TEORÍA DE LA TECTÓNICA DE PLACAS FUNDAMENTO DE CIENCIAS DE LA TIERRA

TEORÍA DE LA TECTÓNICA DE PLACAS: FUNDAMENTO DE LAS CIENCIAS DE LA TIERRA

Valentín Vásquez

Oaxaca, México
valeitvo@yahoo.com.mx

1. Introducción

La historia del movimiento de la materia y su concepción teórica, es prolongada. Inicia desde la época griega a. C. particularmente con Heráclito, al plantear que en la naturaleza, todo fluye. Sin embargo, después del largo letargo del período medieval, durante el Renacimiento de la cultura y las ciencias en Europa, aparece la concepción del movimiento mecánico, cuyas leyes fueron expuestas por Newton en su célebre obra: Principios matemáticos de la filosofía natural, en 1687.

Con la mecánica newtoniana, el movimiento se entendió como el cambio de posición espacial de los objetos materiales, resultado de la aplicación de fuerzas mecánicas.

Con el descubrimiento de las leyes de la Termodinámica en la década de los 40 del siglo XIX, el movimiento penetró al interior de la materia y la energía, y se generalizó con la ley general de la conservación y transformación de la materia y la energía.

No obstante, en otros sectores de la naturaleza, el movimiento no era tan evidente, como fue el caso de las especies biológicas. El catastrofismo que precedió al uniformismo, consideraba a las especies biológicas inmutables, entre catástrofe y catástrofe. Por primera vez, fueron abordadas en su movimiento por Darwin, en 1859, con la publicación de el Origen de la especies. Así surge propiamente el movimiento biológico. Posteriormente en 1871, con su obra: El Origen del hombre, el movimiento biológico se extendió a la especie humana y como el hombre por naturaleza es social, por consiguiente, con su aparición surge el movimiento social.

Únicamente, quedaba un reducto en donde el movimiento no había penetrado: en la distribución espacial -geografía- de océanos y continentes. Estos se consideraban inmutables. No obstante, las evidencias empíricas observadas –geométricas, fósiles, geológicas, orogénicas, climáticas-, indujeron a Alfred Wegener en 1912, a proponer la existencia de un mega-continente denominado Pangea –hace 225 millones de años-, cuya deriva continental -movimiento horizontal-, ha conducido a la actual distribución de océanos y continentes; es decir, los continentes y océanos se mueven al igual que el resto de los objetos materiales de la naturaleza.

Con la tectónica de placas, el movimiento material se generalizó, de tal forma que todo lo que existe en el universo es materia que se mueve, resultado de sus contradicciones internas.

La teoría de la tectónica de placas representa la conquista científica más importante en los últimos años, en el campo de los procesos geológicos, que permite explicar racionalmente los principales eventos terrestres: formación de: continentes, océanos, montañas, terremotos, volcanes, etc. Así, la teoría de la tectónica de placas, se ha convertido en el fundamento teórico de las ciencias de la Tierra –Geografía física, Petrografía (rocas y minerales), Edafología, Meteorología y Climatología, hidrología y biología-. Por lo anterior, en el presente escrito, se recurre a la Teoría de la tectónica de placas, para explicar las principales ciencias de la Tierra.

2. Marco de referencia

2.1. Teórico general (leyes de la dialéctica)

Las leyes generales o universales de la lógica dialéctica fueron descubiertas y expuestas por Hegel en su monumental obra: Ciencia de la lógica entre 1812 y 1816.

La ley del tránsito recíproco de la cantidad y la cualidad, la expone en la primera parte de su obra: en la doctrina del ser. Este en su movimiento se da una existencia como ser finito. El ser finito está constituido por la unidad contradictoria de la cantidad y la cualidad. Esta es idéntica al ser, por consiguiente, en su movimiento cuantitativo se conserva hasta cierto límite, que si se rebasa, se transforma en una nueva cualidad. El rango en el que se mueve la vieja cualidad, se conoce como medida, de tal forma que la cualidad mientras se mueva en los límites que definen a la cualidad, permanece, pero si se rebasa, se produce un salto –cambio brusco-, a través del cual la vieja cualidad es relevada por una nueva cualidad. Así pues, la ley del tránsito recíproco de la cualidad y la cantidad, establece que todos los objetos, se mueven, es decir, son procesos, que cambian gradualmente, hasta que se produce un cambio repentino, con el aparece una nueva cualidad. En suma el movimiento es la unidad de la cantidad y la cualidad, de la continuidad, discontinuidad, de la evolución y la revolución, etc. Se aplica, cuando se analiza cualquier objeto de estudio en su movimiento y tiene carácter universal.

La ley de la contradicción, la expone en la segunda parte de su lógica, en la doctrina de la esencia, que resulta de la negación de la doctrina del ser, al rebasarse la medida. La ley de la contradicción es la más importante, ya que establece que todos los objetos del universo, son la unidad de aspectos o tendencias contradictorias, cuya interacción produce el movimiento de la materia, es decir, la contradicción constituye la “fuerza” motriz que mueve a la materia. Al igual que la ley del tránsito recíproco de la cantidad y la cualidad, la ley de la contradicción tiene naturaleza universal, por consiguiente, opera en la naturaleza, la sociedad y el pensamiento. En suma, la ley de la contradicción, es el “alma” de la dialéctica.

La ley de la negación de la negación –naturaleza cíclica-, la expone en la tercera parte de su obra: doctrina del concepto. En esta parte, se supera, a través de la segunda negación, la esencia, para ser relevada, por una nueva cualidad: el concepto. Este constituye la “célula” del pensamiento y representa un salto –cambio cualitativo- al pasar de la esencia a la esfera del pensamiento –el concepto-, con lo que se retorna al punto de partida, el ser abstracto, del cual parte el análisis de Hegel, después de la doble negación. La ley de la negación, es el resultado de la negación recíproca del ser y la esencia. Como la negación de la negación implica el retorno al punto de partida y como esta ley es de carácter general, por consecuencia, por consiguiente, en el universo todos los procesos son cíclicos, solo se diferencian en su temporalidad.

Si bien es cierto que las leyes de la lógica ya tienen más  de 200 años de haber sido descubiertas y expuestas en su Ciencia de la lógica; no obstante, para su tiempo ya todas las ciencias habían alcanzado su madurez, después de 300 años del renacimiento de las ciencias. En este sentido, su lógica como ciencia general representa la síntesis de los conocimientos alcanzados en su época por las ciencias particulares.

2.2. Metodológico

2.2.1. Dialéctica de lo singular, lo particular y lo general

En el movimiento (método) del conocimiento científico los conceptos generales -categorías- contradictorios de lo singular y lo general son de trascendental importancia para descubrir la verdad del objeto de estudio.

Afanasiev (1990) define lo singular como un fenómeno u objeto determinado, un proceso o hecho que se da en la naturaleza y en la sociedad. Lo singular recibe con frecuencia en las obras filosóficas el nombre de individual. También se denomina singular o individual al concepto de un hecho o acontecimiento real único, es decir, al pensamiento que abarca este hecho singular. Por universal se entiende la comunidad que existe objetivamente de rasgos, propiedades y caracteres de los objetos y fenómenos singulares de la realidad objetiva, o también la similitud de las relaciones y nexos entre ellos. Universal es lo que se repite a través de lo múltiple, lo diverso y lo individual. También se denomina universal o general al grupo o clase de objetos, caracterizados por poseer aspectos comunes a todos ellos. Lo universal se refleja en el pensamiento bajo la forma de los conceptos generales, de los juicios universales y de las leyes de la ciencia.

Se denomina particular a un grupo de objetos, fenómenos o hechos que, siendo generales, forman parte al mismo tiempo de otro grupo más general; dentro de este grupo, lo particular se presenta como singular o individual, es decir, como parte de un todo mas amplio. Lo particular es un eslabón intermedio entre lo general y lo singular.

El pensamiento solo puede conocer y definir lo singular considerándolo como universal. El pensamiento no puede expresar lo singular sino es por medio de lo universal, expresado a través del lenguaje.

Lo singular no existe al margen de sus nexos con lo universal, y lo universal solo existe a través de lo singular. Lo singular solo existe en el nexo que lo une a lo universal.

Todo objeto singular, posee al mismo tiempo, el carácter de lo universal. Ello quiere decir que todo lo que es singular es también, de uno u otro modo, universal. Pero lo universal es también una parte, un aspecto o la esencia de lo singular. Lo universal existe en lo singular y este forma parte de lo universal. Lo individual o singular es siempre el objeto concreto, el fenómeno individual.

El concepto –reflejo mediato y generalizado de los objetos singulares- es el resultado de la abstracción de lo singular y de lo particular, del descubrimiento de lo universal en lo singular y de la fijación de este último en nuestro pensamiento, por medio del lenguaje articulado. Sin lenguaje no hay pensamiento abstracto, ya que solo la palabra permite generalizar y la generalización es la esencia del pensamiento abstracto.

Así pues, existe una unidad indisoluble entre lo universal y lo singular –particular-, de tal manera que lo general está en lo singular y éste es de alguna forma universal. Es por esto, que lo general constituye el fundamento de las ciencias particulares. Estas no están separadas, están vinculadas entre sí mismas, por medio de lo universal. En este sentido, las leyes universales del movimiento de la materia y el pensamiento, constituyen el fundamento teórico de las ciencias particulares: naturaleza, sociedad y pensamiento.

Lo general al ser parte de lo singular –particular-, tiene que estar presente en la infinidad de objetos singulares, es decir, que las leyes universales del movimiento de la materia y el pensamiento, están presentes en las ciencias particulares.

2.2. Movimiento (método) del conocimiento científico

El proceso del conocimiento científico inicia por la sensibilidad, es decir, por la multitud de objetos singulares que son percibidos por los órganos de los sentidos y manipulados por la actividad práctica, que a través de la abstracción se despojan de su sensibilidad y se descubre lo abstracto (lo general). Este proceso de elevación de los concreto sensible a lo abstracto para descubrir lo general se conoce como inducción y concluye con la verdad abstracta. Esta es unilateral, por consiguiente, el conocimiento tiene que continuar y alcanzar la verdad concreta del objeto singular, pero en la esfera del pensamiento (lógica). Este proceso de movimiento de lo general a lo singular, se conoce como deducción. La inducción y la deducción son dos procesos lógicos contradictorios, que contribuyen al conocimiento del objeto de estudio como totalidad. La abstracción niega la sensibilidad de los objetos singulares para descubrir lo abstracto (general) y lo abstracto hecho lógica se convierte en verdad abstracta. Esta por su carácter genérico es unilateral y tiene que ser negada  por su contra-parte: la verdad concreta que aprehende racionalmente al objeto concreto como un todo. Así pues, el movimiento (método) del conocimiento científico es de carácter cíclico: lo concreto (singular) sensible es negado por lo abstracto (general) y este es negado por lo concreto del pensamiento -verdad concreta-, con lo que se retorna al punto de partida, pero a un nivel muy superior, ya que no se regresa a lo concreto sensible, sino a lo concreto del pensamiento.

Tanto la teoría general (leyes de la dialéctica) como la teoría de la tectónica de placas son ciencias firmemente establecidas. La ciencia general (lógica dialéctica) es de naturaleza filosófica y como tal es la síntesis  de los conocimientos alcanzados por las ciencias particulares, las cuales se han elevados de los hechos empíricos singulares a la verdad abstracta y de esta a la verdad concreta -teoría-. En el caso de la teoría de la tectónica de placas, las evidencias empíricas singulares que sirvieron de fundamento para la hipótesis de la deriva continental, propuesta de Wegener (1912) y posteriormente confirmada por medio del paleomagnetismo y el movimiento del fondo oceánico, pruebas que elevaron la hipótesis a la categoría de ciencia -verdad concreta-. Ambas teorías son el marco de referencia para el presente escrito.

3. Teoría de la tectónica de placas: fundamento de las ciencias de la Tierra

Con la publicación de la Teoría de la Tierra de James Hutton (1788), aparece la Geología moderna, que al igual que otras ciencias es el resultado de las necesidades productivas de la sociedad. En el caso de la Geología es la respuesta al estudio de las rocas y particularmente de los minerales que las constituyen, para satisfacer las necesidades de la Revolución Industrial que se estaba desarrollando en Inglaterra en la segunda mitad del siglo XVIII.

Para Hutton las montañas y particularmente los suelos que se derivan de las rocas son erosionadas principalmente por el viento y el agua, luego arrastrados por los escurrimientos superficiales y depositados en las partes bajas principalmente los océanos y por su posterior compactación se litifican para convertirse en rocas sedimentarias. Posteriormente el calor interno de la Tierra transforma las rocas sedimentarias en rocas metamórficas y/o volcánicas con lo que se cierra el ciclo de las rocas. Este proceso geológico requiere miles o tal vez millones de años, por consiguiente, la edad de la Tierra se remonta mucho más allá de los 6 000 años considerados por la genealogía bíblica. Es decir, los procesos geológicos son graduales y muy prolongados.

El Uniformismo fundado por Hutton tuvo como contra-parte el catastrofismo enarbolado por Cuvier, doctrina geológica que explica los procesos geológicos como cambios repentinos y violentos que se producen en períodos breves de tiempo.

Tanto el Uniformismo como el Catastrofismo fueron paradigmas geológicos que explicaban los principales rasgos geológicos de la Tierra, principalmente relieve, rocas, erosión, etc. Sin embargo, cuando los paradigmas científicos se consideran como estáticos –inmóviles-, se presentan como mutuamente excluyentes, tal como lo entiende la lógica aristotélica –leyes de la identidad y del tercero excluido-; pero, en cuanto se les estudia como procesos, resulta que en su movimiento se complementan y se transforman recíprocamente. Así, el catastrofismo -lado revolucionario del paradigma geológico-, no puede existir sin su contra-parte el Uniformismo -lado evolutivo del paradigma geológico-, porque la verdad no está en la unilateralidad de cada uno de los paradigmas, la verdad en la totalidad del proceso, es decir, en la unidad de ambos paradigmas; puesto, que el nuevo paradigma – teoría de la tectónica de placas- es el resultado de la doble negación de los paradigmas descritos, para retornar al punto de partida, pero a un nivel superior. En suma, el conocimiento se mueve de lo simple a lo complejo.

Con el triunfo del uniformismo desarrollado por Charles Lyell en la tercera década de siglo XIX contra el catastrofismo, al parecer la Geología había alcanzado su madurez como ciencia, cuyo objeto de estudio es la Tierra; sin embargo, los principales rasgos físicos de la superficie del planeta, los océanos y continentes se habían dejado de lado. Estos problemas fueron abordados por el meteorólogo alemán Alfred Wegener. Específicamente, propuso la hipótesis de la deriva continental en 1912 y aporta evidencias fósiles, geográficas, geológicas y climáticas a favor de su hipótesis; pero es hasta los años sesenta del siglo pasado cuando se aportan las pruebas paleo-magnéticas y el movimiento del fondo oceánico, pruebas decisivas para resucitar la hipótesis de la deriva continental y su transformación en una nueva teoría: la tectónica de placas, la cual establece que la litosfera está fragmentada en placas rígidas que se mueven por los movimientos convectivos del material fundido procedente del manto terrestre (imagen 1).

Imagen 1. Teoría de la tectónica de placas

En la imagen previa se aprecian las principales placas litosfericas que son transportadas sobre la astenosfera, por los movimientos convectivos del manto terrestre, cuya interacción (convergencia, divergencia y deslizamiento lateral) produce los principales movimientos de la corteza terrestre.

Así pues, la teoría de la tectónica de placas explica los procesos geológicos catastróficos, tales como la formación de montañas, volcanes, océanos, terremotos, etc., como resultado de acumulación gradual de cambios cuantitativos, que al llegar a un determinado grado de desarrollo, se interrumpe la gradualidad y surgen los cambios bruscos. En suma el movimiento de los procesos materiales es la unidad de lo gradual y lo catastrófico o violento, es la fusión de lo evolutivo y lo revolucionario. Si el conocimiento es el reflejo del movimiento de los objetos materiales, por consiguiente, la teoría de la tectónica de placas en el ámbito del pensamiento, no es más que la unidad del catastrofismo y el uniformismo, elevados a un peldaño superior de desarrollo. Además, es el fundamento teórico de las ciencias de la Tierra: Geomorfología, Geografía física, Sismología, Petrografía (rocas y minerales), Edafología, Meteorología y Climatología, Hidrología y Biología-.

3.1. Geomorfología.

La Geomorfología tiene como objeto de estudio las formas como se estructura el paisaje de la superficie terrestre.

Destacan por su importancia las montañas, valles, mesetas, etc. Todas son el resultado de la interacción (divergencia, convergencia y fricción) entre las placas litosfericas.

3.1.1. Convergencia de placas

La convergencia de placas implica el choque de las placas tectónicas dando como consecuencias la modificación del relieve.

En la siguiente imagen se observa la convergencia de la placa de Nazca (oceánica) con la placa Sudamericana (continental), interacción que forma la cordillera de los Andes asociada a intensa actividad volcánica.

Imagen 2. Formación de la cordillera de los Andes

En la imagen previa se observa que de Nazca al ser oceánica es de naturaleza basáltica, por lo tanto es más densa que la placa Sudamericana continental que es granítica, por consiguiente, se introduce por debajo y desciende hasta la parte superior del manto que al ser más caliente se fusiona y asciende entre la roca granítica de la placa continental metamorfizandola y abriéndola para formar volcanes por los que se expulsa el magma que al solidificarse se transforma en rocas. Pero el proceso más relevante es la formación de la cordillera de los Andes, como resultado del choque entre ambas placas. Adicionalmente se generan otras formas del relieve asociadas, como son las laderas y el altiplano andino.

3.1.2. Divergencia de placas

La divergencia de placas consiste en la separación de las mismas y si se trata de placas continentales, al abrirse en su interior se forma primero un hundimiento -valle de Rift- y después de un largo período de separación se convierte en un océano.

El acontecimiento más dramático en la historia relativamente reciente de la Tierra es la formación del océano Atlántico, como resultado de la separación de placas continentales, se muestra en la imagen que se muestra a continuación.

Imagen 3. divergencia de placas continentales para formar el océano Atlántico

En la imagen anterior se aprecia que la separación entre placas continentales es de aproximadamente de 2 cm/año, que es insignificante a escala humana, pero a escala geológica en los 150 millones de años que inicio la separación, a tal grado que en la actualidad en océano Atlántico, tiene miles de kilómetros de ancho. 

3.1.3. Deslizamiento lateral

El deslizamiento lateral no genera montañas no océanos, pero produce la migración espacial de unas placas respecto a otras, de tal forma que altera la posición espacial de  algunas regiones.

La falla más conocida es la de San Andrés que separa la placa del Pacífico y la placa Norteamericana, cual se muestra en la imagen siguiente.

Imagen 4. Falla de San Andrés

En la imagen precedente se observa que la falla de San Andrés es una fractura geológica formada por la convergencia de la placa del Pacífico con la placa Norteamericana, interacción que genera el movimiento lateral de las placas mencionadas, desplazamiento transportara a Baja California a latitudes mayores y parte del Estado de California lo moverá a latitudes menores.

3.2. Sismología

La interacción entre las placas litosfericas en sus tres modalidades, generalmente está asociada a la ocurrencia de sismos.

Con base en los marcos de referencia teóricos: general (leyes universales de la lógica dialéctica) y particular (teoría de la tectónica de placas) un terremoto (temblor o sismo) se define como un movimiento violento de la corteza terrestre. Sin embargo, un evento catastrófico es el resultado de la acumulación de cambios cuantitativos graduales que lo anteceden, pero una vez que ocurre el evento violento se producen cambios graduales que culminan una vez más con otro proceso repentino y brusco. Es decir, el movimiento de la corteza terrestre es de naturaleza cíclica; consecuencia de una doble negación: la primera cuando la condición normal la corteza terrestre es negada por el terremoto y la segunda, cuando las réplicas niegan el temblor para retornar a la normalidad.

Así pues, es evidente que los terremotos son sacudidas violentas de la corteza terrestre, que son antecedidos por la acumulación continua de energía hasta que se rebasa un rango –medida- en la que se mueve la normalidad, pero que al rebasarlo se produce el estallamiento violento de la superficie terrestre en forma de terremoto o temblor. Después de este se producen las réplicas o sismos con una intensidad menor a la del terremoto y cada vez son de menor intensidad hasta que se restablece la normalidad. Es decir, los terremotos son antecedidos por movimientos graduales imperceptibles cuanto más se alejan del estallamiento del temblor y después de éste se producen movimientos de menor intensidad conocidos como réplicas que cada vez son menos intensas hasta que se restablece la normalidad en la corteza terrestre. En síntesis, el movimiento de la corteza terrestre es de naturaleza cíclica, que puede ser un rasgo importante para su predicción.

El movimiento de la corteza terrestre es permanente, tal como se deduce de la teoría de la tectónica de placas, lo que significa que la superficie terrestre todo el tiempo está desplazándose que no se percibe ya que un movimiento de 4-5 cm./ año prácticamente es imperceptible, pero que se va acumulando hasta que se produce la sacudida violenta de la corteza terrestre, que tiene como causa la interacción entre placas –convergencia, divergencia y fricción-, así como ocasionalmente se puede fracturar una placa, lo que da origen a un sismo intraplaca.

Las fuerzas contradictorias que mueven al planeta son: el calor (expansión) vs el frío (contracción). Como la energía interna de la Tierra es finita, en algún momento se agotará y el planeta se enfriará y con ello las placas se fracturaran y producirán terremotos intraplaca más frecuentes.

El mecanismo de la formación de un terremoto, se presenta en la siguiente imagen.

Figura 5. Proceso de formación de un terremoto

Cuando el terremoto acontece en el océano se le conoce como maremoto y algunas veces tiene como consecuencia la formación de tsunamis -olas gigantes-. El proceso de formación de un tsunami se presenta a continuación (imagen 6).

 Figura 6. Tsunami consecuencia de terremoto oceánico

3.3. Geografía física

Es en la Geografía física donde más tardó el movimiento en llegar, por tratarse de una ciencia que tiene por objeto el estudio de las leyes de la distribución espacial de los recursos naturales -agua, rocas, suelo, aire, flora y fauna-. Y en la dimensión espacial, estamos acostumbrados a percibir los objetos uno al lado del otro, aislados, fijos, inmóviles; es decir carentes de contradicciones. En la dimensión temporal, todos los años, se percibe siempre la misma distribución de océanos y continentes. Esto es lo que percibe la sensibilidad -órganos de los sentidos-; sin embargo, el pensamiento abstracto va más allá de la percepción sensible -inmovilidad de océanos y continentes- para descubrir la esencia oculta -movilidad de continentes y océanos-, como lo prueba la Teoría de la tectónica de placas, que produjo la revolución científica más importante en el campo de la Geografía física. La nueva teoría, con la simple interacción de las placas tectónicas en movimiento, explica los principales procesos geológicos: formación de montañas, océanos, volcanes, terremotos, etc. 

A este respecto, siguen siendo válidos los argumentos de Engels (1878) en su polémica contra Eugenio Duhring,  acerca de la concepción del espacio y del tiempo, así como del método para su estudio:

"Mientras consideremos las cosas como estáticas e inertes, cada una de por sí, una al de la otra [espacio] y sucesivamente [tiempo], no descubriremos en ellas ninguna contradicción. Nos encontramos con determinadas propiedades, en parte comunes, en parte diferentes y hasta contradictorias entre sí, pero que, en este caso, no albergan ninguna contradicción por estar distribuidas entre objetos diversos. Hasta donde alcanza esta forma de abordar los objetos de investigación, podemos desenvolvernos con el método especulativo, vulgar, de la metafísica. Pero, todo cambia de raíz, tan pronto como queramos analizar las cosas en su movimiento, en su transformación, en su vida, en su influencia recíproca, entonces, caeremos inmediatamente en un cúmulo de contradicciones. Ya el movimiento es de por sí una contradicción; el simple desplazamiento mecánico de un lugar sólo puede realizarse gracias al hecho de que un cuerpo esté al mismo tiempo, en el mismo instante, en un lugar y en otro, gracias al hecho de estar y no estar al mismo tiempo en el mismo sitio. Y el surgimiento continuo y la simultánea solución a esta contradicción es precisamente lo que constituye el movimiento".

Es decir que los objetos de estudio tiene que analizarse en su movimiento dialéctico, es decir, en sus contradicciones internas que los mueven, más allá de su coexistencia espacial y sucesión temporal. Sin embargo, la Teoría de la tectónica de placas, ha demostrado que también la distribución espacial de océanos y continentes se mueve y al moverse, cambian al clima, ya que los océanos y continentes son los principales factores que condicionan al clima. En este sentido, los climas han cambiado a lo largo de la historia geológica de la Tierra, en correspondencia con el movimiento de las placas tectónicas.

Como lo prueba la Teoría de la tectónica de placas los continentes y océanos desde su aparición hace unos 4000 millones de años están moviéndose en ciclos de unos 500 millones de años. El último súper-continente que existió es el de Pangea con su correspondiente mega-océano (Pantalassa), cuya fragmentación ha dado origen a los actuales continentes y océanos. Como la Tierra es finita en 250 millones de años se volverán a juntar en un nuevo Pangea con su correspondiente súper-océano, como lo muestra la imagen que sigue.

Imagen 7. Naturaleza cíclica de Pangea

En la imagen arriba mostrada es evidente el movimiento cíclico de los océanos y continentes cada 500 millones de años y esa naturaleza cíclica ha estado presente desde que aparecieron los océanos cuando la Tierra tenía entre 100 y 500 millones de años de edad. Las consecuencias han sido dramáticas en las condiciones climáticas, pues, la existencia de súper-continentes y mega-océanos, así como la fragmentación en varios continentes y océanos, altera el escenario espacial y con ello modifica cualitativamente al clima y a los organismos vivos.

3.4. Hidrología-Meteorología y Climatología

La Hidrología tiene como objeto de estudio el movimiento cíclico del agua. La Meteorología, particularmente Hidrometeorología representa un momento del ciclo hidrológico en su paso por la atmósfera y la sucesión más frecuente del tiempo meteorológico se convierte en clima, objeto de estudio de la Climatología.

En el universo todos los procesos son cíclicos. El agua no es la excepción. El ciclo hidrológico en su dimensión temporal es el movimiento periódico repetitivo del agua que se desenvuelve en la Tierra como espacio físico geográfico, particularmente en los océanos, atmósfera, continentes y biósfera. Así pues, el movimiento del agua se desarrolla temporal y espacialmente. En el tiempo se desenvuelve como una sucesión de los tres estados físicos del agua -gas, líquido y sólido-, estados que son negados por los procesos del ciclo, como son la evapotranspiración, condensación, precipitación, infiltración y escurrimiento; en el espacio, el agua coexiste e interacciona con la atmósfera, la superficie terrestre y la biósfera.

El ciclo del agua, sus estados físicos y los procesos que lo integran, se muestran en la imagen mostrada en seguida.

Imagen 8. Naturaleza cíclica del movimiento del agua en la Tierra -espacio-

Los procesos que niegan los estados físicos del agua representados en la imagen anterior, se describen a continuación:

a). Evapotranspiración. Este es un proceso biofísico que consiste en la transformación del agua almacenada en los cuerpos de agua al estado gaseoso y de la transpiración biológica producida por los organismos vivos. La humedad convertida en vapor en este proceso es aportada básicamente por el proceso de infiltración que temporalmente antecede a la evapotranspiración. El agua en estado gaseoso que se produce en el proceso de evapotranspiración se mueve a la atmósfera.

b). Condensación y nubosidad. La condensación es un proceso físico que consiste en la conversión del agua en estado gaseoso al estado liquido y/sólido, dependiendo de las condiciones térmicas. Si la temperatura del aire desciende a 0°C el vapor de agua se transforma en agua en estado sólido –hielo-. Si la temperatura del aire disminuye sin llegar a 0°C y se produce la saturación de humedad de la atmósfera, el excedente de vapor de agua que rebasa la capacidad de saturación del aire se convierte en agua en estado líquido. Así pues, para que se produzca la condensación se requiere enfriamiento. Este puede ocurrir por la dinámica de la atmósfera a escala planetaria y por la influencia de los factores del clima, entre los que destacan el relieve estrechamente asociado a la cuenca hidrográfica. El resultado del proceso de condensación, es la formación de las nubes. Estas son aglomeraciones de agua en estado líquido y/o sólido de naturaleza coloidal –micro-partículas-, que dada su pequeñez flotan en la atmósfera.

c). Precipitación. Sin las nubes no hay precipitación. La formación de las nubes es una condición necesaria para que ocurra la precipitación, pero no suficiente, pues muchas veces hay presencia de nubes y no se presenta la precipitación, debido a la influencia de otros factores. Para que ocurra la precipitación es necesario que las gotas de agua en estado sólido y/o líquido, que dada su naturaleza coloidal están en constante movimiento produciendo choques entre las mismas, a tal grado que se fusionan para formar partículas más grandes, hasta llegar el momento en que alcanzan una magnitud que permite que la fuerza de gravedad de la superficie terrestre las haga precipitar de las nubes a la superficie terrestre. Con la precipitación se cierra el movimiento cíclico del agua.

d). Infiltración y escurrimiento. En su movimiento el agua precipitada se transforma en infiltración y escurrimiento. La infiltración consiste en la velocidad con que penetra el agua en el suelo y se almacena en los poros del mismo. Una vez que son cubiertas las necesidades de infiltración del suelo, el excedente de humedad se convierte en escurrimiento. Este es el movimiento del agua en la red de drenaje de las cuencas continentales y se concentra en corrientes superficiales y subterráneas y finalmente se mueve a las cuencas oceánicas para almacenarse como agua líquida.

La energía que mueve al ciclo hidrológico es la procedente del Sol en forma de calor -expansión-. En realidad se trata de una infinidad de proyectiles –fotones- producidos por las explosiones nucleares en el interior de nuestra estrella más cercana, que desde su formación hace aproximadamente unos 4,600 millones de años, está quemando cada segundo 500 millones de toneladas de hidrógeno que al fusionarse produce 496 millones de helio y 4 millones de energía que nos envía en forma de luz. Esta es de naturaleza corpuscular y ondulatoria. Se trata de micro-partículas –fotones- que se mueven ondulatoriamente. La primera barrera que encuentran a su paso es la atmósfera. Esta es una mezcla de gases que es retenida alrededor de la superficie terrestre por la fuerza de gravedad y sirve de filtro a la radiación solar. En su parte superior se quedan las radiaciones más potentes, principalmente los rayos gama y los rayos x, el resto de radiaciones, especialmente las ultravioleta se consumen en la mesosfera y la estratosfera.

Finalmente, solamente llega a la superficie terrestre, la radiación visible –del azul al rojo- que al interaccionar –golpear- con el agua líquida, principalmente de los océanos y cuerpos de agua de las cuencas continentales, les transfiere energía –capacidad de movimiento- a las moléculas de agua líquida para liberarlas a la atmósfera -aire- en estado gaseoso. El aire en su movimiento  se enfría –contracción- para producir las nubes por la condensación del vapor y con ello las nubes, que posteriormente generan precipitaciones en forma líquida y/o sólida, que se depositan en las cuencas en las cuencas continentales y oceánicas. En este sentido, es la contradicción repulsión vs contracción la que mueve al agua en su movimiento cíclico.

El carácter cíclico del comportamiento del agua en la naturaleza, se debe a la doble negación por la que pasa en su movimiento cíclico: la primera negación se produce cuando los cuerpos de agua líquida –principalmente océanos y lagos-, así como el agua contenida en los organismos vivos, por el proceso biofísico conocido como evapotranspiración se convierte en agua en estado gaseoso que se libera a la atmósfera; la segunda negación se debe a la transformación del vapor de agua al estado líquido y/o sólido, como resultado del proceso de condensación, cuando la atmósfera se enfría para formar las nubes –agua en estado líquido y/sólido-; con las nubes se genera la precipitación y escurrimiento que se almacena en los cuerpos de agua –océanos y lagos fundamentalmente- y en los organismo vivos –principalmente plantas y animales; así retorna al punto de partida con lo que se cierra el ciclo hidrológico. La importancia de la naturaleza cíclica del movimiento del agua radica en su renovación permanente de sus tres estados físicos- líquido, sólido y gaseoso- con lo que hace posible la vida, de lo contrario ya se hubiera agotado y con ello la vida se hubiera extinguido en la faz de la Tierra.

La naturaleza unidireccional del movimiento cíclico del agua implica su irreversibilidad, aspecto de trascendental importancia, que permite explicar la secuencia temporal de los procesos del ciclo hidrológico. Los procesos descritos no coexisten simultáneamente en la cuenca como escenario espacial, más bien se suceden temporalmente.

En síntesis el ciclo hidrológico es el movimiento cuantitativo y cualitativo del agua. El agua en estado líquido almacenada en los cuerpos de agua se calienta -expansión- por la acción del calor procedente del Sol, de tal forma que gradualmente aumenta su temperatura hasta un valor en el que deja ser líquida para convertirse en agua en estado gaseoso, es decir, se ha producido un cambio cualitativo: el liquido se ha transformado en vapor. El vapor de agua almacenado en la atmósfera, por la dinámica del aire, particularmente su ascenso genera enfriamiento -contracción- y con ello la condensación del vapor de agua para formar las nubes, que dependiendo de la temperatura la condensación puede ser líquida o sólida. Si la temperatura del aire está por arriba de punto de congelación el vapor de agua se convierte en agua líquida, si la temperatura de la atmósfera es de 0°C o menor, el vapor de agua se convierte en agua en estado sólido. En ambas condiciones, se ha producido cambios cualitativos con los que el vapor de agua cambia cualitativamente a su estado líquido y/gaseoso. Así pues, el movimiento del agua no solo es de naturaleza cíclica, como se ha descrito anteriormente, también es la unidad contradictoria de la cantidad y la cualidad.

Adicionalmente, en la imagen descrita se observa la expresión matemática del ciclo del agua, consecuencia de la doble negación: el agua líquida de los cuerpos de agua es primeramente negada por la evapotranspiración, en seguida, se produce la segunda negación con la condensación al transformar el vapor de agua en agua líquida y/sólida almacenada en las nubes, que por los procesos de precipitación y escurrimiento el agua retorna a su punto de partida: los cuerpos de agua en los que se almacena en estado liquido.  Matemáticamente la doble negación se expresa en la forma siguiente: (-) (-) = (+), ley fundamental de los signos.

Si bien es cierto que el tiempo meteorológico y el clima representan un momento del ciclo del agua en su paso por la atmósfera; sin embargo, son de vital importancia ya que condicionan la disponibilidad de agua dulce esencial para la vida en la Tierra. El problema de la disponibilidad de agua en nuestro planeta es cualitativo, puesto que la Tierra tiene suficiente agua, no obstante el 97.5 % es salada y solo el 2.5% es dulce. Esta es finita y no alcanza a cubrir las necesidades de una población que aumenta exponencialmente. Aunque la energía solar que mueve al ciclo hidrológico en forma natural desaliniza el agua del mar y la convierte en agua dulce que precipita en la Tierra y de esta forma hace posible el desarrollo de la vida.

La disponibilidad de agua dulce está condicionada  por el clima y éste está determinado principalmente por la tectónica de placas que modifica la distribución de océanos y continentes (incluyendo su relieve), escenarios físicos por los que se mueve la atmósfera para generar el clima; por consiguiente, no podemos cambiar al clima y por lo tanto la disponibilidad de agua dulce en el planeta.

3.5. Petrología (rocas)-Edafología (suelo)

La Petrología tiene como objeto de estudio las rocas, cuya transformación física, química y biológica se transforma en suelo. Es decir, son ciencias muy relacionadas y como las rocas de mueven cíclicamente, entonces el suelo, solo es un momento en el prolongado ciclo de las rocas. Las placas en su interacción su interacción, producen la actividad ígnea, que genera el magma -material fundido de la corteza terrestre-, que posteriormente por enfriamiento se convierte en roca ígnea intrusiva o extrusiva -vulcanismo-. La roca ígnea en sus dos modalidades, es el material parental a partir del cual se originaron los primeros suelos, que por los procesos de erosión, fueron desprendidos, arrastrados y depositados en las partes bajas, principalmente los océanos. La acumulación gradual de los suelos erosionados culminó con su compactación y posterior conversión en roca sedimentaria. Tanto la roca ígnea como la roca sedimentaria pueden transformarse en rocas metamórficas.

El suelo solo es un momento de un proceso cíclico prolongado por el que se mueven las rocas y tarda millones de años en completarse. Históricamente las rocas ígneas mostradas en la imagen 3, son las primeras a ´partir de las cuales se originó el suelo en conjunción con el humus derivado de los organismos vivos para formar ese complejo orgánico-mineral de naturaleza coloidal, que al ser erosionado, transportado y depositado en las partes bajas, principalmente en las cuencas oceánicas y después de un prolongado proceso de acumulación gradual se transforma cualitativamente en rocas sedimentarias. Estas por aumentos de las temperaturas y presiones se transforma en rocas metamórficas que también por aumentos de las presiones y temperaturas, se funden para convertirse en magma que al enfriarse se transforma en rocas magmáticas o ígneas, con lo que se retorna al punto de partida, para cerrar el ciclo. Las rocas ígneas que se forman como resultado del enfriamiento del magma se transforman en suelo -arenas, limos, arcillas y humus-. Este niega a las rocas que le dan origen, posteriormente el suelo es erosionado, transportado y depositado gradualmente hasta que los sedimentos se compactan y se litifican para convertirse en rocas sedimentarias. Estas niegan al suelo y se convierten en rocas metamórficas, que por cambios de temperatura y presión se convierten en material fundido -magma- que al enfriarse se transforman en rocas ígneas, con lo que se retorna al punto de partida para cerrar el ciclo del suelo. Es decir, que la naturaleza cíclica del la roca, requiere pasar por la doble negación.

El ciclo general de la roca-suelo se presenta en seguida.

Imagen 9. Ciclo de la roca-suelo

3.6. Biología

La tectónica de placas apareció desde que aparecieron las cortezas terrestres rígidas y frías: primero la oceánica y luego la continental, cuando la Tierra tenía entre 100 y 500 millones de años (Hazen, 2015). Desde entonces la litosfera se fragmentó en placas, cuya interacción –divergencia, convergencia y fricción- ha modificado en general la distribución espacial de las cuencas oceánicas y continentes, así como la alteración del relieve continental, con lo que ha modificado el clima durante muchas veces y con ello ha condicionado la aparición y extinción de especies vivas, incluyendo el origen de la especie humana en los últimos 2-2.5 millones de años.

Dado que el hombre es reciente en la larga historia de la Tierra de 4500 millones de años, entonces, su origen está asociado a los eventos geológicos de los últimos millones de años, particularmente la formación del Valle del Rift en el Este de África, en que se produjo una divergencia (separación) de las placas africana y arábiga, provocando una depresión por la que afloró material basáltico del que se formaron suelos fértiles que son el sustento de la flora y la fauna, que coexistió con nuestros antepasados homínidos. La formación del valle del Rift está asociado a la elevación las partes adyacentes al mismo. Particularmente se formó una barrera montañosa que provoca el ascenso de las masas de aire húmedo provenientes del océano Indico y precipitaciones en las faldas de las montañas orientadas hacia el océano; en cambio las laderas del otro lado y el valle del Rift reciben el aire seco y en descenso, condiciones que no favorecen la ocurrencia de precipitaciones, por lo tanto, se trata de zonas de clima seco o árido. Con respecto a la formación del istmo de Panamá, su cierre geológico tuvo consecuencias oceanográficas, específicamente la separación del océano Pacífico y el océano Atlántico, proceso geológico que reforzó la corriente marina cálida del Golfo de México, la cual en su movimiento transporta calor y humedad del trópico al polo Ártico en el que por el frío produjo su congelación y precipitación en  forma de nieve. Esta poco a poco fue cubriendo el polo y el efecto del enfriamiento se extendió hasta el Este de África, lo que aumentó la aridez, convirtiendo al clima más seco y con ello se favoreció el desarrollo de la sabana, caracterizada por la existencia de grandes extensiones de pastizales y vegetación arbórea espaciada.

Imagen 10. Valle del Rift en el oriente africano

El otro acontecimiento tectónico importante y casi contemporáneo con el surgimiento del hombre primitivo, fue el cierre geológico del istmo de Panamá hace unos 3-3.5 millones de años (imagen 11).

Imagen 11. Cierre geológico del istmo de Panamá

Según el Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales (2011) -imagen anterior- el cierre geológico del istmo de Panamá derivado de la interacción de las placas tectónicas, tuvo consecuencias mundiales que alteraron la circulación oceánica y cambios climáticos. Particularmente importante fue el reforzamiento de la corriente marina cálida del Golfo de México, que transportó calor y humedad al polo Norte provocando la congelación del Ártico, proceso de enfriamiento que se extendió hasta el oriente africano en lo que es el valle del Rift, tornando al clima más seco, cambio cuantitativo que contribuyó a la transformación cualitativa de nuestros antecesores homínidos -Australopiteco afarensis- en especie humana.

Ambos procesos geológicos fueron generados por la interacción entre las placas tectónicas y alteraron el relieve de la superficie terrestre.

Con el relevo de los bosques y selvas por las sabanas, derivado de los cambios tectónicos (valle del Rift y cierre del istmo de Panamá), nuestros antepasados homínidos tuvieron la necesidad de desplazarse en grandes llanuras en las que tenían que erguirse para divisar el horizonte, para buscar alimento y para protegerse de los animales depredadores que coexistieron con ellos. Seguramente muchos fueron presas de los animales depredadores, pero algunos sobrevivieron y tuvieron que dar el “salto” al desplazamiento bípedo. Este fue característico de los australopitecos que antecedieron a la especie humana.

El caminar erguido significó toda una revolución biológica, puesto, que con las extremidades anteriores –manos- libres pudieron manipular objetos para protegerse y apropiarse de alimentos, y posteriormente elaborar instrumentos de trabajo y de defensa, con lo que apareció el hombre primitivo –Homo habilis- hace unos 2-2.5 millones de años.}

 Con los instrumentos produjeron alimentos –recolección de productos vegetales y caza de animales salvajes-; después apareció el Homo erectus, quien primero controló el fuego natural y luego lo produjo. Este inventó fue crucial para el desarrollo de la especie humana, ya que con el fuego el hombre primitivo pudo cocinar sus alimentos. Esto hizo más asimilables los alimentos y repercutió en el desarrollo cuantitativo y cualitativo del cerebro, y la anatomía derivada del bipedismo del hombre primitivo favoreció el surgimiento del lenguaje articulado, que junto con un cerebro más complejo fueron la base del origen del pensamiento abstracto, con lo que surgió el Homo sapiens hace unos cuarenta mil años en Europa.

Es evidente que la tectónica de placas altera el relieve de la superficie terrestre y con ello el escenario espacial en el que se mueve la atmósfera para generar el tiempo y el clima. Este en su movimiento cuantitativo –continuidad- y cualitativo –discontinuidad-, contribuye a la adaptación, aparición y extinción de las especies vivas en general y condicionó la aparición de la especie humana en particular. Así pues, si para el origen de la especie humana el clima condicionado por la tectónica de placas, fue esencial y con mayor razón para la flora y la fauna, que se adapta pasivamente al clima.

4. Conclusiones (síntesis)

Lo general y lo singular son conceptos universales (categorías) vinculados por lo particular como eslabón intermedio, y por su naturaleza genérica son objetos de estudio de la lógica como ciencia filosófica que generaliza y sintetiza los conocimientos de las ciencias singulares. En este sentido la lógica como ciencia general constituye el fundamento teórico de la teoría de la tectónica de placas y esta de las ciencias de la Tierra.

En los objetos de estudios singulares objetos de estudio de las ciencias de la Tierra, están implícitos lo particular (tectónica de placas) que es parte de nuestro planeta y este es parte del universo, en consecuencia, existe un vinculo estrecho entre lo general, lo particular y lo singular.

La tectónica de placas es una teoría científica unificadora que explica racionalmente los principales procesos geológicos: montañas, volcanes, continentes, océanos, rocas, terremotos y tsunamis; como resultado de la interacción -convergencia, divergencia y fricción lateral- entre las placas tectónicas de la litosfera terrestre.

El origen y desarrollo de los organismos vivos en general y la especie humana en particular, en última instancia están condicionados por la tectónica de placas, ya que el clima al que se adaptan las especies vivas, cambia cuantitativa y cualitativamente como resultado de la interacción entre las placas litosfericas.

Sin el conocimiento de las leyes generales y particulares, se mueve uno a ciegas en el campo de las ciencias de la Tierra. Genera polémicas estériles que frenan el desarrollo de la ciencia.

El conocimiento de las leyes generales y particulares orienta el desarrollo de la ciencia y así potencia el desarrollo del conocimiento científico.

Es evidente que la teoría de la tectónica de placas es el fundamento de las ciencias de la Tierra, ya que explica racionalmente el comportamiento de sus objetos de estudio (rocas, suelos, agua, sismos, volcanes, etc.) como resultado de la interacción entre las placas litosfericas de nuestro planeta.

La vida en general y la especie humana en lo particular, en última instancia están condicionados por la tectónica de placas, cuya interacción modifica la distribución espacial de océanos y continentes, así como el relieve; condiciones que cambian cuantitativa y cualitativamente al clima, el cual condiciona el desarrollo de los organismos vivos.

5. Bibliografía

Afanasiev V. 1990. Fundamentos de filosofía. Editores Unidos. México, D.F.

Engels Federico. 1878. El . Antiduhring. Ediciones de Cultura Popular. México, D.F.

Gore Rick. 2002. Los primeros pasos [del hombre]. Edición especial. National  Geographic en Español.

Hazen Robert. 2015. La historia de la Tierra. Los primeros 4500 millones de años. Del polvo estelar al planeta viviente. Editorial Océano de México, S.A. de C.V. México, D.F.

Hegel. 1812-1816. Ciencia de la Lógica. Traducción de Mondolfo Rodolfo (1960).

Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales. 2011. Como el istmo de Panamá cambio el mundo. https://www.vistaalmar.es/medio.../1586-como-istmo-panama-cambio-mundo.html.

Wegener Alfred. 1929. El origen de los continentes y los océanos. Traducción García Cruz Cándido Manuel (2012). PDF.