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Supergrupo Karoo

El supergrupo Karoo es la unidad estratigráfica más extendida en África al sur del desierto de Kalahari . El supergrupo consiste en una secuencia de unidades, en su mayoría de origen no marino, depositadas entre el Carbonífero tardío y el Jurásico temprano , un período de aproximadamente 120 millones de años. [3]

En el sur de África, las rocas del Supergrupo Karoo cubren casi dos tercios de la superficie terrestre actual, formando parte del 75% de los sedimentos o rocas sedimentarias que cubren la tierra, incluyendo todo Lesoto , casi la totalidad del Estado Libre y grandes partes de las provincias de Cabo Oriental , Cabo del Norte , Mpumalanga y KwaZulu-Natal de Sudáfrica . Los afloramientos del supergrupo Karoo también se encuentran en Namibia , Eswatini , Zambia , Zimbabue y Malawi , así como en otros continentes que formaban parte de Gondwana . Las cuencas en las que se depositó se formaron durante la formación y ruptura de Pangea . [4] [5] El área tipo del Supergrupo Karoo es el Gran Karoo en Sudáfrica , donde están expuestos los afloramientos más extensos de la secuencia. [3] [6] Sus estratos, que consisten principalmente en lutitas y areniscas , [7] registran una secuencia casi continua de deposición glacial marina a terrestre desde el Carbonífero Tardío hasta el Jurásico Temprano . Estos se acumularon en una cuenca de antepaís de retroarco llamada la cuenca "principal del Karoo ". [4] Esta cuenca se formó por la subducción y orogénesis a lo largo de la frontera sur de lo que eventualmente se convirtió en el sur de África, en el sur de Gondwana. [4] Sus sedimentos alcanzan un espesor acumulado máximo de 12 km, con las lavas basálticas suprayacentes (el Grupo Drakensberg ) de al menos 1,4 km de espesor. [8]

Los fósiles incluyen plantas (tanto macrofósiles como polen ), insectos y peces raros, tetrápodos comunes y diversos (principalmente reptiles terápsidos , anfibios temnospóndilos y, en los estratos superiores, dinosaurios ) e icnofósiles . Su bioestratigrafía se ha utilizado como estándar internacional para la correlación global de los estratos no marinos del Pérmico al Jurásico . [9]

Cronología de la historia geológica de la Tierra, con énfasis en los acontecimientos ocurridos en el sur de África. El bloque verde con la etiqueta K indica cuándo se depositó el supergrupo Karoo, en relación con el supergrupo El Cabo , C , inmediatamente anterior. La W indica cuándo se formó el supergrupo Witwatersrand , mucho más atrás en el tiempo. El gráfico también indica el período durante el cual se formaron formaciones de rocas de hierro en bandas en la Tierra, lo que indica una atmósfera sin oxígeno . La corteza terrestre estuvo total o parcialmente fundida durante el Eón Hádico ; por lo tanto, las rocas más antiguas de la Tierra tienen menos de 4000 millones de años. Uno de los primeros microcontinentes que se formó fue el Cratón Kaapvaal , que forma la base de la parte noreste del país. El ensamblaje y la desintegración de Gondwana son, en términos de la historia geológica de la Tierra y de Sudáfrica, eventos relativamente recientes.

Origen geológico

El sur de Gondwana durante los períodos Cámbrico - Ordovícico . Los continentes actuales en los que se dividió este supercontinente se indican en marrón. Hace unos 510 millones de años se formó una grieta que separó el sur de África de la meseta de las Malvinas. La inundación de la grieta formó el mar de Agulhas. Los sedimentos que se acumularon en este mar poco profundo se consolidaron para formar el supergrupo de rocas del Cabo, que hoy forma el Cinturón Plegado del Cabo. [5] [10] [11] Esta parte de Gondwana probablemente estaba ubicada en el lado opuesto del Polo Sur de la posición actual de África, [12] pero, no obstante, las direcciones de la brújula se dan como si África estuviera en su posición actual.
Mapa geológico esquemático de los afloramientos de rocas del supergrupo Karoo en el sur de África. La ubicación y la estructura aproximada de las montañas Cape Fold también se indican en forma de diagrama para fines de referencia.
Sección transversal geológica aproximada en dirección SO-NE de Sudáfrica, con la península del Cabo (con la Montaña de la Mesa ) a la izquierda y el noreste de KwaZulu-Natal a la derecha. Diagrama y no a escala. El código de colores del supergrupo Karoo es el mismo que en la ilustración anterior.

Orígenes de la deposición de sedimentos

Hace unos 510 millones de años se desarrolló un valle del rift en el sur de Gondwana, justo al sur de África austral, pero que se extendía hacia el oeste hasta Sudamérica , y hacia el este hasta la Antártida oriental y posiblemente incluso hasta Australia . [5] [10] [11] [13] Una capa de sedimento de 8 km de espesor, conocida como el Supergrupo del Cabo , se acumuló en el suelo de este valle del rift. [5] El cierre del valle del rift, que comenzó hace 330 millones de años, resultó del desarrollo de una zona de subducción a lo largo del margen sur de Gondwana y la consiguiente deriva de la meseta de las Malvinas de regreso hacia África, durante los períodos Carbonífero y Pérmico temprano . Después del cierre del valle del rift y la compresión del Supergrupo del Cabo en una serie de pliegues paralelos, que corren principalmente de este a oeste, la subducción continua de la placa paleopacífica debajo de la meseta de las Malvinas y la colisión resultante de esta última con el sur de África, levantaron una cadena montañosa de inmensas proporciones al sur del antiguo valle del rift. El Supergrupo del Cabo plegado formó las estribaciones septentrionales de esta cadena montañosa.

El peso de las montañas del supergrupo Falkland-Cape hizo que la corteza continental del sur de África se hundiera, formando un sistema de antepaís en retroarco , que se inundó para formar el mar de Karoo. La sedimentación, que comenzó con depósitos glaciares desde el norte, pero luego desde las montañas Falkland hacia el sur, en esta depresión formó el supergrupo Karoo . [5] [13] [14]

El grupo Dwyka

Sección transversal de norte a sur del mar de Agulhas (ver arriba). Las estructuras marrones son placas continentales, la gruesa capa negra de la izquierda es la placa paleopacífica oceánica, el rojo indica el manto superior y el azul indica áreas inundadas u océano. La ilustración superior muestra la geología hace unos 510 millones de años, con los sedimentos que eventualmente formarían el supergrupo del Cabo asentándose en el mar de Agulhas. La ilustración del medio muestra la meseta de las Malvinas desplazándose hacia el norte una vez más para cerrar el mar de Agulhas, lo que provocó que el supergrupo del Cabo se arrugue en una serie de pliegues, que corren predominantemente de este a oeste. La ilustración inferior muestra cómo la subducción de la placa paleopacífica oceánica bajo la meseta de las Malvinas, durante el período Pérmico temprano, levantó una enorme cadena de montañas. Estas finalmente se erosionaron en el mar de Karoo, formando, especialmente, el grupo Beaufort del supergrupo Karoo.

Hace unos 330 millones de años, Gondwana se desplazó sobre el Polo Sur , [15] con el resultado de que una capa de hielo de varios kilómetros de espesor cubrió gran parte de África y otras partes de Gondwana. [5] [15] Los depósitos glaciares de esta capa de hielo fueron los primeros sedimentos que se depositaron al norte de las montañas Cape Fold (y parcialmente sobre estas montañas incipientes). La cuenca en la que se asentaron estos sedimentos fue más profunda inmediatamente al norte de las cordilleras de Cape Fold . Por lo tanto, la capa de hielo flotó en un lago interior, llamado mar interior Karoo , en el que los icebergs que se habían desprendido de los glaciares y la capa de hielo al norte depositaron grandes cantidades de lodo y rocas de diversos tamaños y orígenes. Estos depósitos se conocen como tillita . [11] Más al norte, la capa de hielo se fundió dejando también depósitos de diamictita cada vez que se derritió parcialmente, pero, además, erosionó el lecho rocoso, dejando estrías (marcas de arañazos) que se pueden ver cerca de Barkly West en el Cabo Norte, y en los terrenos de la Universidad de KwaZulu-Natal . [5] [11] Esta capa de tillita, cuyos rastros se pueden encontrar en una amplia zona del sur de África, la India y Sudamérica, proporcionó evidencia temprana crucial en apoyo de la teoría de la deriva continental . En Sudáfrica, la capa se conoce como el Grupo Dwyka . Es el más antiguo y el más bajo del Supergrupo Karoo de depósitos sedimentarios. [3] [4]

El grupo Ecca

A medida que Gondwana se alejaba del Polo Sur, los glaciares se derritieron, dejando un vasto mar interior que se extendía por Sudáfrica y las regiones vecinas de Gondwana. Podría haber tenido una abertura hacia el océano (similar al mar Negro ), pero los efectos de las mareas fueron pequeños. Los ríos que drenaban las montañas al norte del mar Karoo formaron grandes deltas pantanosos en los que florecieron plantas pertenecientes a la flora Glossopteris . Esta densa vegetación se acumuló en forma de turba, que finalmente se convirtió en carbón. Los depósitos de carbón se limitan a las costas del norte del mar Karoo del Pérmico temprano , y hoy se extraen en Highveld y KwaZulu-Natal. [5] [6] [11]

Estos depósitos sedimentarios se denominan Grupo Ecca del Supergrupo Karoo. Consisten principalmente en lutitas y areniscas , [16] y se extienden por todo el antiguo mar Karoo, pero los depósitos del sur no contienen carbón, a pesar de que los ríos de las montañas Cape Fold formaron pequeños deltas. Aunque la vegetación en el sur no era tan densa como en las costas del norte del mar interior, se encuentran varios reptiles primitivos como Mesosaurus en estos depósitos de Ecca. Se trata de un reptil fósil que se encuentra solo en el sur de África y Brasil y que proporciona evidencia paleontológica importante de la existencia del supercontinente Gondwana. [5] [11]

Las costas del norte contienen principalmente plantas fósiles, polen y esporas. También se han encontrado fósiles de un cefalópodo y algunos equinoideos en el norte. [11]

Las turbiditas se depositan en aguas profundas, en el fondo de los bordes de las plataformas continentales o estructuras similares en lagos profundos, como el mar Karoo, al suroeste, hace unos 300 millones de años. Son el resultado de avalanchas submarinas de lodo y arena que caen en cascada por la empinada pendiente del borde de la plataforma. Cuando la avalancha se asienta en la depresión de las aguas profundas, primero se asienta la arena y otros materiales gruesos, luego el lodo y, finalmente, las partículas más finas. La materia orgánica que cayó con la avalancha termina en la turbidita en un entorno anóxico (sin oxígeno) donde se convierte en petróleo (petróleo y gas).
Una montaña Ecca en Tanqua Karoo , con múltiples abanicos de turbiditas, lo que indica que la parte sudoeste del mar Karoo era muy profunda, con pendientes pronunciadas que conducían hasta la línea de costa. Las avalanchas submarinas probablemente fueron provocadas por terremotos frecuentes a medida que se formaban las montañas Cape Fold hacia el sur. Los depósitos de turbiditas de Ecca no deben confundirse con los umbrales de dolerita que se encuentran más al interior (ilustrados y descritos más abajo, a la derecha, en el artículo). Las turbiditas se pueden reconocer de cerca por el hecho de que la parte más baja de cada capa tiende a estar formada por arenisca que gradualmente se convierte en limolita fina en la parte superior de la capa.

Durante el período Ecca, la meseta de las Malvinas colisionó y luego se fusionó con el sur de África, formando una vasta cadena de montañas al sur del Cinturón Plegado del Cabo. Esta nueva cadena montañosa era comparable en tamaño al Himalaya . [5] Las laderas del norte de estas montañas generalmente se hundían abruptamente en el mar Karoo, que estaba en su punto más profundo en este punto. Por lo tanto, los terremotos que acompañaron la formación de las montañas del Cabo iniciaron frecuentes deslizamientos submarinos de lodo y rocas, formando acumulaciones en forma de abanico de turbiditas , que se pueden ver en la esquina suroeste del Karoo hoy (ver fotografía más abajo a la derecha) el grupo Ecca también tiene sus miembros que se nombran en función de las litologías de la localidad en la que se encuentran. [5] [15] [17] Las turbiditas han sido reconocidas durante algún tiempo como rocas productoras de petróleo, porque las avalanchas submarinas que causan estos depósitos a menudo transportan materia orgánica desde cerca de la costa, especialmente cerca de los estuarios y deltas de los ríos, hacia las profundidades anóxicas de los canales adyacentes. Aquí queda enterrado en la turbidita y se convierte en hidrocarburos , en particular petróleo y gas. Por ello, las turbiditas de la formación Ecca de las regiones de Tanqua y Laingsburg Karoo han sido objeto de escrutinio por parte de la industria petrolera y los geólogos, que han descubierto que contienen depósitos ricos y fácilmente accesibles de petróleo y gas. Así, la cuenca nororiental de Ecca es rica en carbón, mientras que su esquina suroccidental se está volviendo famosa por sus reservas de petróleo. [17]

Grupo Beaufort

Moschops era un terápsido del Pérmico Medio de Sudáfrica.
Lystrosaurus fue el sinápsido más común poco después del evento de extinción del Pérmico-Triásico .

Con la formación de las cordilleras de la meseta de las Malvinas y del Cabo Fold, los ríos del sur comenzaron a dominar la sedimentación en el mar de Karoo, que comenzó a encenagarse. (Para entonces, las tierras altas al norte del mar de Karoo habían sido niveladas por la erosión y habían comenzado a quedar enterradas bajo sedimentos más nuevos). Varios ríos similares al Mississippi fluían sobre la cuenca del Karoo encenagada desde el sur, creando nuevos hábitats ricos para una variedad de flora y fauna. Los depósitos terrestres (a diferencia de los lacunares o marinos) creados por estos ríos dieron lugar al Grupo Beaufort . Está compuesto por una secuencia monótona de esquistos y lutitas , con algunas areniscas lenticulares intercaladas . [11] El Grupo Beaufort es rico en restos de reptiles y, en menor medida, de anfibios. Hay una gran cantidad de fósiles de reptiles herbívoros y carnívoros. [11] Las rocas Beaufort son famosas internacionalmente por su rico registro de sinápsidos terápsidos (reptiles parecidos a los mamíferos), que marcan una etapa intermedia en la evolución de los mamíferos a partir de los reptiles. [5] [11] Los herbívoros más abundantes fueron los anomodontes , cuyas formas más primitivas también se conocen en las rocas Beaufort. Los dinocéfalos (cabeza terrible) se llaman así debido a sus cráneos de huesos extraordinariamente gruesos, que probablemente usaban para dar cabezazos durante las peleas territoriales. Con su longitud corporal de 3 metros, fueron los primeros animales grandes que vivieron en la tierra. [5]

Durante la formación de los depósitos de Beaufort de 6 km de espesor, la masiva extinción masiva del final del Pérmico , hace 251 millones de años, extinguió aproximadamente el 96% de todas las especies vivas en ese momento. [5] El evento global se puede ver claramente en las rocas de Beaufort. Unos pocos miembros del género Lystrosaurus fueron los únicos reptiles parecidos a mamíferos que sobrevivieron a este evento. Los sedimentos de Beaufort que se depositaron después de este evento tienden a ser más gruesos que los que los precedieron, probablemente debido a una muerte masiva de la vegetación, que había protegido la superficie contra la erosión. Estos estratos dominados por areniscas del Triásico temprano se conocen como la formación Katberg (dentro del Grupo Beaufort), que se acumuló hasta un espesor de 1 km. Con el tiempo, los depósitos de Beaufort volvieron a tener un grano más fino, lo que probablemente indica una recuperación de la vegetación en el Karoo y con ella la aparición de una amplia gama de nuevas especies, incluidos los dinosaurios y los verdaderos mamíferos durante el Triásico tardío y el Jurásico temprano. [5]

Grupo Stormberg

La roca Brandwag (o Sentinel) en el Parque Nacional Golden Gate Highlands está compuesta de arenisca perteneciente a la Formación Clarens . El tono amarillento de la roca es típico de las rocas Clarens.

A medida que Gondwana se desplazaba hacia el norte, las condiciones en la parte que se convertiría en el sur de África se volvieron cada vez más cálidas y áridas. Las areniscas fueron las rocas predominantes que se formaron. Sin embargo, en algunas áreas había suficiente agua para formar pantanos con la consiguiente formación de carbón, pero la calidad es mala. [5] [11] El paisaje probablemente se parecía al desierto de Kalahari de hoy, con ríos como el actual río Orange o el Nilo que lo atraviesan, sustentando áreas localizadas de flora y fauna del Triásico. El Grupo Stormberg contiene los fósiles de dinosaurios más antiguos de Sudáfrica. También contiene los restos fósiles del Megazostrodon , del tamaño de una musaraña, el mamífero más antiguo de África. [5] En algunos de los estratos se encuentra una notable variedad de fósiles de insectos y plantas. [11]

Pintura rupestre San de un eland en una cueva de la Formación Clarens en el Parque Drakensberg de UKhahlamba en KwaZulu-Natal, cerca de la frontera con Lesotho.

Los estratos superiores del grupo Stormberg probablemente se formaron en condiciones de verdadero desierto de arena, similares al desierto de Namib en Namibia. Probablemente era tan grande como el desierto del Sahara actual, extendiéndose desde las montañas Cape Fold muchos miles de kilómetros hacia el norte sobre grandes partes de Gondwana. [5] Solo un pequeño remanente de esta formación masiva se puede encontrar hoy en día en Lesotho y sus alrededores . Esta formación se conocía anteriormente como "arenisca de cueva", ya que las cuevas poco profundas erosionadas por el viento a menudo se desarrollaban en acantilados formados por estas rocas. Estas cuevas fueron utilizadas más tarde por el pueblo San , que con frecuencia decoraba las paredes con sus pinturas . [11] Hoy en día, las areniscas de cueva se denominan Formación Clarens .

Los embriones de dinosaurio más antiguos que se han descubierto se encontraron en la Formación Clarens en 1978. [18] Los huevos eran del Período Triásico (hace entre 220 y 195 millones de años) y contenían esqueletos fetales fosilizados de Massospondylus , un dinosaurio prosaurópodo . Desde entonces se han encontrado más ejemplos de estos huevos en el Parque Nacional Golden Gate Highlands , situado en las rocas de la Formación Clarens. Otros fósiles encontrados en el parque incluyen los de cinodoncia avanzada (animales con dientes caninos), tecodontia pequeña (animales con dientes firmemente fijados en la mandíbula), dinosaurios parecidos a pájaros y cocodrilos. [19] [20]

Grupos Drakensberg y Lebombo

Hace unos 182 millones de años, la parte meridional africana de Gondwana pasó sobre el punto caliente Bouvet [21] [22], lo que provocó la ruptura de la corteza bajo el supergrupo Karoo, liberando enormes volúmenes de lava basáltica sobre el desierto de Clarens, cubriendo casi todo el sur de África y otras partes de Gondwana. La pila de lava que se acumuló en el transcurso de varias erupciones tenía más de 1600 m de espesor, especialmente en el este (en el actual Lesotho). Este derrame masivo de lava puso fin abruptamente a la sedimentación de Karoo. [5] [11]

El nombre Grupo Drakensberg se deriva del hecho de que esta capa forma los 1400 m superiores de la Gran Escarpa [11] en la frontera internacional entre Lesotho y KwaZulu-Natal, a menudo denominada Drakensberg (aunque técnicamente " Drakensberg " se refiere a toda la porción oriental de 1000 km de largo de la Gran Escarpa, de la cual solo un tercio está cubierto por las lavas de Drakensberg).

Panorama de los Drakensberg en la región de Giant's Castle , en la frontera entre KwaZulu-Natal y Lesotho. La capa superior de esta parte de la Gran Escarpa está formada por lavas de Drakensberg de 1400 m de espesor, que descansan sobre las rocas de la Formación Clarens.

El magma brotó a través de largas fisuras similares a grietas, con conos de salpicadura ocasionales, pero los volcanes típicos fueron raros. Cada flujo de lava superficial tenía entre 10 y 20 metros de espesor. Estos flujos se acumularon en rápida sucesión durante 2 millones de años, para formar una única capa de lava continua de 1 a 1,6 km de espesor. Sin embargo, no todo el magma llegó a la superficie, sino que se extruyó bajo alta presión entre los estratos horizontales de las rocas Ecca y Beaufort. Cuando este magma se solidificó, formó múltiples sills de dolerita a varias profundidades en los sedimentos del sur y suroeste de Karoo. Estos sills varían en espesor desde unos pocos centímetros hasta cientos de metros.

Esta efusión de lava coincidió con el levantamiento de la parte sudafricana de Gondwana y la formación de valles de rift a lo largo de lo que se convertirían en las fronteras marítimas del subcontinente. A medida que estos valles de rift se ensancharon, se inundaron para formar los océanos proto-Índico y Atlántico Sur, a medida que Gondwana se fragmentaba en los continentes separados actuales de Sudamérica , África , Antártida , Australia , India , Madagascar y Arabia . [5] [15]

En estrecha asociación con esta ruptura, se produjo un segundo episodio de erupción de basalto a lo largo de la frontera con Mozambique para formar las montañas Lebombo . En ese momento, se expulsó violentamente una capa de lava de más de 4800 m de espesor. Mientras que las lavas de Drakensberg forman capas casi horizontales, las lavas de Lebombo se inclinan hacia el este, por lo que es difícil medir hasta dónde se extendió la lava lateralmente. [5] [6] [11]

Típicos koppies de Karoo con cimas planas en la región de Cradock del Gran Karoo . Los umbrales de dolerita son más duros y más resistentes a la erosión que las lutitas de Beaufort en las que se introdujeron, lo que le da a estas colinas sus cimas planas y sus lados escalonados.

El levantamiento de África meridional anunció una fase de erosión masiva, eliminando una capa de varios kilómetros de espesor de la superficie africana . Casi todas las lavas de Drakensberg se erosionaron, dejando un remanente en Lesotho, varias pequeñas manchas en Springbok Flats en el norte del país y en las montañas Lebombo a lo largo de la frontera con Mozambique. Una vez que la capa de lava dura se erosionó, los sedimentos más blandos de Karoo sobre el resto de la cuenca se erosionaron aún más rápido. Sin embargo, los umbrales de dolerita resistieron la erosión, protegiendo las lutitas más blandas de Beaufort y Ecca debajo de ellos. Esto creó numerosas y extendidas colinas de cima plana, conocidas como Karoo Koppies ("koppie" es el término afrikáans para colina), que son icónicas del Karoo y, por extensión, del paisaje sudafricano. Los diques , o fisuras verticales que llevaron la lava a la superficie, se destacan hoy como crestas lineales que se extienden a través de grandes extensiones del Karoo.

Período post-Karoo

La erosión continua del sur de África durante los últimos 180 millones de años ha hecho que las rocas más jóvenes que el Grupo Drakensberg sean casi inexistentes en la mayor parte del interior. Parte del material erosionado del interior quedó atrapado entre las montañas Cape Fold al sur durante el período Cretácico para formar la Formación Enon y depósitos similares cerca de la costa de KwaZulu-Natal , al norte de Richards Bay . Aparte de eso, solo hay parches muy pequeños de depósitos muy recientes, principalmente arenosos, en Sudáfrica.

El supergrupo Karoo en otros lugares de África

En Zambia, Zimbabwe y Mozambique el Supergrupo Karoo se divide en (del más antiguo al más joven):

Véase también

Referencias

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Lectura adicional