EL ORIGEN DE LAS ISLAS CANARIAS: UN MODELO DE SÍNTESIS

EL ORIGEN DE LAS ISLAS CANARIAS: UN MODELO DE SÍNTESIS
The Canary Islands Origin: A Unifyng Model

Francisco Anguita (*) y Fran= cisco Hernán (**)

RESUMEN

Revisamos las ideas modernas sobre el o= rigen del archipiélago canario como base para proponer una hipótesis sintética que se apoya especialmente en datos geofísicos y de geología regional. Este nuevo modelo toma elementos de los anteriores pero consigue resolver la mayor parte de sus inconvenientes. Las Islas Cana= rias se construyeron en lo que en la época de la apertura del Atlántico fue un punto triple. El magma proviene de un penacho térmico (plume2) de la misma época, pero la fusión fue provocado y canalizada mucho después por fallas de desgarre en régimen transtensivo que continúa= n las del Atlas, los bloques insulares se han elevado al actuar la compresi&oacut= e;n sobre esas mismas fracturas.

ABSTRACT

After a general overhauling of the ideas on the origin of the Canari= es, we propose, mainly on the ba sis of geophysics = and regional geology, a uniffing model which borrow= s elementsfroni the previous hy porheses but is able to solve most of theirpending questions. The Canary Islands were built on an old triple junction dating f= rom the times of the opening of the Atlantic, when the upper mantle of the area= was filled with hot níaterialfroni a plume, = later melted and plumbed through the activity of Alpine tran= stensive fractures of the Atlas system. The islands blocks were uplifted when the sa= me Jaults worked as trans pressive<= /span> shears.

Palabras clave: Islas Canarias, = puntos calientes, vulcanismo defractura.
Keywords: Canary Islands, <= span class=3DSpellE>hotspots, fracture volcanism.

INTRODUCCIÓN

Las Islas Canarias, un área clave en el nacimiento de la Vulcanología moderna, presentan características únicas entre las provincias volcánicas oceánicas. Seis de sus siete islas principales, que forman una cadena de dirección ENE (Fig. l), han sido activas en el último millón de años. En las secciones más completas se distinguen tres unidades: complejos basales (formados por sedimentos marinos intruidos por plutones y por= un denso enjambre de diques), series tabulares (en general restos muy erosiona= dos de volcanes en escudo), y edificios post-escudo, como el pico Teide en Tenerife, el volcán Roque Nublo en Gran Canaria, o el de La Corona en Lanzarote. Estas unidades, cuyos volúmenes son netamente decreciente= s, están separadas unas de otras por largos intervalos de inactividad, = que duran hasta siete millones de años.

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Figura 1 Las Islas Canarias: Entorno geográfico y datos cronológicos. Isobatas cada 100 m pero sólo por debajo de 2= 500 m. En negro, erupciones históricas; rayado, complejos basales (en cuadrados sus edades en Ma), edades de los afloramientos subaéreos más ant= iguos en cada isla. Los rectángulos A y B señalan un cañ&o= acute;n submarino y una alineación de colinas abisales, probables huellas tectónicas con reflejo en la batimetria.

Un rasgo = peculiar de las Canarias es que las islas occidentales son mucho más jóvenes. Así, mientras que las series tabulares de Fuertevent= ura fueron emitidas hace unos 20 millones de años (= Ma), las de El Hierro sólo tienen 1,5 Ma; sin embargo (como puede apreciarse en la figura 1) esta pauta cronológic= a es muy irregular. Otra característica distintiva del archipiélag= o es su longevidad: su construcción (sobre corteza oceánica de edad jurásica, ~ 155 Ma) comenzó en el Cretácico Superior (entre 80 y 70 Ma), y= ya hace unos 20 Ma que algunas islas emergieron so= bre el nivel del mar. Las Canarias debían asemejarse entonces a la famosa i= sla de Surtsey, que en 1963 surgió del fondo marino al Sur de Islandia.

Las rocas= de Canarias son espectacularmente diversas. Si dijésemos que nos hallam= os ante la típica provincia volcánica alcalina, con basaltos olivínicos y sus diferenciados, ricos (riolitas) o pobres (traquitas, fonolitas) en sí= ;lice, estaríamos cometiendo una gran injusticia. Ya que olvidaríamo= s el extremo (y extraño) contraste que se da, p.ej., entre las carbonatitas (rocas típicas del vulcanismo más alcalino) de Fuerteventura, y otras rocas como son algunos basaltos recientes de Lanzarote, que se parecen a los de los fondos oceánicos, y por tanto representan el polo geoquímico m&aacut= e;s empobrecido en álcalis. En suma, un auténtico museo petrológico, que toda hipótesis que aspire a desentrañ= ar el origen de las islas debe explicar. Porque además, esta mezcolanza= de tipos rocosos viene acompañada por la misma extraña heterogeneidad química: los datos de geoquímica isotóp= ica han definido hasta cuatro fuentes diferentes para los magmas canarios. Pare= ce que distintas zonas del manto inferior y superior contribuyeron a la formación de las islas, pero actualmente la única zona térmicamente anómala bajo Canarias es una isla térmica" en el manto superior (Fig. 2) que además se extiende también bajo África y el Mediterráneo.

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Figura 2. Resultados del experimento de tomograf&= iacute;a sísmica realizado por Kaj Hoernle y su equipo en 1995. En el perfil a-a' se o= bserva que la litosfera bajo Canarias no es caliente sino fría; en la sección b-b' se distingue una anomalía térmica mucho más importante bajo la cadena del Atlas

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Desde el = punto de vista del relieve, las Canarias se caracterizan por no estar rodeadas por u= na gran meseta submarina (a diferencia de otras islas volcánicas, como Bermudas o Cabo Verde, donde este rasgo se interpreta como la deformación producida en el fondo oceánico por una corriente ascendente de material del manto). El archipiélago de Cabo Verde, p.ej., está construido sobre una gran cú= ;pula de unos 2 Km. de elevación, que no existe en tomo a Canarias. En el fondo oceánico alrededor de las islas sí existen, en cambio, importantes estructuras tectónicas, como pliegues, fracturas (algunas sísmicamente activas) y discordancias. No se ha detectado, en cambio, ninguna fractura en el gran conjunto sedimentario (> 12 Km. de espesor) existente entre las Canarias y la costa africana.

La existe= ncia de sedimentos marinos y lavas almohadilladas a distintas alturas en las islas = es una prueba contundente de que, tras su construcción, éstas se levantaron como bloques independientes: 2 Km. en el caso de La Palma pero h= asta 4 Km. en el de Fuerteventura. En general, la tectónica es importante= en el archipiélago, especialmente en los complejos basales. Sirvan como ejemplo cuatro estructuras, las tres primeras observables en el complejo ba= sal de Fuerteventura: (1) la violenta discordancia entre sedimentos cretácicos (que están invertidos) y terciarios; (2) la distensión requerida por la inyección del enjambre de diques paralelos (inyección que necesita mucho espacio, ya que éstos llegan a ocupar el 90% del volumen total de roca); (3) las cizallas dúctiles, un tipo de fractura de desgarre característico de l= os orógenos, y que en este caso implican un desplazamiento lateral de más de 1 Km.; y (4) las fallas (más de 200, la mayoría= de desgarre) localizadas en Lanzarote, que parecen condicionar la mayorí= ;a de las erupciones.

LAS HIPÓTESIS SOBRE LA GÉNESIS DE LAS ISLAS CANARIAS

Las princ= ipales ideas sobre el origen del archipiélago canario surgieron a raí= ;z de la revolución movilista en Ciencias de la Tierra, Simplificando ligeramente, se pueden distinguir dos grupos de ideas, las térmicas y las tectónicas. Las térmicas son variantes de la hipót= esis del punto caliente, que explicó con éxito el vulcanismo de Ha= wai y otros archipiélagos volcánicos oceánicos. Las hipótesis tectónicas propuestas para Canarias han sido la de = la fractura propagante y la de los bloques elevados.

La hipótesis del punto calie= nte en Canarias

El &eacut= e;xito hawaiano de la idea de John Tuzo Wilson hacía inevitable que este modelo se exportase a Canarias, un archipiélago de la misma longitud (500 km) y forma general, y en el que la actividad parece propagarse hacia un extremo.= Los parecidos, sin embargo, acaban aquí: la actividad reciente en Canari= as no se limita a un extremo de la cadena sino que es generalizada (y é= sta es la causa de que los defensores de la idea del punto caliente sitú= en a éste alternativamente bajo La Palma, Lanzarote o El Hierro), y el desplazamiento de la actividad hacia el Oeste, como hemos visto, se produce= de forma muy irregular. Además, las larguís= imas interrupciones de la actividad no caben en un modelo que propone una alimentación continua desde el manto inferior (los periodos sin vulcanismo en Hawai duran menos de un millón de años); por el contrario, si las Canarias están conectadas a un penacho térm= ico (plume) que atraviesa un manto en movimiento, ¿cómo puede la actividad persistir hasta 70 Ma en Ia misma isla? ¿No debería Fuerteventura haber soltado ya anclas, apagándose, como hacen sucesivamente las islas hawaianas? Por último, el porcentaje de fusión que denotan los magmas canarios es mucho más bajo que = el de Hawai: si (olvidando todos los serios obstáculos anteriores) tuviésemos que aceptar que las Canarias son el resultado de un punto caliente, tendríamos que clasificar a éste como de tercera categoría. Esta diferencia en la fusión es, por otra parte, la razón por la cual hay en Canarias rocas muy distintas (mucho m&aacut= e;s alcalinas) que las de Hawai, un archipiélago esencialmente toleítico.

Estos inconvenientes han llevado a la aparición de dos variantes del punto caliente canario: el modelo de pompas, y el modelo laminar. El primero (Fig= . 3) fue propuesto en 1993 por el americano Kaj Hoerrile y el alemán Ulri= ch Selimincke para explicar las interrupciones en = la actividad: el penacho térmico era un conducto inclinado compuesto de material estéril (o sea, incapaz de producir magmas) que arrastraría pompas fértiles: una isla sería activa cua= ndo tuviese bajo ella una pompa fértil. Además, un penacho térmico tan ancho permitiría explicar la actividad simultánea en todo el archipiélago. Esta solución, sin embargo, creaba otros problemas: mientras que la inclinación del conducto bajo Hawaii se explicaba por el rápido movimiento de la placa pacífica, no es evidente que la placa africana se haya movido de forma significativa durante el periodo de construcción de las Canarias. Además, con la geometría propuesta, el magma debería llegar primero a las islas occidentales,= que deberían por ello ser las más antiguas, o sea lo contrario de= lo que sucede. Y, por último, esta variante seguía sin explicar = la inexistencia de una elevación en el fondo oceánico, ni tampoc= o la tectónica en las islas y su entorno.

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Figura 3. El modelo de pompas para las Isla Canarias publicado en 1= 993 por Hoernle y Schmincke<= /span>. En el recuadro se puede ver el modelo análogo para Hawaii, debido a Ihinger. Mientras que en este último el conducto (arrastrado por el flujo en el manto superior) = se inclina en el sentido opuesto al del movimiento de la placa pacífi= ca, el hipotético conducto bajo Canarias se inclina en el mismo sentid= o en que se mueve la placa africana.

Hasta el = momento, la última variante del punto caliente canario ha sido la de la lámina térmica. Un equipo dirigido por K= aj Hoernle publicó en 1995 un estudio de tomografía sísmica en el que detectó una zona caliente= con forma de lámina en el manto superior (ver de nuevo la figura 2), zona que identificó con el penacho térmico que alimentaría = el vulcanismo canario. Pero esta afirmación no parece apoyada en los da= tos, ya que los autores reconocían que la anomalía no proviene del manto inferior (el lugar de procedencia de los penachos, según las teorías más recientes, ver Ens. Cien. Tierra, 3, 137148, 1996= ). Además, la anomalía térmica no es exclusiva de las Can= arias, sino que abarca a una amplísima región del Atlántico, = África y Europa; y, como puede verse en la sección b-b', parece incluso más importante bajo la zona del Atlas, en Marruecos, que bajo Canari= as, situada sobre una zona no especialmente caliente.

En conclusión, las distintas variantes del modelo de punto caliente dej= an sin resolver la mayor parte de los datos petrológicos, cronológicos y geoquímicos de la geología de Canarias,= y no explican en absoluto los datos tectónicos, lo que nos lleva al se= gundo grupo de hipótesis.

Las hipótesis tectóni= cas sobre el origen de Canarias

La idea más citada de este grupo es que el carácter lineal del archipiélago se debe a la existencia de una gran fractura que prolon= ga la Falla del Sur del Atlas, una estructura compleja y discutida que termina= en Agadir (ciudad en la que provocó una catástrofe sísmica en 1960). La apertura de la falla descomprimiría la astenosfera provocando su fusión parcial, y= por ello vulcanismo; este proceso comenzaría en el Atlas y se propagar&i= acute;a hacia el Atlántico, lo que explicaría la migración del vulcanismo. Después, 'una etapa de compresión en el Atlas cerraría la subida de magma, explicando los periodos inactivos. Los rasgos tectónicos del archipiélago quedarían justifica= dos, ya que esta zona del Atlántico sería en realidad la prolongación de un área orogénica.

En la hipótesis de los bloques levantados, cada isla es un horst delimitado por fallas inversas causadas por la compresión de la dors= al atlántica. Su principal acierto es explicar la elevación diferencial de cada isla.

Las hipótesis tectónicas se encontraron con diversos problemas qu= e no pudieron resolver. La inexistencia de fallas entre las Canarias y Áf= rica fue el principal obstáculo de la fractura propagante; otro igualmente serio, que sólo se puso de relieve recientemente, es la inexistencia generalizada de astenosfera (p.ej., en la figur= a 3 todo el manto superior es frío en algunas zonas, p.ej. bajo b'): si no existiese una zona caliente en el manto superior, la simple rotura de la litosfera no daría lugar a magmatismo alguno. Por último, esta hipótesis no explicaba la elevación de las islas. Éste era precisamente el punto fuerte de la hipótesis = de los bloques elevados, que sin embargo no explicaba cómo se formaron = los magmas canarios, ni tampoco los periodos de inactividad.<= /p>

Así= ; se llegó a un largo periodo de insatisfactorio equilibrio, durante el q= ue ninguna hipótesis propuestas consiguió resolver sus problemas= ; la del punto caliente, defendida con más insistencia, pareció a = pesar de sus limitaciones ser la idea definitiva sobre el origen de las Islas Canarias.

UNA HIPÓTESIS SINTÉTI= CA PARA LAS CANARIAS

Dos innov= aciones han venido a alterar este panorama, la más importante de las cuales = ha sido la reinterpretación de los trabajos de tomografía sísmica aplicándoles la fértil idea de las "superplumas" del norteamerica= no Roger Larson. Al obtener = sus radiografías del manto, los geofísicos han encontrado extensas zonas térmícamente- anómal= as en el manto superior. Alguna de ellas, que se extiende por América, Eur= opa y África, parece ser la raíz aún caliente de uno de los grandes penachos térmicos que contribuyeron a la apertura del Atlántico.

Supongamo= s que la anomalía térmica definida en la figura 2 es el residuo de un antiguo penacho, e intentemos construir a partir de aquí una nueva hipótesis para Canarias. En primer lugar, ¿cómo podríamos localizar la posición de aquel antiguo penacho térmico? Muy simple: buscando un antiguo punto triple, formado (como= en los libros) por la dorsal más un rift abortado, un aulacógeno. En los años SO, los estudiosos de la génesis del Atlas habían localizado ya este punto triple (Fig. 4), precisamente el lugar donde iban a crecer, mucho tiempo después,= las Islas Canarias.

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Figura 4. La causa de la situación y el origen de las Canarias podría ser la instalación de un punto triple jurásico = en esta zona del Atlántico cuando este atravesaba la fase "tipo Mar Rojo". El aulacógeno africano se transformaría después en la cadena del Atlas, por un proceso de pleacabalgamiento muy semejante al de la Cadena Ibérica. Según Lee y Burgess (1987)<= o:p>

Sobre est= a base, casi todo encaja: los magmas canarios llevarían huellas del manto inferior (como los puntos calientes auténticos) y también del= rnanto superior, donde este material ha residido dura= nte los últimos 200 Ma. Canarias no estar&ia= cute;a situada sobre ninguna cúpula batimétrica porque en esta zona = no hay ninguna corriente de material proveniente del manto profundo. El magmat= ismo se expresaría siempre que existiese un sistema importante de fractur= as, como el que vemos en las islas o el existente en África del Norte (v= er más adelante), pero ya no haría falta ninguna teórica astenosfera para nutrir los volcanes canarios. La longevidad de las islas e= staría justificada, ya que su suministro de magma no dependería de un condu= cto pasajero, sino de una amplia zona estática. La diversidad petrológica, típica de las provincias volcánicas alcal= inas (o sea, de bajo porcentaje de fusión del manto) sería una consecuencia del bajo contraste térmico de esta anomalía residual. Hasta la arquitectura básica de las islas (grandes complej= os basales en su núcleo, importantes edificios en escudo, y conos terminales menores) se explicaría fácilmente en el nuevo esqu= ema, como resultado del progresivo agotamiento de una fuente de magma no renovad= a.

Al princi= pio de este apartado nos referimos a dos tipos de innovación. La segunda es= el conocimiento detallado de la geología de Marruecos, que sólo = se ha producido a finales de los años 80. Este avance ha permitido expl= icar otros datos de la geología de Canarias: los intervalos sin actividad= , y la elevación de las islas.

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Figura 5. Un calendario de acontecimientos magmáticos y tectónicos significativos en el área de Canarias y el Atlas. Nótese cómo los periodos compresivos preceden a los de magmatismo, indicando aparentemente que este último proceso aprovecha etapas distensivas regionales. Los periodos distensivos en Fuerteventura fu= eron datados por Stillman en 1987. Los asteriscos corresponden a distintos autores que han datado deformaciones regionales.

Como pued= e verse en la figura 5, los periodos de compresión en el Atlas (que, como en todas las cadenas de montañas, alternan con los distensivos) van acompañados en el tiempo por deformaciones en el fondo marino cerca = del archipiélago (lo que demuestra que afectan a esa zona), y adem&aacut= e;s preceden a los periodos de distensión mejor datados de Canarias, que= son los del complejo basal de Fuerteventura. En estas épocas distensivas= es precisamente cuando se inyectan los enjambres de diques: en general, éstos son los periodos de magmatismo generalizado. Así pues, = a la pregunta "¿por qué el magmatismo no es continuo en las Canarias?" ya podemos responder que ello se debe a que la zona, como t= odas las que sufren los efectos de una orogenia, pasa por ¿pocas alternan= tes de distensión y compresión(3): en las primeras, hay vulcanism= o; en las segundas, el magmatismo queda prohibido... y se levantan las islas. ¿Cómo?

La mejor hipótesis es aplicar la misma fórmula que explica la elevación de algunos relieves en el Atlas. Son las llamadas "estructuras en flor" (Fig. 6), elevaciones tectónicas producidas en las zonas de cizallamiento intens= o, y en momentos transgresivos. La existencia de cizallas importantes en las isl= as, y la semejanza de escala horizontal y vertical entre estas estructuras y los bloques insulares hace que esta solución sea la más verosímil para explicar el levantamiento de las islas.

Figura 6. Estructura en flor cartografiada en 1992 = por laville y piqué en el Slt= o Atlas. b, corte geológico (E-O, por el paralelo 29ºN) de Lanzarote, con estructuras tectónicas inspiradas en el trabajo de 1995 de Marinoni y Pasquar= è. Las escalas horizontal y vertical (x2) son iguales en los dos esquemas.=

Figura 7. Los volcanes (estrella) del Atlas y An= tiatlas, A es el pitón fonolítico de Jbel Siroua; B son las carbonatitas de Tattiouine; y C es un cono basáltico en Jbel Hebai.

Este mode= lo permite una comprobación sencilla: si (como parece indicar la figura= 2) el manto anómalo bajo Canarias se extiende también bajo el At= las, habrá también una comunidad magmática. Esta predicción se cumple incluso en los detalles: zonas del Atlas y el <= span class=3DSpellE>Antiatlas han sido testigos desde hace casi 50 Ma de un vulcanismo (Fig. 7) gemelo del canario. Geme= lo en cuanto a tipos rocosos (basaltos alcalinos, traquitas, fonolitas, incluso <= span class=3DSpellE>carbonatitas), en cuanto al tiempo (no hay vulcanismo histórico pero sí existen decenas de conos cuaternarios; y el vulcanismo se interrumpe durante millones de años), y también= en cuanto al control tectónico: como puede verse en la figura 7, la mayoría de los centros volcánicos están próximo= s a un gran sistema de fracturas que incluye la falla del Sur del Atlas y también su prolongación hacia el Norte, el sistema de fallas = Trans-Alborán, que= cruza el Mediterráneo hasta Alicante.

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Figura 8. Esquema ilustrativo del modelo sintético del origen = de Canarias. El recuadro ilustra la hipotética elevación de una = isla como una estructura en flor.

Este mode= lo (Fig. 8) puede llamarse de síntesis, ya que engloba elementos de las tres hipótesis previas: del punto caliente toma la idea de un manto anómalo bajo Canarias; de la fractura propagante, la importancia del control tectónico en la producción y canalización (o interrupción) de los magmas; y de los bloques elevados, la explicaci= ón tectónica de la actual posición de las islas. Las únic= as características importantes de la geología canaria que quedan= sin una explicación clara son (1) los basaltos tole= íticos de Lanzarote, probablemente una expresión de la heterogeneidad química de un residuo que ha residido tan largamente en el manto, y = (2) la propagación del vulcanismo hacia el Oeste; aunque es interesante subrayar que también el vulcanismo del Atlas se propaga hacia el Nor= te, hacia los volcanes cuaternarios del Sureste español. En cambio s&iac= ute; existe una explicación coherente para un punto crítico: la inexistencia de una red de fracturas entre Canarias y África. En los estudios sísmicos regionales destaca la existencia de una laguna sísmica casi absoluta en esa zona, mientras que los seismos se reanudan en el área de Canarias y hacia el Atlántico (Fig.= 9). Los sismólogos marroquíes creen q= ue en esta inexplicable zona de calma sísmica la deformación se pro= duce por flujo dúctil, asísmico. &ique= st;Por qué? Quizá porque la enorme acumulación de sedimentos = (un regalo del antiguo aulacógeno) absorbe preferentemente la deformación de esta manera. Porque deformación existe, como p= uede comprobarse en la figura 5. Una confirmación (reconocemos que circunstancias) de esta idea es que el mismo fenómeno sucede en la desembocadura del Tajo, otro lugar de fuerte sedimentación. Es interesante pensar que, de no ser por esta característica, la fracturación (y, por lo tanto, también el vulcanismo) podría ser continua entre África y Canarias... con lo que habría habido un más fácil corredor hacia Canarias par= a la fauna africana: la biogeografía (incluyendo la geografía huma= na) del archipiélago seguramente sería hoy muy distinta.

Figura 9. Sismicidad reciente en Canarias= y áreas adyacentes. No hay estudios conjuntos, por lo que se han usado tres fuentes distintas, conservando su simbología. a está tomaddo de Andeweg et al.= (1999); b, de Medina y Cherkaoui (1991); c, de Wysession et al. (1995). A y B designan las lagunas sísmicas de Canarias y Lisboa; se propone que ambas se deben a la gr= an masa de sedimentos, que induce deformación por flujo dúctil.<= /i>

ALGUNAS REFLEXIONES

Los afici= onados a elucubrar sobre filosofía de la Ciencia pueden encontrar materia de reflexión en la historia de las hipótesis genéticas so= bre Canarias: las pompas y la lámina térmica son ejemplos perfect= os de las hipótesis auxiliares defensivas que, según Lakatos, emite una teoría dominante cuando se = ve en peligro. Asimismo, la pretensión de Kaj = Hoernle de haber demostrado el punto caliente canario cuando sus datos fueron decisivos para arruinarlo son un caso paradigmático de ideas preconcebidas aplicadas torcidamente a la interpretación de un excelente conjunto de datos.<= /p>
Por último, una pequeña crítica para los enseñantes de la Ciencia (entre los que podrían hallarse ocasionalmente los autores) que tienden a ignorar la tecnología. Las revoluciones científicas suelen cabalgar instrumentos nuevos. En los años sesenta fueron los magnetómetros; ahora, la hibridación de sismógrafos y ordenadores que ha permitido la tomografía sísmica. Esto significa al menos dos cosas interesantes: una, que la revolución movilista ha logrado resoluciones suficientes para abordar problemas a escala regional, lo que augura una época apasionante de vuelcos de modelos aparentemente sólidos. Y otra, que el que tiene el aparato adecuado no es necesariamente el que sabe qué hacer con los datos que el aparato proporciona. Lo cual augura una época apasionan= te para los estudiosos de los países en vías de desarrollo cíentífico, como es el nuestro.

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