko xingolen arteko txandakatzea behatu zen. Gainera, xingola magnetiko horiek tarte luzeetan jarraituak, gandorrarekiko paraleloak eta gandorraren ardatzarekiko simetrikoak direla jakin zen.

Lurrazal ozeanikoan gordetako alderantzikatze magnetikoak. A) Anomalia magnetikoen kokapen geografikoa Islandiatik gertu, Reykjanes gandorrean (Atlantiko erdiko gandorraren zatia). Xingola tramadunak anomalia magnetiko normaleko arrokak dira eta zuriz alderantzikatutako anomalia magnetikoko arrokak. B) Zehar-ebakian zeharreko eremu-magnetikoaren intentsitate-aldaketak. Intentsitate altuko eta baxuko eremuak polaritate normalekoei eta alderantzikatuei dagozkie, hurrenez hurren (iturria: Arturo Apraiz, Plaka-tektonika, UEU 2005)

Fred Vine eta Drummond Matthews (1963) britainiarrek xingola magnetikoen eta hondo ozeanikoen zabalkuntzaren arteko lotura aurkitu zuten. Haien esanean, ozeano-gandorretan, magmak gora egiten du eta hondo ozeaniko berria eratu, eta alde batera eta bestera isurtzen da. Magma hoztu ahala, basaltoetako mineral burdinatsuak orientatu egiten dira Lurraren eremu magnetikoarekiko. Polaritate normaleko garaietan kristaldu berri diren hondo ozeanikoetako basaltoetako mineralak gaur egungo iparrarekiko orientatzen dira gutxi gorabehera. Aldiz, polaritate alderantzikatuko garaietan eratutako mineralak gaur egungo hegorantz orientatzen dira. Prozesu horren bitartez tartekatzen dira intentsitate handiko xingolak eta intentsitate txikikoak.

Datu horiekin guztiekin eta aipatu ez diren beste zenbaitekin, plaka-tektonikaren teoria geotektonikoa sortu zen. Oro har, prozesu geologiko gehienen (eremu kontinentalen eta ozeanikoen arteko bereizketa; mendikateen sorrera; lurrikara, sumendi edo arroka-moten izaera eta hedapenen...) jatorria eta zergatia azaltzen dituen teoria orokor ulergarria da.

Plaken mugimendua gobernatzen duten indarrak

Kontinenteen jitoaren teoria ez zen onartu batez ere ez zuelako argi azaltzen nola eta zergatik mugitzen ziren plakak. Plakek duten mugimendua zehaztasun handiarekin ezagutzen bada ere, oraindik ez da bukatu horren gorputz izugarri handien mugimendua sorrarazteko gai diren indarrei buruzko eztabaida.

Oro har, bi joera orokor daude plaken mugimendua eragiten duten indarren jatorriari buruz, eta ez dira kontrajarriak. Batetik, plaken mugimendua mantuko konbekzio-korronteen ondorioa dela diotenak daude; bestetik, plaken mugimendua plaketan bertan sortutako indarrek gidatzen dutela diotenak. Lurreko dinamika orokorrari buruz proposatutako eredu berrienek era osagarrian erabiltzen dituzte bi joeretako ideiak.

Plaken mugimenduak mantuan du jatorria

Plaka-tektonikaren teoria sortu ondoren eta jakin zenean mantuan bero-garraioa konbekzioaren bitartez gertatzen dela, iradoki zen plaken mugimendua mantuko konbekzioaren ondorio zuzena izango zela. Hau da, mantuaren konbekzio-mugimendu motela gainetik dauden litosfera-plakak mugiarazteko gai dela onartzen da.

Azkeneko urteetan, mantuko konbekzio-korronteei buruzko eredu ugari plazaratu dira, baina oraindik ez da onarpen orokorrik lortu gai horren inguruan. Hasieran, onartu zen ozeano-gandorren azpitik konbekzio-korronte gorakorrak eta subdukzio-eremuetan konbekzio-korronte beherakorrak zeudela, baina gaur egun eredu hori alboratuta dago. Mantuaren konbekzioari buruzko azkeneko ereduek uztartu egiten dituzte ikerketa geokimikoek argi islatzen dutena (mantuaren barnean kimikoki ezberdinak izan behar duten gordailuak agertzen direla), ikerketa geofisikoek frogatu dutena (mantuko konbekzioak orokorra izan behar duela) eta tomografia sismikoak erakusten duena (Afrika eta Ozeano Barearen azpian, mantuaren tenperatura izan beharko lukeena baino altuagoa dela). Eredu horien arabera, konbekzio-korronte gorakorrak mantuko eremu beroetan kokatzen dira, eta korronte beherakorrak, subdukzio-eremuen inguruan. Hala ere, ugari dira oraindino konpondu gabe gelditzen diren arazoak.

Plaken mugimenduak plaketan bertan du jatorria

Nahiz eta mantuko konbekzioak plaken zinematika gidatzen duten indarrei buruz azalpen koherentea eman, ezin da egokitzat jo ez baititu kontuan hartzen plaka litosferikoetan eragina izan dezaketen indar guztiak. Plaken arteko mugetan jatorria duten indarrak aspalditik dira ezagunak, baina orain dela gutxi arte ez da finkatu indar horiek plaken mugimenduan duten benetako eragina. Hauek dira plaken mugimenduan eragina izan dezaketen deskribatutako indar guztiak: gandorretako bultzada-indarrak (ridge push); ezpalen tirada-indarrak (slab pull); ezpalen aurkako tirada-indarra (slab drag); oinaldeko zizaila-trakzioa (mantle drag); fosako sukzio-indarrak (trench suction); plaken ukipen-erresistentzia (subduction resistance); mugimendu transformatzaileekiko erresistentzia (transform resistance).

Plaken mugimenduak, beraz, indar horien guztien arteko elkarrekintzaren ondorioa izan behar du; hala ere, bakoitzaren garrantzi erlatiboa zehazteko, ikertzaileak ez dira ados jartzen. Eredu gehienek erakusten dute gandorretako bultzada-indarrak eta ezpalen tirada-indarrak gai direla plaken mugimendua gobernatzeko, eta bi horien artean, bigarrenak askoz ere eragin handiagoa duela. Oinaldeko zizaila-trakzioa da arazo gehien sortzen dituena. Zenbait eredutan eragin eskasa esleitzen zaion arren, mantuko konbekzioa plaken zinematikaren erantzule nagusia dela diotenetan, indar nagusitzat hartzen da.