Tres eventos anóxicos en la vía marítima interior occidental ocurrieron durante el Cretácico en la vía marítima interior poco profunda que dividió América del Norte en dos continentes insulares, Appalachia y Laramidia ( ver mapa ). Durante estos eventos anóxicos , gran parte de la columna de agua se agotó en oxígeno disuelto. Si bien los eventos anóxicos impactan los océanos del mundo, los eventos anóxicos de la vía marítima interior occidental exhiben un paleoambiente único en comparación con otras cuencas . Los notables eventos anóxicos del Cretácico en la vía marítima interior occidental marcan los límites en las etapas Aptiense - Albiano , Cenomaniano - Turoniense y Coniaciense - Santoniano , y se identifican como Eventos Anóxicos Oceánicos I, II y III respectivamente. Los episodios de anoxia se produjeron en momentos en que niveles muy altos del mar coincidieron con la cercana orogenia Sevier que afectó a Laramidia al oeste y a la gran provincia ígnea del Caribe al sur, que entregó nutrientes y compuestos adsorbentes de oxígeno a la columna de agua.
La mayoría de los eventos anóxicos se reconocen utilizando el isótopo 13 C como un indicador para indicar el carbono orgánico total preservado en las rocas sedimentarias. Si hay muy poco oxígeno, entonces el material orgánico que se deposita en el fondo de la columna de agua no se degradará tan fácilmente en comparación con los entornos de oxígeno normales y puede incorporarse a la roca. El 13 C orgánico se calcula comparando la cantidad de 13 C con un estándar de isótopo de carbono , y el uso de múltiples muestras puede rastrear cambios (δ) en el contenido de carbono orgánico a través de las rocas a lo largo del tiempo, formando una curva δ 13 C orgánico . El δ 13 C orgánico , como resultado, sirve como una curva de oxígeno bentónico .
La excelente preservación del carbono orgánico producida por estos eventos anóxicos sucesivos hace que los estratos de la Vía Marítima Interior Occidental sean algunas de las rocas fuente más ricas en petróleo y gas.
Durante el Período Cretácico, a lo largo de la costa occidental de la Vía Marítima Interior Occidental hubo vulcanismo activo y hundimiento del antepaís provocado por la orogenia Sevier , formada por la convergencia de las placas oceánicas Farallón y Kula con la placa Norteamericana . [1] El vulcanismo activo durante la orogenia Sevier fue el producto de la fusión parcial de las placas Farallón y Kula en subducción: ese derretimiento resultante viajó hacia arriba a través de la placa Norteamericana suprayacente, creando un cinturón de volcanes activos . La mayor parte del vulcanismo activo ocurrió en las porciones extremas norte y sur de la costa occidental de la Vía Marítima Interior Occidental. [1]
Al este de la orogenia, se formó una cuenca de arco posterior debido a la deformación de la placa norteamericana en respuesta a la tensión horizontal de las placas oceánicas en subducción. La zona baja estuvo bajo el agua durante todo el Cretácico debido a que el clima cálido provocó que las aguas oceánicas del planeta se expandieran e inundaran el interior del continente. El nivel del mar durante el Evento Anóxico Oceánico II en el límite Cenomaniano-Turoniano estaba en su nivel más alto del Cretácico debido a las altas temperaturas globales. En ese momento, la Vía Marítima Interior Occidental se extendía desde el Mar Boreal (actual Mar Ártico) hasta el Mar de Tetis (actual Golfo de México), por lo que tenía 6000 km de largo y 2000 km de ancho. [2] [3] [4] Las partes más profundas tenían alrededor de 500 m de profundidad. [3]
La formación de la placa del Caribe en el mar de Tetis, cerca de la región sur del Mar Interior Occidental, creó una gran provincia ígnea (llamada meseta del Caribe) que produjo flujos de lava submarinos hace 95 a 87 millones de años. [5]
Las cenizas y los metales traza disueltos de las erupciones de Sevier y el Caribe proporcionaron nutrientes a la columna de agua, lo que fue el mecanismo impulsor de la anoxia en la vía marítima interior occidental. [6] Las cenizas de las erupciones volcánicas son la fuente de gruesas capas de bentonita en los estratos de la vía marítima interior occidental. Las cenizas contienen metales traza que, aunque se encuentran en baja concentración, proporcionan nutrientes a los microorganismos que viven en la columna de agua. Las lavas de la meseta del Caribe generaron fluidos hidrotermales que contienen metales traza y sulfuros. En conjunto, ambos eventos enriquecieron la química de la columna de agua al fertilizar los microorganismos fotosintetizadores, que son los principales productores del océano. Los aumentos en la producción primaria afectarán al resto de la columna de agua al aumentar la biomasa (la densidad de organismos en un cierto volumen), que consumirá gran parte del oxígeno disponible tanto durante el metabolismo como una vez muertos, durante los procesos de descomposición. Además, el oxígeno disuelto se une pasivamente a los metales y sulfuros, lo que agota aún más el oxígeno en la columna de agua. [6]
Una pérdida significativa de oxígeno conduce a perturbaciones ambientales. La estratificación de la columna de agua puede ocurrir cuando la zona debajo de la interfaz sedimento-agua que normalmente está desprovista de oxígeno se mueve hacia arriba por encima del sedimento y hacia la columna de agua. Si bien este es un fenómeno común en aguas profundas, se interpreta que ocurrió durante entornos anóxicos en el Mar Interior Occidental poco profundo, como lo evidencian las extinciones de la fauna bentónica en el Evento de Límite Cenomaniano-Turoniano provocado por el Evento Anóxico Oceánico II. La extinción puede explicarse por la estratificación del océano que causa condiciones de bajo oxígeno en la zona bentónica . Además, el aumento de la producción primaria de plancton marino causa un exceso de productos de desecho metabólico, en particular la sobreproducción de CO 2 durante los procesos de descomposición orgánica. Cuando el CO 2 se combina con moléculas de agua, reduce la alcalinidad del agua de mar. Finalmente, el océano puede acidificarse tanto que la calcita no puede incorporarse a las partes duras de los organismos con conchas ( biomineralizado ) y, por lo tanto, es tóxico para vivir. [7]
Los estratos de la vía marítima interior occidental preservan la excursión orgánica positiva de 13 C durante el Evento Anóxico Oceánico II, lo que significa que hubo una excelente preservación del carbono orgánico. Sin embargo, otra evidencia es contradictoria. El molibdeno , un metal traza sensible al oxígeno, estará presente en forma no oxidada en los estratos solo si hay anoxia. Un estudio mostró falta de molibdeno en los estratos del Evento Anóxico Oceánico II. [8] Otros estudios demostraron la persistencia de organismos bentónicos que no podrían vivir en entornos anóxicos durante la totalidad del Evento Anóxico Oceánico II. [7] En consecuencia, existe una diferencia de opinión sobre la relación entre las condiciones de oxígeno bentónico y lo que representa un cambio positivo en la curva orgánica de 13 C. La anoxia en la vía marítima interior occidental durante el Evento Anóxico Oceánico II sigue siendo un enigma.
Se cree que el Evento Anóxico Oceánico II causó la estratificación de la columna de agua de mayor duración y más potente en la historia de la Vía Marítima Interior Occidental. [8] Aunque se ha dedicado mucha investigación a los estratos de la Vía Marítima Interior Occidental, el impacto del Evento Anóxico Oceánico II en el contenido de oxígeno de la zona bentónica aún es controvertido. [6] [9] [10] Algunas investigaciones relativamente recientes sugieren que las aguas de la Vía Marítima Interior Occidental durante el Evento Anóxico Oceánico II eran disóxicas (2,0 - 0,2 mL de O 2 /L de H 2 O [siendo óxico > 2,0 mL de O 2 /L]) en lugar de anóxicas (< 0,2 mL de O 2 /L de H 2 O). [11] El agua disóxica puede interpretarse como que tiene una cantidad moderada de oxígeno, o que el oxígeno varía a través del tiempo entre condiciones óxicas y anóxicas, óxicas y disóxicas, o disóxicas y anóxicas. Si el oxígeno bentónico fuera variable, las tasas de cambio en el oxígeno afectarán la preservación del carbono orgánico, la abundancia y diversidad de fósiles bentónicos y las concentraciones de metales traza sensibles al oxígeno.
Se ha argumentado que la vía marítima interior occidental podría haber tenido zonas de anoxia, o lugares donde el agua está estratificada. Esto estaría representado por variaciones en los niveles de 13 C orgánico en rocas depositadas al mismo tiempo en diferentes partes de la vía marítima. [7]
Algunos modelos de circulación de las aguas de la vía marítima interior occidental indican que las aguas estaban homogéneamente mezcladas y no estratificadas. [12] La vía marítima, cuando se modela como una gran bahía, puede tener un giro muy amplio formado por el movimiento de agua cálida rica en sal desde el Tetis hacia el norte a lo largo de la costa oriental, y aguas boreales frías hacia el sur a lo largo de la costa occidental. Si bien las aguas de diferente salinidad y temperatura podrían estratificarse, los modelos predicen que la vía marítima estaba bien mezclada debido al giro de circulación.