miniatura|Esquema general de diferents tipus de vulcanisme associat al moviment de les plaques tectòniques 1-Astenosfera; 2-Litosfera; 3-Punt calent; 4-Escorça oceànica; 5-Placa de subducció; 6-Escorça continental; 7-Rift continental; 8-Marges de les plaques convergents; 9-Marges de les plaques divergents; 10-Falla transformant; 11-Volcà d'escut; 12-Dorsal oceànica; 13-Fossa marina; 14-Estratovolcà; 15-Arc insular; 16-Litosfera; 17-Astenosfera; 18-Fossa La tectònica de plaques (del grec τεκτονικός, tektonikós, que significa 'relacionat amb la construcció') és una teoria geològica que explica la forma en què s'ha format la litosfera, és a dir, la part superior més freda i rígida de la Terra. La teoria dona una explicació a l'existència de les plaques que formen la superfície de la Terra i als desplaçaments que s'observen entre elles en el seu moviment sobre el mantell terrestre fluid. Aquesta teoria també descriu com es desplacen les plaques, en quina direcció i com interaccionen.
Les plaques tectòniques es desplacen unes respecte a altres amb velocitats d'aproximadament 2,5 cm/any, que és aproximadament la velocitat amb què creixen les ungles de les mans. Ja que es mouen sobre la superfície finita de la Terra, les plaques interaccionen unes amb les altres al llarg de les seves fronteres o límits provocant intenses deformacions a l'escorça i a la litosfera de la Terra, el que ha donat lloc a la formació de grans cadenes muntanyoses (per exemple, els Andes i els Alps) i grans sistemes de falles associades amb aquestes (per exemple, la falla de San Andrés). Altres fenòmens associats són la creació de volcans, especialment en el cinturó de foc del Pacífic, i les fosses oceàniques.
Origen de les plaques tectòniques Es pensa que l'origen de les plaques es deu a corrents de convecció a l'interior del mantell que fragmenten la litosfera. Els corrents de convecció són patrons circulatoris que es presenten en fluids que s'escalfen en la seva base. En escalfar-se la part inferior del fluid, es dilata i aquest canvi de densitat produeix una força de flotació que fa que el fluid calent pugi cap a la superfície. En arribar a dalt es refreda i descendeix, i un cop a la part inferior es torna a escalfar, establint-se un moviment circular autònom; això succeeix en una escala de temps de milers i milions d'anys. En el cas de la Terra se sap, a partir d'estudis de reajustament glacial, que l'astenosfera es comporta com un fluid, i es creu que la font de calor és el nucli terrestre que, s'estima, té una temperatura de 4500 °C. D'aquesta manera, els corrents de convecció en l'interior del planeta contribueixen a alliberar la calor original emmagatzemada, energia adquirida durant la formació de la Terra.
Així, en zones on dues plaques es mouen en direccions oposades –com és el cas de la placa africana i la nord-americana, que se separen al llarg de la serralada de l'Atlàntic–, els corrents de convecció formen un nou fons oceànic, calent i flotant; com a conseqüència, s'han format les serralades meso-oceàniques que són centres de dispersió. Quan s'allunyen dels centres de dispersió les plaques es refreden, es tornen més denses i s'enfonsen en el mantell al llarg de zones de subducció on el material de la litosfera es fon i es recicla.
Una analogia sovint emprada per descriure el moviment de les plaques és que aquestes "floten" sobre l'astenosfera com el gel sobre l'aigua. Tanmateix, aquesta analogia és parcialment vàlida, ja que les plaques tendeixen a enfonsar-se en el mantell com ja s'ha comentat.
Perspectiva històrica La tectònica de plaques té el seu origen en dues teories que la van precedir: La deriva dels continents. La teoria de l'expansió del fons oceànic.
La deriva dels continents
Aquesta primera teoria va ser proposada per Alfred Wegener a començaments del . Volia explicar el fet que els contorns dels continents s'acoblen entre si com un trencaclosques i que aquests tenen unes històries geològiques comunes. Això suggereix que els continents van estar units en el passat formant un supercontinent anomenat Pangea el qual es va fragmentar durant el període Permià tot originant els actuals continents. Aquesta teoria va ser rebuda amb escepticisme i eventualment va ser rebutjada perquè el mecanisme de fragmentació no podia generar les forces necessàries per desplaçar les masses continentals. Les plaques es mouen i causen terratrèmols.
miniatura|La transformació de Pangea en els diferents continents El 1915, Alfred Wegener va presentar arguments seriosos a favor de la idea a la primera edició de L'origen dels Continents i Oceans. En aquest llibre, va assenyalar que la forma de la costa est d'Amèrica del Sud i la costa oest d'Àfrica semblava com si una vegada haguessin estat juntes. Wegener no havia estat el primer a observar-ho (Abraham Ortelius, Francis Bacon, Benjamin Franklin, Snider-Pellegrini, Roberto Mantovani i Frank Bursley Taylor ho havien fet abans), però ell va ser el primer a reunir importants fòssils i evidències paleo-topogràfiques i climatològiques en suport d'aquesta simple observació (que va ser recolzada per investigadors com Alex du Toit). Tanmateix, les seves idees no van ser preses seriosament per molts geòlegs, que varen assenyalar que no hi havia un mecanisme aparent que expliqués la deriva dels continents. En concret, no entenien com el continent podia obrir-se camí a través de la roca molt més densa si ho fes per l'escorça oceànica. Wegener no va poder explicar la força que produïa la deriva continental.
La defensa de la teoria de Wegener va arribar després de la seva mort el 1930. El 1947, un equip de científics dirigit per Maurice Ewing utilitzant el vaixell d'investigació Atlantis i els instruments de la Institució Oceanogràfica Woods Hole, va confirmar l'existència d'un augment a l'oceà Atlàntic central, i va trobar que el fons dels llits marins per sota de la capa de sediments estava format per basalt i no granit que és el principal constituent dels continents. També varen trobar que l'escorça oceànica és molt més prima que l'escorça continental. Tots aquests nous descobriments plantejaven qüestions importants i fascinants.
A partir de la dècada de 1950, alguns científics com Harry Hammond Hess i Victor Vacquier, utilitzant instruments magnètics (magnetòmetres) adaptació dels dispositius desenvolupats per la navegació aèria durant la Segona Guerra Mundial per detectar submaríns, varen començar a reconèixer estranyes diferències magnètica al fons de l'oceà. Aquesta troballa, encara que inesperada, no era del tot sorprenent, ja que se sabia que el basalt -roques volcàniques riques en ferro que formen el sòl de l'oceà- contenien magnetita, un mineral fortament magnètic a curta distància que podia falsejar les lectures de la brúixola. Aquesta distorsió va ser reconeguda pels navegants islandesos ja en el . Més important, donat què la presència de magnetita dona al basalt propietats magnètiques mesurables, aquestes descobertes sobre les variacions magnètiques subministraren un altre mitjà per a estudiar el fons oceànic profund. Quan les roques de recent formació es refreden, els materials magnètics registren el camp magnètic terrestre en aquell moment.
A mesura que els fons marins s'anaven cartografiant durant la dècada de 1950, la variació magnètica va resultar no ser fruit de l'atzar o esdeveniments aïllats, sinó que va posar de manifest patrons recognoscibles. Quan aquesta informació va ser cartografiada per a una àmplia regió, el fons de l'oceà va mostrar una patró a franges alternant roques de diferent magnetisme en fileres a ambdós costats de la serralada oceànica: amb una banda d'una polaritat i la franja adjacent amb la polaritat invertida. El patró general, definit per aquestes línies alternes de roca de diferent polaritat, que es coneixen com a bandes magnètiques.
Quan els estrats de roca dels extrems de diferents continents són molt similars, suggereix que aquestes roques es van formar de la mateixa forma que implica que van estar inicialment unides. Per exemple, algunes parts d'Escòcia i Irlanda contenen roques molt semblants a les que es troben a Terranova i Nova Brunswick. A més, les muntanyes caledonianes a Europa i parts dels Apalatxes d'Amèrica del Nord són molt similars en estructura i litologia.
Teoria de l'expansió del fons oceànic
La teoria de l'expansió del fons oceànic va ser proposada cap a la meitat del segle XX i es fonamenta en observacions geològiques i geofísiques que indiquen que les serralades meso-oceàniques funcionen com a centres on es genera un nou fons oceànic i per això els continents s'allunyen entre si.
Teoria de la tectònica de plaques La teoria de la tectònica de plaques va ser desenvolupada principalment entre els anys 50 i 60 i és considerada com la gran teoria unificadora de les ciències de la Terra, ja que explica una gran quantitat d'observacions geològiques i geofísiques d'una manera coherent i elegant. A diferència d'altres teories, la seva concepció no és atribuïda a una sola persona; va ser conseqüència de la col·laboració internacional i de l'esforç de destacats geòlegs, geofísics i sismòlegs que, de manera progressiva, van anar aportant informacions sobre l'estructura dels continents, les conques oceàniques i l'interior de la Terra.En la dècada de 1960 es van realitzar progressos significatius resultat d'un seguit de descobriments, especialment el de la serralada central Atlàntica. El 1962 el geòleg americà Harry Hammond Hess va publicar un document amb la teoria de la tectònica. El professor de geologia de la Universitat dArizona State Robert S. Dietz havia publicat la mateixa idea l'any anterior a la revista Nature, si bé la primícia pertanyia a Hess, ja que havia distribuït un manuscrit inèdit del seu article ja el 1960. En lloc de considerar que els continents es moguessin a través de l'escorça oceànica (com suggeria la teoria de la deriva continental), Hess va suggerir que una conca oceànica i el seu continent adjacent es mouen conjuntament en la mateixa unitat d'escorça o placa. En el mateix any, Robert R. Abrics del EUA Geological Survey descrivia les principals característiques de l'arc insular de subducció a les illes Aleutianes. El seu informe, encara que va ser poc comentat i fins i tot ridiculitzat en el seu moment, ha estat considerat "seminal" i "clarivident". El 1967 W. Jason Morgan va proposar que la superfície de la Terra consta de 12 plaques rígides que es mouen uns respecte a altres. Dos mesos més tard, el 1968, el francès Xavier Le Pichon va publicar un model basat en 6 grans plaques amb els seus moviments relatius.
Explicació de les bandes magnètiques miniatura|Bandes magnètiques marines El descobriment de bandes magnètiques en franges simètriques al voltant de les crestes de les dorsals oceàniques aportava una relació entre elles. El 1961, els científics van començar a teoritzar que les marques dorsals oceàniques eren zones estructuralment febles on el sòl oceànic s'esquinçava longitudinalment en dues parts al llarg de la cresta dorsal. Nou magma puja fàcilment de les profunditats de la Terra a través d'aquestes zones febles i finalment esclata al llarg de la cresta de les dorsals per a crear nova escorça oceànica. Aquest procés, més tard anomenat expansió del sol marí, actuava feia molts milions d'anys havia format nous fons oceànics al llarg dels 50.000 km de longitud del sistema de les dorsals oceàniques. Aquesta hipòtesi va ser recolzada per diverses línies de proves: A prop del cim de la cresta, les roques són molt joves, i són progressivament més velles quan més lluny del cim de la dorsal; Les roques més joves de la cresta sempre tenen la polaritat del moment actual; Les bandes de roca paral·leles a la cresta amb la polaritat magnètica alterna (normal-inversa-normal, etc.), suggereixen que el camp magnètic terrestre s'ha invertit moltes vegades.