Pangea ( en inglés : Pangea ) [ 1] fue un supercontinente que existió durante finales del Paleozoico y principios del Mesozoico . [ 2] Se formó a partir de las unidades continentales anteriores de Gondwana , Euramérica y Siberia durante el Carbonífero hace aproximadamente 335 millones de años, y comenzó a fragmentarse hace unos 200 millones de años, al final del Triásico y principios del Jurásico . [3] Pangea tenía forma de C, con la mayor parte de su masa extendiéndose entre las regiones polares norte y sur de la Tierra y rodeada por el superocéano Panthalassa y los océanos Paleo-Tetis y Tetis posteriores . Pangea es el supercontinente más reciente que ha existido y el primero en ser reconstruido por geólogos .
El nombre "Pangea" se deriva del griego antiguo pan ( πᾶν , "todo, entero, entero") y Gea o Gea ( Γαῖα , " Madre Tierra , tierra"). [4] [9] El primero en sugerir que los continentes alguna vez estuvieron unidos y luego separados puede haber sido Abraham Ortelius en 1596. [10] El concepto de que los continentes alguna vez formaron una masa terrestre contigua fue planteado, con evidencia corroborativa, por Alfred Wegener , el creador de la teoría científica de la deriva continental , en tres artículos de revistas académicas de 1912 escritos en alemán titulados Die Entstehung der Kontinente ( El origen de los continentes ). [11] Amplió su hipótesis en su libro de 1915 del mismo título, en el que postuló que, antes de separarse y derivar a sus ubicaciones actuales, todos los continentes habían formado un solo supercontinente al que llamó Urkontinent .
Wegener utilizó el nombre "Pangea" una vez en la edición de 1920 de su libro, refiriéndose al antiguo supercontinente como "la Pangea del Carbonífero". [12] Utilizó la forma germanizada Pangäa , pero el nombre entró en la literatura científica alemana e inglesa (en 1922 [13] y 1926, respectivamente) en la forma latinizada Pangea , especialmente durante un simposio de la Asociación Americana de Geólogos del Petróleo en noviembre de 1926. [14]
Wegener propuso originalmente que la ruptura de Pangea fue causada por fuerzas centrípetas de la rotación de la Tierra que actuaban sobre los continentes altos. Sin embargo, se demostró fácilmente que este mecanismo era físicamente improbable, lo que retrasó la aceptación de la hipótesis de Pangea. [15] Arthur Holmes propuso el mecanismo más plausible de la convección del manto , [16] que, junto con la evidencia proporcionada por el mapeo del fondo oceánico después de la Segunda Guerra Mundial , condujo al desarrollo y aceptación de la teoría de la tectónica de placas . Esta teoría proporciona la explicación ampliamente aceptada para la existencia y ruptura de Pangea. [17]
La geografía de los continentes que bordean el océano Atlántico fue la primera evidencia que sugirió la existencia de Pangea. La aparente coincidencia de las costas de América del Norte y del Sur con las de Europa y África se observó casi tan pronto como se cartografiaron dichas costas. Reconstrucciones cuidadosas mostraron que la diferencia en el contorno de 500 brazas (3000 pies; 910 metros) era de menos de 130 km (81 mi), y se argumentó que era demasiado similar para atribuirse a una coincidencia. [18]
Se encuentran evidencias adicionales de la existencia de Pangea en la geología de los continentes adyacentes, incluidas las tendencias geológicas coincidentes entre la costa oriental de Sudamérica y la costa occidental de África . La capa de hielo polar del Carbonífero cubrió el extremo sur de Pangea. Se encuentran depósitos glaciares, específicamente till , de la misma edad y estructura en muchos continentes separados que habrían estado juntos en el continente de Pangea. [19] La continuidad de las cadenas montañosas proporciona más evidencia, como la cadena de los Montes Apalaches que se extiende desde el sureste de los Estados Unidos hasta las Caledonides escandinavas de Europa; [20] ahora se cree que formaron una sola cadena, las Montañas Pangeas Centrales .
La evidencia fósil de Pangea incluye la presencia de especies similares e idénticas en continentes que ahora están muy separados. Por ejemplo, se han encontrado fósiles del terápsido Lystrosaurus en Sudáfrica , India y la Antártida , junto con miembros de la flora Glossopteris , cuya distribución habría abarcado desde el círculo polar hasta el ecuador si los continentes hubieran estado en su posición actual; de manera similar, el reptil de agua dulce Mesosaurus se ha encontrado solo en regiones localizadas de las costas de Brasil y África occidental . [21]
Los geólogos también pueden determinar el movimiento de las placas continentales examinando la orientación de los minerales magnéticos en las rocas . Cuando se forman las rocas, adoptan la orientación magnética de la Tierra, lo que muestra en qué dirección se encuentran los polos en relación con la roca; esto determina las latitudes y orientaciones (aunque no las longitudes). Las diferencias magnéticas entre muestras de rocas ígneas sedimentarias e intrusivas cuya edad varía en millones de años se deben a una combinación de desplazamiento polar magnético (con un ciclo de unos pocos miles de años) y la deriva de los continentes a lo largo de millones de años. El componente de desplazamiento polar, que es idéntico para todas las muestras contemporáneas, se puede restar, dejando la parte que muestra la deriva continental y se puede utilizar para ayudar a reconstruir latitudes y orientaciones continentales anteriores. [22]
Pangea es el supercontinente más reciente reconstruido a partir del registro geológico y, por lo tanto, es el que mejor se conoce. La formación de supercontinentes y su desintegración parecen ser cíclicas a lo largo de la historia de la Tierra. Es posible que haya habido varios antes de Pangea.
Las mediciones paleomagnéticas ayudan a los geólogos a determinar la latitud y la orientación de los antiguos bloques continentales, y las técnicas más nuevas pueden ayudar a determinar las longitudes. [23] La paleontología ayuda a determinar los climas antiguos, confirmando las estimaciones de latitud a partir de las mediciones paleomagnéticas, y la distribución de las antiguas formas de vida proporciona pistas sobre qué bloques continentales estaban cerca unos de otros en momentos geológicos particulares. [24] Sin embargo, las reconstrucciones de los continentes anteriores a Pangea, incluidas las de esta sección, siguen siendo parcialmente especulativas, y las diferentes reconstrucciones diferirán en algunos detalles. [25]
El cuarto supercontinente, llamado Columbia o Nuna, parece haberse formado en el período de hace 2.000 a 1.800 millones de años (Ga) . [26] [27] Columbia/Nuna se rompió y el siguiente supercontinente, Rodinia , se formó a partir de la acreción y el ensamblaje de sus fragmentos. Rodinia duró desde hace unos 1.300 millones de años hasta hace unos 750 millones de años, pero su configuración e historia geodinámica no se entienden tan bien como las de los supercontinentes posteriores, Pannotia y Pangea. [28]
Según una reconstrucción, [29] cuando Rodinia se dividió, se dividió en tres partes: proto - Laurasia , proto-Gondwana y el más pequeño Cratón del Congo . Proto-Laurasia y proto-Gondwana fueron separadas por el océano Proto-Tetis . Proto-Laurasia se dividió para formar los continentes de Laurentia , Siberia y Baltica . Baltica se movió al este de Laurentia, y Siberia se movió al noreste de Laurentia. La división creó dos océanos, el océano Jápeto y el océano Paleoasiático. [30]
La mayoría de estas masas continentales se fusionaron nuevamente para formar el supercontinente Pannotia, de vida relativamente corta, que incluía grandes áreas de tierra cerca de los polos y una pequeña franja que conectaba las masas polares cerca del ecuador. Pannotia duró hasta hace 540 Ma , cerca del comienzo del Cámbrico y luego se rompió, dando lugar a los continentes de Laurentia, Baltica y el supercontinente meridional Gondwana . [31]
En el Cámbrico, Laurentia (que luego se convertiría en América del Norte ) se encontraba en el ecuador con tres océanos limítrofes: el océano Panthalassic al norte y al oeste, el océano Jápeto al sur y el océano Khanty al este. A principios del Ordovícico , alrededor de 480 Ma, el microcontinente Avalonia (una masa de tierra que incorpora fragmentos de lo que se convertiría en el este de Terranova , las Islas Británicas del sur y partes de Bélgica , el norte de Francia , Nueva Escocia , Nueva Inglaterra , el sur de Iberia y el noroeste de África) se separó de Gondwana y comenzó su viaje a Laurentia. [32] Báltica, Laurentia y Avalonia se unieron a fines del Ordovícico para formar una masa de tierra llamada Euramérica o Laurussia, cerrando el océano Jápeto. La colisión resultó en la formación de los Apalaches del norte. Siberia se encontraba cerca de Euramérica, con el océano Khanty entre los dos continentes. Mientras todo esto sucedía, Gondwana se desplazaba lentamente hacia el Polo Sur. Éste fue el primer paso en la formación de Pangea. [33]
El segundo paso en la formación de Pangea fue la colisión de Gondwana con Euramérica. A mediados del Silúrico , hace 430 Ma, Baltica ya había chocado con Laurentia, formando Euramérica, un evento llamado orogenia caledoniana . A medida que Avalonia avanzaba lentamente hacia Laurentia, la vía marítima entre ellas, un remanente del océano Jápeto, se encogía lentamente. Mientras tanto, el sur de Europa se separó de Gondwana y comenzó a moverse hacia Euramérica a través del océano Rheic . Chocó con el sur de Baltica en el Devónico. [34]
A finales del Silúrico, Annamia ( Indochina ) [35] y el Cratón del Sur de China se separaron de Gondwana y se desplazaron hacia el norte, encogiendo el océano Proto-Tetis y abriendo el océano Paleo-Tetis al sur. En el Devónico, Gondwana se movió hacia Euramérica, provocando que el océano Rheic se encogiera. A principios del Carbonífero , el noroeste de África había tocado la costa sureste de Euramérica, creando la parte sur de los montes Apalaches, las montañas Meseta y las montañas Mauritanide , un evento llamado orogenia varisca . Sudamérica se movió hacia el norte hasta el sur de Euramérica, mientras que la parte oriental de Gondwana ( India , Antártida y Australia ) se dirigió hacia el Polo Sur desde el ecuador. El norte y el sur de China estaban en continentes independientes. El microcontinente Kazakhstania había colisionado con Siberia. (Siberia había sido un continente separado durante millones de años desde la ruptura de Pannotia). [36]
La orogenia varisca dio origen a las montañas Pangea centrales, que eran comparables en escala a los Himalayas modernos . Como Pangea se extendía desde el Polo Sur a través del ecuador y hasta bien entrado el hemisferio norte, se estableció un clima megamonzónico intenso , con excepción de una zona perpetuamente húmeda inmediatamente alrededor de las montañas centrales. [37]
El oeste de Kazajistán colisionó con el Báltico a finales del Carbonífero, cerrando el océano Ural y el Proto-Tetis occidental ( orogenia Uraliana ), lo que provocó la formación de los montes Urales y Laurasia . Este fue el último paso en la formación de Pangea. Mientras tanto, Sudamérica había colisionado con el sur de Laurentia, cerrando el océano Rheic y completando la orogenia Varisciana con la formación de la parte más meridional de los Apalaches y los montes Ouachita . En ese momento, Gondwana estaba posicionada cerca del Polo Sur y se formaron glaciares en la Antártida, India, Australia, el sur de África y Sudamérica. El Cratón del Norte de China colisionó con Siberia en el Jurásico , cerrando por completo el océano Proto-Tetis. [38]
En el Pérmico temprano , la placa cimeria se separó de Gondwana y se movió hacia Laurasia, cerrando así el océano Paleo-Tetis y formando el océano Tetis en su extremo sur. La mayoría de las masas de tierra estaban todas en una. En el Triásico , Pangea rotó un poco y la placa cimeria todavía estaba viajando a través del Paleo-Tetis en contracción hasta el Jurásico medio . En el Triásico tardío , el Paleo-Tetis se había cerrado de oeste a este, creando la orogenia cimeria . Pangea, que parecía una C , con el océano Tetis dentro de la C , se había fracturado en el Jurásico medio. [39]
Pangea existió como supercontinente durante 160 millones de años, desde su formación hace unos 335 Ma (Carbonífero temprano) hasta su desintegración hace 175 Ma (Jurásico medio). [3] Durante este intervalo, tuvieron lugar importantes desarrollos en la evolución de la vida. Los mares del Carbonífero temprano estaban dominados por corales rugosos , braquiópodos , briozoos , tiburones y los primeros peces óseos . La vida en la tierra estaba dominada por bosques de licopsidos habitados por insectos y otros artrópodos y los primeros tetrápodos . [40] Cuando Pangea se dividió, en el Jurásico Medio, los mares estaban plagados de moluscos (particularmente amonitas ), [41] ictiosaurios , tiburones y rayas, y los primeros peces óseos con aletas radiadas, mientras que la vida en la tierra estaba dominada por bosques de cícadas y coníferas en los que florecieron los dinosaurios y en los que habían aparecido los primeros mamíferos verdaderos . [42] [43]
La evolución de la vida en esta época reflejó las condiciones creadas por el ensamblaje de Pangea. La unión de la mayor parte de la corteza continental en una sola masa terrestre redujo la extensión de las costas marinas. El aumento de la erosión a causa del levantamiento de la corteza continental aumentó la importancia de los entornos de llanuras aluviales y deltas en relación con los entornos marinos poco profundos. El ensamblaje y el levantamiento continental también significaron climas terrestres cada vez más áridos, lo que favoreció la evolución de animales amniotas y plantas con semillas , cuyos huevos y semillas estaban mejor adaptados a los climas secos. [40] La tendencia temprana a la desecación fue más pronunciada en el oeste de Pangea, que se convirtió en un centro de la evolución y la expansión geográfica de los amniotas. [44]
Los pantanos de carbón se forman típicamente en regiones perpetuamente húmedas cerca del ecuador. La formación de Pangea alteró la Zona de Convergencia Intertropical y creó un clima monzónico extremo que redujo la deposición de carbón a su nivel más bajo en los últimos 300 millones de años. Durante el Pérmico , la deposición de carbón se limitó en gran medida a los microcontinentes del norte y sur de China, que se encontraban entre las pocas áreas de corteza continental que no se habían unido a Pangea. [45] Los extremos del clima en el interior de Pangea se reflejan en los patrones de crecimiento óseo de los pareiasaurios y los patrones de crecimiento en los bosques de gimnospermas . [46]
Se cree que la falta de barreras oceánicas favoreció el cosmopolitismo , en el que las especies exitosas alcanzan una amplia distribución geográfica. El cosmopolitismo también fue impulsado por extinciones masivas , incluido el evento de extinción masiva del Pérmico-Triásico , el más grave en el registro fósil, y también el evento de extinción masiva del Triásico-Jurásico . Estos eventos dieron como resultado una fauna de desastre que mostró poca diversidad y un alto cosmopolitismo, incluido Lystrosaurus , que se extendió oportunistamente a todos los rincones de Pangea después del evento de extinción masiva del Pérmico-Triásico. [47] Por otro lado, existe evidencia de que muchas especies de Pangea eran provinciales , con un rango geográfico limitado, a pesar de la ausencia de barreras geográficas. Esto puede deberse a las fuertes variaciones en el clima por latitud y estación producidas por el clima monzónico extremo. [48] Por ejemplo, las pteridospermas adaptadas al frío (plantas con semillas tempranas) de Gondwana no pudieron propagarse por Pangea debido al clima ecuatorial, y las pteridospermas del norte terminaron dominando Gondwana en el Triásico. [49]
La tectónica y la geografía de Pangea pueden haber empeorado el evento de extinción del Pérmico-Triásico u otras extinciones masivas. Por ejemplo, la reducción del área de los entornos de la plataforma continental puede haber dejado a las especies marinas vulnerables a la extinción. [50] Sin embargo, no se ha encontrado evidencia de un efecto de área de especies en porciones más recientes y mejor caracterizadas del registro geológico. [51] [52] Otra posibilidad es que la reducción de la expansión del fondo marino asociada con la formación de Pangea, y el enfriamiento y hundimiento resultantes de la corteza oceánica , pueden haber reducido el número de islas que podrían haber servido como refugio para las especies marinas. La diversidad de especies puede haberse reducido ya antes de los eventos de extinción masiva debido a la mezcla de especies posible cuando se fusionaron continentes anteriormente separados. Sin embargo, hay evidencia sólida de que las barreras climáticas continuaron separando comunidades ecológicas en diferentes partes de Pangea. Las erupciones de las Trampas de Emeishan pueden haber eliminado el sur de China, una de las pocas áreas continentales que no se fusionaron con Pangea, como refugio. [53]
Hubo tres fases principales en la desintegración de Pangea.
El océano Atlántico no se abrió de manera uniforme; el rifting comenzó en el Atlántico centro-norte. Se propone que la primera ruptura de Pangea se produjo a finales del Ladiniense (230 Ma) con una expansión inicial en la apertura del Atlántico central. Luego, el rifting continuó a lo largo del margen oriental de América del Norte, el margen noroccidental africano y las montañas del Alto Atlas , el Sahara y Túnez . [54]
Otra fase comenzó en el Jurásico Temprano-Medio (hace unos 175 millones de años), cuando Pangea comenzó a separarse del océano Tetis en el este hasta el océano Pacífico en el oeste. La separación que tuvo lugar entre América del Norte y África produjo múltiples rupturas fallidas . Una de ellas dio lugar al océano Atlántico Norte. [20]
El Atlántico Sur no se abrió hasta el Cretácico, cuando Laurasia comenzó a rotar en el sentido de las agujas del reloj y se desplazó hacia el norte, con América del Norte al norte y Eurasia al sur. El movimiento en el sentido de las agujas del reloj de Laurasia condujo mucho más tarde al cierre del océano Tetis y al ensanchamiento del "Seno Boreal", que más tarde se convirtió en el océano Ártico . Mientras tanto, al otro lado de África y a lo largo de los márgenes adyacentes de África oriental, la Antártida y Madagascar , se formaron rifts que llevaron a la formación del océano Índico suroccidental en el Cretácico.
La segunda fase importante de la fragmentación de Pangea comenzó en el Cretácico Inferior (hace 150-140 millones de años), cuando Gondwana se separó en varios continentes (África, Sudamérica, India, Antártida y Australia). La subducción en la fosa de Tetis probablemente provocó que África, India y Australia se desplazaran hacia el norte, lo que provocó la apertura de un «océano Índico meridional». En el Cretácico Inferior, Atlántica (la actual Sudamérica y África) se separó del este de Gondwana. Luego, en el Cretácico Medio, Gondwana se fragmentó y abrió el océano Atlántico meridional, cuando Sudamérica comenzó a desplazarse hacia el oeste, alejándose de África. El Atlántico meridional no se desarrolló de manera uniforme, sino que se dividió de sur a norte.
Además, al mismo tiempo, Madagascar y la India insular comenzaron a separarse de la Antártida y se movieron hacia el norte, abriendo el océano Índico. Madagascar e India se separaron entre sí entre 100 y 90 Ma en el Cretácico Superior. India continuó moviéndose hacia el norte hacia Eurasia a 15 centímetros (6 pulgadas) por año (un récord de placas tectónicas), cerrando el océano Tetis oriental, mientras que Madagascar se detuvo y quedó encerrado en la placa africana . Nueva Zelanda , Nueva Caledonia y el resto de Zealandia comenzaron a separarse de Australia, moviéndose hacia el este hacia el Pacífico y abriendo el mar de Coral y el mar de Tasmania .
La tercera fase importante y última de la fragmentación de Pangea ocurrió a principios del Cenozoico ( Paleoceno a Oligoceno ). Laurasia se dividió cuando Laurentia se separó de Eurasia, abriendo el mar de Noruega hace unos 60-55 Ma. Los océanos Atlántico e Índico continuaron expandiéndose, cerrando el océano Tetis.
Mientras tanto, Australia se separó de la Antártida y se movió rápidamente hacia el norte, tal como lo había hecho India más de 40 millones de años antes. Australia está actualmente en curso de colisión con el este de Asia . Tanto Australia como India se están moviendo actualmente hacia el noreste a 5-6 centímetros (2-3 pulgadas) por año. La Antártida ha estado cerca o en el Polo Sur desde la formación de Pangea alrededor de 280 Ma. India comenzó a colisionar con Asia a partir de unos 35 Ma, formando la orogenia del Himalaya y cerrando el océano de Tetis; esta colisión continúa hoy. La placa africana comenzó a cambiar de dirección, de oeste a noroeste hacia Europa, y América del Sur comenzó a moverse en dirección norte, separándola de la Antártida y permitiendo una circulación oceánica completa alrededor de la Antártida por primera vez. Este movimiento, junto con la disminución de las concentraciones de dióxido de carbono atmosférico , causó un enfriamiento rápido de la Antártida y permitió la formación de glaciares . Esta glaciación finalmente se fusionó en las capas de hielo de kilómetros de espesor que vemos hoy. [55] Otros eventos importantes tuvieron lugar durante el Cenozoico, incluida la apertura del Golfo de California , la elevación de los Alpes y la apertura del Mar de Japón . La ruptura de Pangea continúa hoy en día en el Rift del Mar Rojo y el Rift de África Oriental .
La ruptura de Pangea estuvo acompañada por la liberación de grandes cantidades de dióxido de carbono de las grietas continentales. Esto produjo un pico de CO2 mesozoico que contribuyó al clima muy cálido del Cretácico Inferior . [56] La apertura del océano Tetis también contribuyó al calentamiento del clima. [57] Las dorsales oceánicas muy activas asociadas con la ruptura de Pangea elevaron los niveles del mar a los más altos del registro geológico, inundando gran parte de los continentes. [58]
La expansión de las zonas climáticas templadas que acompañó la ruptura de Pangea puede haber contribuido a la diversificación de las angiospermas. [59]
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