La crisis de salinidad de Messini (también conocida como evento de Messini , y en su última etapa como evento de Lago Mare ) fue un evento geológico durante el cual el Mar Mediterráneo entró en un ciclo de desecación (secado) parcial o casi completo a lo largo del última parte de la era Messiniense del Mioceno , de 5,96 a 5,33 Ma (hace millones de años). Terminó con la inundación de Zanclean , cuando el Atlántico recuperó la cuenca. [1] [2]
Las muestras de sedimentos de debajo 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 hace unos 5,6 millones de años, el clima generalmente seco de la región en aquel momento secó la cuenca mediterránea casi por completo en mil años. Esta desecación masiva dejó una cuenca profunda y seca, que alcanzó de 3 a 5 km (1,9 a 3,1 millas) 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 parecidas al actual Mar Caspio ). La crisis de salinidad de Messina terminó con la reapertura definitiva 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 en día, el Mediterráneo es considerablemente más salado que el Atlántico Norte , debido a su casi aislamiento por el Estrecho de Gibraltar y su alta tasa de evaporación . Si el Estrecho de Gibraltar se cierra de nuevo (lo que es probable que suceda en un futuro próximo en el tiempo geológico ), 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 destruir el Mediterráneo por completo .
Sólo la afluencia de aguas del Atlántico mantiene el nivel actual del Mediterráneo. Cuando se cerró en algún momento entre 6,5 y 6 MYBP, la pérdida neta por evaporación se registró a un ritmo de alrededor de 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 algunas 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 que contienen yeso , agua salobre y agua dulce, y los identificó como depositados justo antes del final de la época del Mioceno . En 1867, nombró al período Messiniense en honor a la ciudad de Messina en Sicilia , Italia. [10] Desde entonces, varias otras capas de evaporita ricas en sal y yeso en toda la región mediterránea han sido fechadas en el mismo período. [11]
El estudio sísmico de la cuenca mediterránea en 1961 reveló una característica geológica a unos 100 a 200 m (330 a 660 pies) por debajo del fondo marino. Esta característica, denominada reflector M , seguía de cerca los contornos del fondo marino actual, lo que sugiere que se depositó 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 para 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 del Mioceno tardío , y el mismo Ruggieri acuñó el término Crisis de Salinidad del Messiniense .
En 1970 se adquirieron nuevos datos sísmicos de alta calidad sobre el reflector M en la cuenca mediterránea. [14] Al mismo tiempo, se extrajeron muestras de sal durante la etapa 13 del Programa de perforación en aguas profundas realizado desde el Glomar Challenger bajo la supervisión de los científicos codirectores William BF Ryan y Kenneth J. Hsu . Estos depósitos fueron fechados e interpretados por primera vez como productos de cuencas profundas de la crisis de salinidad del Messiniense.
La primera perforación de la sal de Messina 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 sedimentos rojos y verdes de las llanuras aluviales ; y yeso , anhidrita , sal gema y varios otros minerales evaporíticos que a menudo se forman a partir del secado de salmuera o agua de mar, incluida en algunos lugares la potasa , que queda donde se secaron las últimas aguas amargas y ricas en minerales. Un núcleo de perforación contenía un depósito cruzado de exudado de foraminíferos de aguas profundas arrastrado por el viento que se había secado hasta convertirse en polvo y había sido arrastrado por tormentas de arena en la llanura abisal seca y caliente , mezclado con arena de cuarzo traída desde los continentes cercanos, y terminó en un lago de salmuera intercalado entre dos capas de halita . Estas capas se alternaron con capas que contenían fósiles marinos, lo que indica una sucesión de períodos de sequía e inundaciones.
La presencia masiva de sal no requiere una desecación del mar. [15] La principal evidencia de la disminución de la evaporación del Mediterráneo proviene de los restos de muchos cañones (ahora sumergidos) que fueron cortados en los lados de la cuenca seca del Mediterráneo por los ríos que fluyen hacia la llanura abisal . [16] [17] Por ejemplo, el Nilo redujo 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 mar. nivel justo al norte de El Cairo . [18]
En muchos lugares del Mediterráneo se han encontrado grietas fosilizadas 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 exudados pelágicos intercalados dentro de las evaporitas sugiere que el área fue inundada y desecada repetidamente durante 700.000 años. [19]
Según las dataciones paleomagnéticas de los depósitos mesinianos que desde entonces han sido elevados sobre el 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 llama la era "Mesiniana" del Mioceno . Esta era se caracterizó por varias etapas de actividad tectónica y fluctuaciones del nivel del mar, así como eventos de erosión y deposición , todos más o menos interrelacionados (van Dijk et al., 1998). [20]
El estrecho Mediterráneo-Atlántico se cerró 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, hace entre 5,59 y 5,33 millones de años, lo que provocó un descenso mayor o menor (según el modelo científico aplicado) del nivel del mar Mediterráneo. Durante las etapas iniciales, muy secas (5,6–5,5 Ma), hubo una extensa erosión, creando varios sistemas de cañones enormes [16] [17] (algunos similares en escala al Gran Cañón ) alrededor del Mediterráneo. Las etapas posteriores (5,50 a 5,33 Ma) están marcadas por la deposición cíclica de evaporita en una gran cuenca "lago-mar" (evento "Lago Mare").
Hace unos 5,33 millones de años, al comienzo de la era Zanclean (al comienzo de la época del Plioceno ), la barrera del Estrecho de Gibraltar se rompió por última vez, volviendo a inundar la cuenca mediterránea con la inundación Zanclean ; [21] [22] favoreciendo la desestabilización de taludes. [23] La cuenca no se ha secado desde entonces.
Se ha estimado que la cantidad de sales de Messina ronda4 × 10 18 kg (pero esta estimación podría 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 del Mediterráneo. Esto sugiere una sucesión de desecaciones o un largo período de hipersalinidad durante el cual el agua entrante del Océano Atlántico se evaporó y el nivel de la salmuera del Mediterráneo fue similar al del Atlántico. La naturaleza de los estratos apunta fuertemente a varios ciclos en los que el Mar Mediterráneo se seca y se vuelve a llenar por completo (Gargani y Rigollet, 2007 [7] ), con períodos de sequía que se correlacionan con períodos de temperaturas globales más frías ; que, por tanto, eran más secos en la región mediterránea. [ cita necesaria ] Cada recarga fue presumiblemente causada por una abertura de entrada de agua de mar, ya sea tectónicamente , o por un río que fluye hacia el este por debajo del nivel del mar hacia el "sumidero mediterráneo" cortando la cabecera del valle hacia el oeste hasta dejar entrar el mar, de manera similar a un río. captura . La última recarga se produjo 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 Agujero 124, Kenneth J. Hsu encontró que:
El sedimento más antiguo de cada ciclo se depositó en las profundidades del mar o en un gran lago salobre . Los finos sedimentos depositados en un fondo tranquilo o profundo tenían una laminación perfectamente uniforme. A medida que la cuenca se iba secando y la profundidad del agua disminuía, la laminación se volvió más irregular debido a la creciente agitación de las olas. El estromatolito se formó entonces, cuando el lugar de depósito se encontraba dentro de una zona intermareal . La llanura intermareal finalmente quedó expuesta por la desecación final, momento en el cual la anhidrita fue precipitada por el agua subterránea salina subyacente a los sabkhas . De repente, el agua de mar se derramaría sobre el Estrecho de Gibraltar , o se produciría una inusual afluencia de agua salobre procedente del lago de Europa del Este. La llanura abisal balear volvería a quedar bajo el agua. De este modo, la anhidrita de alambre quedaría abruptamente sepultada bajo los finos lodos que traería el siguiente diluvio. [26]
Desde entonces, las investigaciones han sugerido que el ciclo de desecación-inundación puede haberse repetido varias veces [27] [28] durante los últimos 630.000 años de la época del Mioceno. Esto podría explicar la gran cantidad de sal depositada. Sin embargo, estudios recientes muestran que, desde el punto de vista geodinámico , es poco probable que se produzcan repetidas desecaciones e inundaciones. [29] [30]
Quedan algunas preguntas importantes sobre el comienzo de la crisis en la cuenca central del Mediterráneo. Nunca se ha realizado el vínculo físico geométrico 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 someras 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 todo el mesiniano. cuencas antes de la fase mayor de erosión; [31] y el otro que favorece una deposición diacrónica (imagen a) de las evaporitas a través de más de una fase de desecación que habría afectado primero a las cuencas marginales y posteriormente a las centrales. [8]
Otra escuela sugiere que la desecación fue sincrónica, pero ocurrió principalmente en cuencas menos profundas. Este modelo sugeriría que el nivel del mar en toda la cuenca mediterránea cayó al mismo tiempo, pero sólo las cuencas menos profundas se secaron lo suficiente como para depositar lechos de sal. Ver 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 volvieron a cuestionar, como lo habían hecho algunos autores anteriores, si las cuencas ahora observadas como "profundas" en realidad también lo eran durante el Episodio Messiniense y dieron nombres diferentes a los escenarios de miembros finales descritos anteriormente.
Distinguir entre estas hipótesis requiere la calibración de los depósitos de yeso. El yeso es la primera sal (sulfato de calcio) que se deposita en un recipiente desecante. La magnetoestratigrafía ofrece una amplia limitación de tiempo, pero ningún detalle fino. 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 de la principal cuenca mediterránea 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 lechos de margas subyacentes , que parecen haber dado paso al yeso exactamente al mismo tiempo en ambas cuencas. [33]
Los defensores de esta hipótesis afirman que las variaciones cíclicas en la composición de los lechos están sintonizadas astronómicamente y que la magnitud de los lechos puede calibrarse para mostrar que eran contemporáneas: un argumento sólido. Para refutarlo, es necesario proponer un mecanismo alternativo para generar estas bandas cíclicas, o para que la erosión haya eliminado casualmente 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 sobre ellas, dando la apariencia de un contacto disconforme. [33] Sin embargo, sus oponentes aprovechan esta aparente inconformidad y afirman que la cuenca de Sorbas quedó expuesta (y por lo tanto erosionada) 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 destacado una fase preevaporita correspondiente a una crisis erosiva prominente (también llamada " crisis erosiva mesiniana "; la terminación de la secuencia deposicional ligada a la discordancia "Mes-1" de van Dijk, 1992) [32] en respuesta a una importante descenso del agua del mar Mediterráneo. [36]
Suponiendo que esta importante reducción corresponde a la principal reducción del mesiniano, concluyeron que la batimetría mediterránea disminuyó significativamente antes de la precipitación de las evaporitas de las cuencas centrales. Respecto a estas obras, parece poco probable que se produzca una formación en aguas profundas. 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 evento detrítico importante sobre las evaporitas de la cuenca. En los datos no se ha observado tal geometría deposicional. Esta teoría corresponde a uno de los escenarios de miembros finales discutidos por van Dijk et al. [20]
Se han considerado varias causas posibles de la serie de crisis mesinianas. Si bien hay desacuerdo en todos los frentes, el consenso más general parece estar de acuerdo 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 restringen el flujo entre el Atlántico y el Mediterráneo. [37] Sin embargo, la magnitud y el alcance de estos efectos están ampliamente abiertos a la interpretación (ver, por ejemplo, van Dijk et al. (1998). [20]
En cualquier caso, las causas del cierre y aislamiento del Mar Mediterráneo del Océano Atlántico hay que buscarlas en la zona donde hoy se encuentra el Estrecho de Gibraltar , ubicación de uno de los límites tectónicos entre la Placa Africana y la Placa Europea y sus fragmentos meridionales como la Placa Ibérica . Esta zona limítrofe se caracteriza por un accidente 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 pasajes, ya que la región donde se encontraba la conexión con el océano Atlántico está plagada de fallas de deslizamiento y bloques de corteza continental en rotación. A medida que las fallas acomodaron 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 se puede interpretar de varias maneras. [38]
Cualquier modelo debe explicar una variedad de características del área:
Hay tres modelos geodinámicos en competencia que pueden ajustarse a los datos, modelos que se han discutido de manera similar para las otras características en forma de arco en el Mediterráneo: [39]
De estos, sólo el primer modelo, que invoca la reversión, parece explicar las rotaciones observadas. Sin embargo, es difícil encajarlo con 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 a la verdadera situación. [46] [47]
Es casi seguro que se deben invocar cambios en el clima para explicar la naturaleza periódica de los eventos. Ocurren durante los períodos fríos de los ciclos de Milankovic , cuando llega menos energía solar al hemisferio norte. Esto provocó una menor evaporación del Atlántico norte y, por tanto, menos precipitaciones sobre el Mediterráneo. Esto habría privado a la cuenca del suministro de agua procedente de los ríos y habría permitido su desecación. [ cita necesaria ]
Las caídas glacioeustáticas del nivel del mar con una amplitud de alrededor de 10 metros (33 pies) que comenzaron aproximadamente hace 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 Mioceno-Plioceno. [48]
Se desconoce el clima de la llanura abisal durante la sequía. No existe ninguna situación en la Tierra directamente comparable al Mediterráneo seco y, por tanto, no es posible conocer su clima mediante la observación directa de entornos geográficos comparables. La simulación utilizando 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 en todo momento permanecieran al menos tres o cuatro grandes lagos de salmuera en las llanuras abisales . El alcance de la desecación es muy difícil de juzgar, debido a la naturaleza sísmica reflectante de los lechos de sal y a la dificultad para perforar núcleos, lo que dificulta mapear su espesor.
Se pueden estudiar las fuerzas atmosféricas 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 vacía cuenca mediterránea, las temperaturas del verano probablemente habrían sido extremadamente altas. Como primera aproximación, utilizando la tasa de caída adiabática seca de alrededor de 10 °C (18 °F) por kilómetro, la temperatura máxima posible de un área a 4 km (2,5 millas) por debajo del nivel del mar sería de aproximadamente 40 °C (72 °F). ) más cálido que al 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 millas) 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 por calor. Sin embargo, estas estimaciones simples probablemente sean demasiado extremas. Los experimentos del modelo de circulación general de Murphy et al. en 2009 [49] mostraron que, en 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 aumentarían sólo unos 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 provoca patrones de calentamiento y enfriamiento de hasta 4 °C (7,2 °F) alrededor del hemisferio norte.
Hoy en día, la evaporación del mar Mediterráneo suministra la humedad que cae en las tormentas frontales, pero sin esa humedad, el clima mediterráneo que asociamos con Italia, Grecia y el Levante se limitaría a la Península Ibérica y el 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 necesaria ] Sin embargo, el océano Paratethys 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 hoy son los Balcanes y otras zonas 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) habrían tenido acceso (trayendo así agua) al menos a la cuenca del Mediterráneo oriental en ocasiones durante el Mioceno.
La crisis de salinidad de Messina provocó importantes extinciones de peces marinos y otra fauna marina nativa de la cuenca. [50] [51] Debido a la fusión de la Península Ibérica y el norte de África, se produjo un intercambio faunístico entre las dos regiones. [52] 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. [53]
La noción de un mar Mediterráneo completamente sin agua tiene algunos corolarios.
Existe la opinión de que durante el Messiniense el Mar Rojo estaba conectado en Suez con el Mediterráneo, pero no con el Océano Índico y se secó junto con el Mediterráneo. [59]
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 esta recarga dé como resultado una gran cascada más alta que el actual Salto Ángel a 979 m (3212 pies), y mucho más poderosa que las Cataratas del Iguazú o las Cataratas del Niágara , pero estudios recientes de las estructuras subterráneas en el Estrecho de Gibraltar muestran que el canal de inundación descendió de forma bastante gradual hasta el Mediterráneo seco. [22]
Se ha encontrado un enorme depósito de escombros sin clasificar arrastrados por una inundación catastrófica masiva en el lecho marino al sureste de la esquina sur de Sicilia . Se sospecha que fue depositado por la inundación de Zanclean. [60]
el remanente de Tetis se unió al Atlántico, aproximadamente a lo largo de la línea de lo que se convertiría en el Estrecho de Gibraltar. Hace unos 5,96 millones de años esta brecha se cerró, iniciando lo que se conoce como la Crisis de Salinidad del Messini, que duró más de medio millón de años antes de que el Atlántico se reuniera una vez más con el Mediterráneo.
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