En la crisis de salinidad del Messiniense (también conocida como el evento Messiniense , y en su última etapa como el evento Lago Mare ), el mar Mediterráneo entró en un ciclo de desecación parcial o casi completa (secado) a lo largo de la última parte de la era Messiniense de la época del Mioceno , desde hace 5,96 a 5,33 Ma (millones de años). Terminó con el diluvio de Zanclean , cuando el Atlántico recuperó la cuenca. [1] [2]
Las muestras de sedimentos del fondo marino profundo del mar Mediterráneo, que incluyen minerales evaporíticos , suelos y plantas fósiles , muestran que el precursor del estrecho de Gibraltar se cerró hace unos 5,96 millones de años, sellando el Mediterráneo del Atlántico. [6] Esto resultó en un período de desecación parcial del mar Mediterráneo, el primero de varios períodos de este tipo durante el Mioceno tardío. [7] Después de que el estrecho se cerrara por última vez alrededor de 5,6 Ma, el clima generalmente seco de la región en ese momento secó la cuenca mediterránea casi por completo en mil años. Esta desecación masiva dejó una cuenca seca profunda, que alcanzó de 3 a 5 km (1,9 a 3,1 mi) de profundidad por debajo del nivel normal del mar, con algunas bolsas hipersalinas similares al Mar Muerto actual . Luego, alrededor de 5,5 Ma, las condiciones climáticas más húmedas dieron como resultado que la cuenca recibiera más agua dulce de los ríos , llenando y diluyendo progresivamente los lagos hipersalinos en bolsas más grandes de agua salobre (muy similar al mar Caspio actual ). La crisis de salinidad de Messiniense terminó con la reapertura final del estrecho de Gibraltar hace 5,33 Ma, cuando el Atlántico llenó rápidamente la cuenca mediterránea en lo que se conoce como la inundación de Zanclean . [8]
Incluso hoy, el Mediterráneo es considerablemente más salado que el Atlántico Norte , debido a su aislamiento casi total por el estrecho de Gibraltar y a su alta tasa de evaporación . Si el estrecho de Gibraltar se vuelve a cerrar (lo que es probable que ocurra en un futuro cercano en términos geológicos ), el Mediterráneo se evaporaría en su mayor parte en unos mil años, después de lo cual el continuo movimiento de África hacia el norte podría borrarlo por completo .
Sólo la afluencia de agua del Atlántico mantiene el nivel actual del Mediterráneo. Cuando se interrumpió, en algún momento entre 6,5 y 6 millones de años antes del presente, se produjo una pérdida neta por evaporación de unos 3.300 kilómetros cúbicos al año. A ese ritmo, los 3,7 millones de kilómetros cúbicos de agua de la cuenca se secarían en poco más de mil años, dejando una extensa capa de sal de unas decenas de metros de espesor y elevando el nivel global del mar unos 12 metros. [9]
En el siglo XIX, el geólogo y paleontólogo suizo Karl Mayer-Eymar (1826-1907) estudió fósiles incrustados entre capas de sedimentos de agua dulce , salobres y con contenido de yeso , y los identificó como depositados justo antes del final del Mioceno . En 1867, denominó el período Messiniense en honor a la ciudad de Messina en Sicilia , Italia. [10] Desde entonces, se han datado en el mismo período varias otras capas de evaporita ricas en sal y yeso en toda la región mediterránea. [11]
Los estudios sísmicos de la cuenca mediterránea realizados en 1961 revelaron una formación geológica a unos 100-200 m (330-660 pies) por debajo del fondo marino. Esta formación, denominada reflector M , seguía de cerca los contornos del fondo marino actual, lo que sugiere que se formó de manera uniforme y consistente en algún momento del pasado. El origen de esta capa se interpretó en gran medida como relacionado con la deposición de sal. Sin embargo, se propusieron diferentes interpretaciones sobre la edad de la sal y su deposición.
Sugerencias anteriores de Denizot en 1952 [12] y Ruggieri en 1967 [13] propusieron que esta capa era de edad del Mioceno tardío , y el mismo Ruggieri acuñó el término Crisis de Salinidad Mesiánica .
En 1970 se adquirieron datos sísmicos nuevos y de alta calidad sobre el reflector M en la cuenca mediterránea. [14] Al mismo tiempo, se extrajo sal durante la etapa 13 del programa de perforación en aguas profundas realizado desde el Glomar Challenger bajo la supervisión de los científicos jefes adjuntos William BF Ryan y Kenneth J. Hsu . Estos depósitos se dataron e interpretaron por primera vez como productos de cuencas profundas de la crisis de salinidad mesiniana.
La primera perforación de la sal mesiniana en las partes más profundas del mar Mediterráneo se produjo en el verano de 1970, cuando los geólogos a bordo del Glomar Challenger sacaron núcleos de perforación que contenían gravas de arroyo y limos rojos y verdes de llanura aluvial ; y yeso , anhidrita , sal de roca y varios otros minerales evaporíticos que a menudo se forman a partir del secado de salmuera o agua de mar, incluida en algunos lugares potasa , que quedó donde se secaron las últimas aguas amargas y ricas en minerales. Un núcleo de perforación contenía un depósito de estratificación cruzada arrastrado por el viento de lodo de foraminíferos de aguas profundas que se había secado en polvo y había sido arrastrado por la llanura abisal seca y caliente por tormentas de arena , mezclado con arena de cuarzo arrastrada por los continentes cercanos, y terminó en un lago de salmuera intercalado entre dos capas de halita . Estas capas se alternaban con capas que contenían fósiles marinos, lo que indica una sucesión de períodos de secado e inundación.
La presencia masiva de sal no requiere una desecación del mar. [15] La principal evidencia de la reducción por evaporación del Mediterráneo proviene de los restos de muchos cañones (ahora sumergidos) que fueron cortados en los lados de la cuenca mediterránea seca por ríos que fluían hacia la llanura abisal . [16] [17] Por ejemplo, el Nilo cortó su lecho a 200 metros (660 pies) bajo el nivel del mar en Asuán (donde Ivan S. Chumakov encontró foraminíferos marinos del Plioceno en 1967), y 2.500 m (8.200 pies) bajo el nivel del mar justo al norte de El Cairo . [18]
En muchos lugares del Mediterráneo se han encontrado grietas fosilizadas en los lugares donde los sedimentos fangosos se habían secado y agrietado por la luz del sol y la sequía. En la serie del Mediterráneo occidental, la presencia de lodos pelágicos intercalados con las evaporitas sugiere que la zona se inundó y se secó repetidamente a lo largo de 700.000 años. [19]
Según las dataciones paleomagnéticas de los depósitos mesinienses que desde entonces han sido llevados por encima del nivel del mar por la actividad tectónica, la crisis de salinidad comenzó al mismo tiempo en toda la cuenca mediterránea, hace 5,96 ± 0,02 millones de años. Este episodio comprende la segunda parte de lo que se denomina la era "mesiniense" del Mioceno . Esta era se caracterizó por varias etapas de actividad tectónica y fluctuaciones del nivel del mar, así como por eventos erosivos y deposicionales , todos ellos más o menos interrelacionados (van Dijk et al., 1998). [20]
El estrecho Mediterráneo-Atlántico se cerró herméticamente una y otra vez, y el mar Mediterráneo, por primera vez y luego repetidamente, se secó parcialmente. La cuenca finalmente quedó aislada del océano Atlántico durante un período más largo, entre 5,59 y 5,33 millones de años atrás, lo que resultó en un descenso grande o más pequeño (dependiendo del modelo científico aplicado) del nivel del mar Mediterráneo. Durante las etapas iniciales, muy secas (5,6-5,5 Ma), hubo una erosión extensa, creando varios sistemas de cañones enormes [16] [17] (algunos similares en escala al Gran Cañón ) alrededor del Mediterráneo. Las etapas posteriores (5,50-5,33 Ma) están marcadas por la deposición cíclica de evaporitas en una gran cuenca "lago-mar" (evento "Lago Mare").
Hace unos 5,33 millones de años, al comienzo de la era Zanclean (al comienzo del Plioceno ), la barrera del estrecho de Gibraltar se rompió una última vez, volviendo a inundar la cuenca mediterránea en la inundación Zanclean ; [21] [22] favoreciendo la desestabilización de la pendiente. [23] La cuenca no se ha secado desde entonces.
Se ha estimado que la cantidad de sales de Messina es de alrededor de4 × 10 18 kg (pero esta estimación puede reducirse entre un 50 y un 75% cuando se disponga de más información [24] ) y más de 1 millón de kilómetros cúbicos, [25] 50 veces la cantidad de sal que normalmente hay en las aguas mediterráneas. Esto sugiere una sucesión de desecaciones o un largo período de hipersalinidad durante el cual el agua entrante del océano Atlántico se evaporó con un nivel de salmuera mediterránea similar al del Atlántico. La naturaleza de los estratos apunta firmemente a varios ciclos de secado y rellenado completo del mar Mediterráneo (Gargani y Rigollet, 2007 [7] ), con períodos de secado correlacionados con períodos de temperaturas globales más frías ; que, por lo tanto, fueron más secas en la región mediterránea. [ cita requerida ] Cada relleno fue causado presumiblemente por una abertura de entrada de agua de mar, ya sea tectónicamente , o por un río que fluía hacia el este por debajo del nivel del mar hacia el "sumidero mediterráneo" cortando su valle hacia el oeste hasta dejar entrar el mar, de manera similar a una captura de río . El último relleno fue en el límite Mioceno / Plioceno , cuando el Estrecho de Gibraltar se abrió de par en par de forma permanente. [22] Al examinar de cerca el núcleo del pozo 124, Kenneth J. Hsu descubrió que:
Los sedimentos más antiguos de cada ciclo se depositaban en un mar profundo o en un gran lago salobre . Los sedimentos finos depositados en un fondo tranquilo o profundo tenían una laminación perfectamente uniforme. A medida que la cuenca se secaba y la profundidad del agua disminuía, la laminación se hizo más irregular debido a la creciente agitación de las olas. Entonces se formó el estromatolito , cuando el lugar de la deposición cayó dentro de una zona intermareal . La llanura intermareal finalmente quedó expuesta por la desecación final, momento en el que la anhidrita fue precipitada por el agua subterránea salina subyacente a las sabkhas . De repente, el agua del mar se derramaría sobre el estrecho de Gibraltar , o habría una afluencia inusual de agua salobre del lago de Europa oriental. La llanura abisal balear volvería a estar bajo el agua. La anhidrita en forma de malla de alambre quedaría así sepultada abruptamente bajo los lodos finos traídos por el siguiente diluvio. [26]
Las investigaciones posteriores han sugerido que el ciclo de desecación-inundación puede haberse repetido varias veces [27] [28] durante los últimos 630.000 años del Mioceno. Esto podría explicar la gran cantidad de sal depositada. Sin embargo, estudios recientes muestran que la desecación e inundación repetidas son improbables desde un punto de vista geodinámico . [29] [30]
Quedan algunas cuestiones importantes pendientes en relación con el inicio de la crisis en la cuenca mediterránea central. Nunca se ha establecido la relación física geométrica entre las series evaporíticas identificadas en cuencas marginales accesibles para estudios de campo, como el desierto de Tabernas y la cuenca de Sorbas , y las series evaporíticas de las cuencas centrales.
Utilizando el concepto de deposición tanto en cuencas superficiales como profundas durante el Messiniense (es decir, asumiendo que ambos tipos de cuencas existieron durante este período), son evidentes dos agrupaciones principales: una que favorece una deposición sincrónica (imagen c) de las primeras evaporitas en todas las cuencas antes de la fase principal de erosión; [31] y la otra que favorece una deposición diacrónica (imagen a) de las evaporitas a través de más de una fase de desecación que primero habría afectado a las cuencas marginales y luego a las cuencas centrales. [8]
Otra escuela sugiere que la desecación fue sincrónica, pero se produjo principalmente en cuencas menos profundas. Este modelo sugeriría que el nivel del mar de toda la cuenca mediterránea descendió de una sola vez, pero solo las cuencas menos profundas se secaron lo suficiente como para depositar capas de sal. Véase la imagen b.
Como se destaca en el trabajo de van Dijk (1992) [32] y van Dijk et al. (1998) [20], la historia de la desecación y la erosión interactuaba de manera compleja con eventos de levantamiento y hundimiento tectónicos y episodios de erosión. También cuestionaron nuevamente, como lo habían hecho algunos autores anteriores, si las cuencas que ahora se observan como "profundas" en realidad también lo eran durante el Episodio Messiniense y dieron nombres diferentes a los escenarios de miembros finales descritos anteriormente.
Para distinguir entre estas hipótesis es necesario calibrar los depósitos de yeso. El yeso es la primera sal (sulfato de calcio) que se deposita en una cuenca desecante. La magnetoestratigrafía ofrece una amplia restricción temporal, pero no ofrece detalles precisos. Por lo tanto, se confía en la cicloestratigrafía para comparar las fechas de los sedimentos. El estudio de caso típico compara las evaporitas de yeso en la cuenca mediterránea principal con las de la cuenca de Sorbas , una cuenca más pequeña en los flancos del mar Mediterráneo que ahora está expuesta en el sur de España . Se supone que la relación entre estas dos cuencas representa las relaciones de la región más amplia.
Trabajos recientes se han basado en la cicloestratigrafía para correlacionar los estratos de marga subyacentes , que parecen haber dado paso al yeso exactamente al mismo tiempo en ambas cuencas. [33]
Los defensores de esta hipótesis sostienen que las variaciones cíclicas en la composición de los estratos están astronómicamente ajustadas y que la magnitud de los estratos puede calibrarse para demostrar que fueron contemporáneos, un argumento sólido. Para refutarla, es necesario proponer un mecanismo alternativo para generar estas bandas cíclicas, o que la erosión haya eliminado coincidentemente la cantidad justa de sedimento en todas partes antes de que se depositara el yeso. Los defensores afirman que el yeso se depositó directamente sobre las capas de marga correlacionadas y se desplomó en ellas, dando la apariencia de un contacto discordante. [33] Sin embargo, sus oponentes se aprovechan de esta aparente inconformidad y afirman que la cuenca de Sorbas quedó expuesta (y, por lo tanto, se erosionó) mientras el mar Mediterráneo depositaba evaporitas. Esto daría como resultado que la cuenca de Sorbas se llenara de evaporitas hace 5,5 millones de años (Ma), en comparación con la cuenca principal hace 5,96 Ma. [34] [35] ).
Trabajos recientes han puesto de relieve una fase preevaporítica correspondiente a una importante crisis erosiva (también denominada " crisis erosiva mesiniana "; la terminación de la secuencia deposicional limitada por la discordancia "Mes-1" de van Dijk, 1992) [32] en respuesta a una importante reducción del agua del mar Mediterráneo. [36]
Suponiendo que esta importante reducción corresponde a la mayor reducción del Messiniense, concluyeron que la batimetría mediterránea disminuyó significativamente antes de la precipitación de las evaporitas de las cuencas centrales. En relación con estos trabajos, parece improbable que se haya producido una formación de agua profunda. La suposición de que las evaporitas de la cuenca central se depositaron parcialmente bajo una batimetría alta y antes de la fase principal de erosión debería implicar la observación de un importante evento detrítico por encima de las evaporitas de la cuenca. No se ha observado una geometría de depósito de este tipo en los datos. Esta teoría corresponde a uno de los escenarios de miembros finales analizados por van Dijk et al. [20]
Se han considerado varias causas posibles de la serie de crisis mesinienses. Si bien hay desacuerdo en todos los frentes, el consenso más general parece coincidir en que el clima tuvo un papel en forzar el llenado y vaciado periódico de las cuencas, y que los factores tectónicos deben haber jugado un papel en el control de la altura de los umbrales que restringían el flujo entre el Atlántico y el Mediterráneo. [37] La magnitud y el alcance de estos efectos, sin embargo, están ampliamente abiertos a la interpretación. [20]
En cualquier caso, las causas del cierre y aislamiento del mar Mediterráneo respecto del océano Atlántico hay que buscarlas en la zona donde hoy se encuentra el estrecho de Gibraltar , donde se encuentra uno de los límites tectónicos entre la placa africana y la europea y sus fragmentos meridionales como la placa ibérica . Esta zona límite se caracteriza por un elemento tectónico en forma de arco, el Arco de Gibraltar , que incluye el sur de España y el norte de África . En la zona actual del mar Mediterráneo se encuentran tres de estos cinturones en forma de arco: el Arco de Gibraltar , el Arco de Calabria y el Arco del Egeo . La cinemática y dinámica de este límite de placas y del Arco de Gibraltar durante el Mioceno tardío están estrechamente relacionadas con las causas de la crisis de salinidad del Messiniense. Los movimientos tectónicos pueden haber cerrado y reabierto pasos, ya que la región donde se encontraba la conexión con el océano Atlántico está permeada por fallas de desgarre y bloques giratorios de corteza continental. Como el fallamiento se adaptó a la compresión regional causada por la convergencia de África con Eurasia , la geografía de la región puede haberse alterado lo suficiente como para abrir y cerrar vías marítimas. Sin embargo, la actividad tectónica precisa detrás del movimiento puede interpretarse de varias maneras. [38]
Cualquier modelo debe explicar una variedad de características del área:
Hay tres modelos geodinámicos en pugna que pueden ajustarse a los datos, modelos que se han discutido de manera igual para las otras características en forma de arco en el Mediterráneo: [39]
De estos, sólo el primer modelo, que invoca el retroceso, parece explicar las rotaciones observadas. Sin embargo, es difícil ajustarlo a las historias de presión y temperatura de algunas rocas metamórficas . [45]
Esto ha dado lugar a algunas combinaciones interesantes de modelos que a primera vista parecían extraños, en un intento de acercarse al verdadero estado de cosas. [46] [47]
Es casi seguro que para explicar la naturaleza periódica de los fenómenos deben invocarse los cambios en el clima, que se producen durante los períodos fríos de los ciclos de Milankovic , cuando llega menos energía solar al hemisferio norte, lo que provocó una menor evaporación del Atlántico Norte y, por lo tanto, menos precipitaciones en el Mediterráneo, lo que habría privado a la cuenca de agua procedente de los ríos y habría permitido su desecación. [ cita requerida ]
Las caídas glacioeustáticas del nivel del mar con una amplitud de alrededor de 10 metros (33 pies) que comenzaron hace aproximadamente 6,14 Ma fueron probablemente responsables de modular la conexión entre el Mediterráneo y el Atlántico. Una fluctuación glacioeustática particularmente importante, una caída del nivel del mar de unos 30 metros (98 pies), ocurrió alrededor de 5,26 Ma, alrededor del límite entre el Mioceno y el Plioceno. [48]
Se desconoce el clima de la llanura abisal durante la sequía. No existe en la Tierra ninguna situación directamente comparable a la del Mediterráneo seco, por lo que no es posible conocer su clima mediante la observación directa de entornos geográficos comparables. La simulación mediante un modelo de circulación general puede indicar respuestas físicamente consistentes a la desecación. [49] No hay consenso sobre si el mar Mediterráneo se secó por completo; lo más probable es que al menos tres o cuatro grandes lagos de salmuera en las llanuras abisales permanecieran en todo momento. El grado de desecación es muy difícil de juzgar, debido a la naturaleza sísmica reflexiva de los lechos de sal y a la dificultad de perforar núcleos, lo que dificulta cartografiar su espesor.
Las fuerzas atmosféricas pueden estudiarse para llegar a una especulación sobre el clima. A medida que los vientos soplaran a través del " sumidero mediterráneo ", se calentarían o enfriarían adiabáticamente con la altitud. En la cuenca mediterránea vacía, las temperaturas estivales probablemente habrían sido extremadamente altas. Como primera aproximación, utilizando el gradiente adiabático seco de alrededor de 10 °C (18 °F) por kilómetro, la temperatura máxima posible de un área de 4 km (2,5 mi) por debajo del nivel del mar sería aproximadamente 40 °C (72 °F) más cálida que a nivel del mar. Bajo esta suposición extrema, los máximos estarían cerca de los 80 °C (176 °F) en los puntos más bajos de la llanura abisal seca , lo que no permitiría vida permanente excepto extremófilos . Además, la altitud de 3 a 5 km (2 a 3 mi) por debajo del nivel del mar daría como resultado una presión de aire de 1,45 a 1,71 atm (1102 a 1300 mmHg) , lo que aumentaría aún más el estrés térmico. Sin embargo, estas estimaciones simples probablemente sean demasiado extremas. Los experimentos del modelo de circulación general de 2009 de Murphy et al. [49] mostraron que para condiciones completamente desecadas, la cuenca mediterránea se calentaría hasta 15 °C (27 °F) en verano y 4 °C (7,2 °F) en invierno, mientras que para una superficie de agua deprimida, las temperaturas se calentarían solo alrededor de 4 °C (7,2 °F) en verano y 5 °C (9,0 °F) en invierno. Además, los resultados del modelo indicaron que la respuesta global de las ondas estacionarias a la introducción de la depresión topográfica causa patrones de calentamiento y enfriamiento de hasta 4 °C (7,2 °F) alrededor del hemisferio norte.
Hoy en día la evaporación del mar Mediterráneo aporta humedad que cae en tormentas frontales, pero sin dicha humedad, el clima mediterráneo que asociamos con Italia, Grecia y el Levante se limitaría a la península Ibérica y al Magreb occidental . Los climas en toda la cuenca central y oriental del Mediterráneo y las regiones circundantes al norte y al este habrían sido más secos incluso por encima del nivel del mar moderno. Los Alpes orientales , los Balcanes y la llanura húngara también serían mucho más secos de lo que son hoy, incluso si los vientos del oeste prevalecieran como lo hacen ahora. [ cita requerida ] Sin embargo, el océano Paratetis proporcionó agua al área al norte de la cuenca mediterránea. Las cuencas valaco-póntica y húngara estuvieron bajo el agua durante el Mioceno, modificando el clima de lo que ahora son los Balcanes y otras áreas al norte de la cuenca mediterránea. El mar de Panonia fue una fuente de agua al norte de la cuenca mediterránea hasta el Pleistoceno medio antes de convertirse en la llanura húngara. Existe un debate sobre si las aguas de la cuenca valaco-póntica (y el mar de Panonia posiblemente conectado con ella) habrían tenido acceso (trayendo así agua) al menos a la cuenca mediterránea oriental en algún momento durante el Mioceno.
La crisis de salinidad mesiniana resultó en importantes extinciones de peces marinos y otra fauna marina nativa de la cuenca. [50] [51] [52] El gradiente de biodiversidad actual del Mediterráneo, donde la diversidad disminuye hacia el este, se desarrolló después de la crisis. [53] Las faunas de mamíferos terrestres del Mediterráneo también sufrieron pérdidas de diversidad. [54] Debido a la fusión de la península Ibérica y el norte de África, se produjo un intercambio de fauna entre las dos regiones. [55] La crisis también permitió la dispersión de animales terrestres a masas de tierra remotas como las Islas Baleares , donde varias especies animales, como el antílope-cabra Myotragus , continuarían aisladas hasta el Holoceno , más de 5 millones de años después. [56]
La noción de un mar Mediterráneo completamente sin agua tiene algunos corolarios.
Existe la opinión de que durante el Mesenia, el Mar Rojo estaba conectado en Suez con el Mediterráneo, pero no estaba conectado con el Océano Índico y se secó junto con el Mediterráneo. [63]
Cuando finalmente se rompió el estrecho de Gibraltar , el océano Atlántico habría vertido un gran volumen de agua a través de lo que presumiblemente habría sido un canal relativamente estrecho. Se ha previsto que este relleno dé lugar a una gran catarata más alta que el actual Salto Ángel (979 m) y mucho más potente que las cataratas del Iguazú o las del Niágara , pero estudios recientes de las estructuras subterráneas del estrecho de Gibraltar muestran que el canal de inundación descendió de forma bastante gradual hasta el Mediterráneo seco. [22]
En el lecho marino al sureste del extremo sur de Sicilia se ha descubierto un enorme depósito de escombros sin clasificar arrastrados por una inundación catastrófica de gran magnitud . Se sospecha que estos fueron depositados por la inundación de Zanclean. [64]
esta brecha se cerró, iniciando lo que se conoce como la Crisis de Salinidad del Messiniense, que duró más de medio millón de años antes de que el Atlántico se reuniera nuevamente con el Mediterráneo.
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