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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 consta de una secuencia de unidades, en su mayoría de origen no marino, depositadas entre el Carbonífero Superior y el Jurásico Inferior , un período de unos 120 millones de años. [3]

En el sur de África, las rocas del Supergrupo Karoo cubren casi dos tercios de la superficie terrestre actual, incluyendo todo Lesoto , casi la totalidad del Estado Libre y gran parte de las provincias del Cabo Oriental , Cabo Norte , Mpumalanga y KwaZulu-Natal del Sur. África . También se encuentran afloramientos del supergrupo Karoo en Namibia , Eswatini , Zambia , Zimbabwe 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 desintegración 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 cuenca "principal 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]

Una cronología de la historia geológica de la Tierra, con énfasis en los eventos en el sur de África. El bloque verde etiquetado como K indica cuándo se depositó el supergrupo Karoo, en relación con el supergrupo Cape , C , inmediatamente anterior. La W indica cuándo se formó el supergrupo Witwatersrand , mucho más atrás. El gráfico también indica el período durante el cual se formaron formaciones bandeadas de piedra de hierro en la Tierra, indicativas de una atmósfera libre de oxígeno . La corteza terrestre se derritió total o parcialmente durante el Eón Hadeano ; Por tanto, las rocas más antiguas de la Tierra tienen menos de 4.000 millones de años. Uno de los primeros microcontinentes que se formó fue el cratón Kaapvaal , que constituye la base de la parte noreste del país. El ensamblaje y desintegración de Gondwana son, en términos de la historia geológica de la Tierra y de Sudáfrica, acontecimientos relativamente recientes.

Origen geológico

Sur de Gondwana durante los períodos Cámbrico - Ordovícico . Los continentes actuales en los que finalmente se dividió este supercontinente están indicados en marrón. Hace unos 510 millones de años se desarrolló una grieta que separaba el sur de África de la meseta de las Malvinas. La inundación del rift 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 porción de Gondwana probablemente estaba ubicada en el lado opuesto del Polo Sur de la posición actual de África, [12] pero, no obstante, las indicaciones de la brújula se dan como si África estuviera en su posición actual.
Un mapa geológico esquemático de los afloramientos de rocas del Supergrupo Karoo en el sur de África. La ubicación y estructura aproximada de las montañas Cape Fold también se indican esquemáticamente con fines de referencia.
Una sección geológica aproximada de SW-NE a través de Sudáfrica, con la Península del Cabo (con Table Mountain ) a la izquierda y el noreste de KwaZulu-Natal a la derecha. Esquemática y no a escala. El código de color del Karoo Supergroup es el mismo que en la ilustración de arriba.

Orígenes de la deposición de sedimentos

Hace unos 510 millones de años se desarrolló un valle de rift a lo largo del sur de Gondwana, justo al sur del sur de África, pero se extendió hacia el oeste hasta América del Sur , 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 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, fue el resultado del desarrollo de una zona de subducción a lo largo del margen sur de Gondwana y el consiguiente desplazamiento de la meseta de las Malvinas de regreso hacia África, durante los períodos Carbonífero y Pérmico Inferior . Después del cierre del valle del rift y la compresión del Supergrupo del Cabo en una serie de pliegues paralelos, que se extienden principalmente de este a oeste, la continua subducción de la placa paleo-Pacífica debajo de la meseta de las Malvinas y la resultante colisión de esta última con el sur de África, levantó una cadena montañosa de inmensas proporciones al sur del antiguo valle del rift. El Supergrupo del Cabo plegado formó las estribaciones norteñas de esta cadena montañosa.

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

El grupo Dwyka

Una sección transversal de norte a sur a través del Mar de Agulhas (ver arriba). Las estructuras marrones son placas continentales, la gruesa capa negra de la izquierda es la placa oceánica paleo-Pacífica, el rojo indica el manto superior y el azul indica áreas inundadas o el océano. La ilustración superior muestra la geología de 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, provocando que el supergrupo del Cabo se arruine en una serie de pliegues, que corren predominantemente de este a oeste. La ilustración inferior muestra cómo la subducción de la placa oceánica paleo-Pacífica bajo la meseta de las Malvinas, durante el período Pérmico Inferior, levantó una enorme cadena montañosa. Estos finalmente se erosionaron hacia el Mar de Karoo, formando, especialmente, el Grupo Beaufort del Supergrupo Karoo.

Hace unos 330 millones de años, Gondwana se había desplazado 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 glaciales 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 era la más profunda inmediatamente al norte de las cadenas montañosas de Cape Fold . Por tanto, la capa de hielo flotaba en un lago interior, denominado mar interior de Karoo , en el que los icebergs que se habían desprendido de los glaciares y la capa de hielo del norte depositaron grandes cantidades de barro y rocas de diversos tamaños y orígenes. Estos depósitos se conocen comotilita . [11] Más al norte, la capa de hielo quedó encallada y también dejó depósitos de diamictita cada vez que se derritió parcialmente, pero, además, erosionó el lecho de roca, 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 detilita, cuyos rastros se pueden encontrar en una amplia zona del sur de África, India y América del Sur, proporcionó evidencia temprana crucial en apoyo de la teoría de la deriva continental . En Sudáfrica, la capa se conoce como Grupo Dwyka . Es el más antiguo y el más bajo del supergrupo Karoo de depósitos sedimentarios. [3] [4]

El grupo Eca

A medida que Gondwana se alejó del Polo Sur, los glaciares se derritieron, dejando un vasto mar interior que se extendió por Sudáfrica y las regiones vecinas de Gondwana. Podría haber tenido una apertura al océano (similar al Mar Negro ), pero los efectos de las mareas fueron pequeños. Los ríos que drenaban las montañas al norte del mar de Karoo formaban grandes deltas pantanosos en los que florecían 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 norte del Pérmico temprano Mar de Karoo , y hoy se extrae en Highveld y KwaZulu-Natal. [5] [6] [11]

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

Las costas del norte contienen principalmente plantas fósiles, polen y esporas. En el norte también se encuentran fósiles de un cefalópodo y algunos equinoides . [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 de Karoo, en el suroeste, hace unos 300 millones de años. Son el resultado de avalanchas submarinas de barro y arena que caen en cascada por la empinada pendiente del borde de la plataforma. Cuando la avalancha se deposita en el canal de aguas profundas, primero se deposita la arena y otros materiales gruesos, luego el barro y finalmente las partículas más finas. La materia orgánica que cayó con la avalancha termina en la turbidita en un ambiente anóxico (libre de oxígeno) donde se convierte en petróleo (petróleo y gas).
Una montaña de Ecca en Tanqua Karoo , con múltiples abanicos de turbidita, lo que indica que la parte suroeste del mar de Karoo era muy profunda, con pendientes pronunciadas que conducían hasta la costa. Las avalanchas submarinas probablemente fueron provocadas por frecuentes terremotos a medida que se formaban las montañas Cape Fold hacia el sur. Los depósitos de turbidita de Ecca no deben confundirse con los umbrales de dolerita que se encuentran más hacia el interior (ilustrados y descritos más abajo, a la derecha, en el artículo). Las turbiditas pueden reconocerse de cerca por el hecho de que la porción más inferior 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 chocó y luego se fusionó con el sur de África, formando una vasta cadena montañosa 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 de 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 barro y rocas, formando acumulaciones de turbiditas en forma de abanico , que hoy se pueden ver en la esquina suroeste del Karoo (ver fotografía abajo a la derecha). ). [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 estuarios y deltas de ríos, hacia profundidades anóxicas. de bebederos contiguos. Aquí queda enterrado en la turbidita y se convierte en hidrocarburos , especialmente petróleo y gas. Las turbiditas en la formación Ecca de las regiones de Tanqua y Laingsburg Karoo han sido recientemente objeto de escrutinio por parte de la industria petrolera y los geólogos, quienes han descubierto que tienen depósitos de petróleo y gas ricos y fácilmente accesibles. Así, la cuenca nororiental de Ecca es rica en carbón, mientras que su extremo suroeste está adquiriendo fama por sus reservas de petróleo. [17]

Grupo Beaufort

Moschops fue 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 cadenas montañosas Falkland Plateau y Cape Fold, los ríos del sur comenzaron a dominar la sedimentación en el Mar Karoo, que comenzó a sedimentarse. (Las tierras altas al norte del mar de Karoo, en ese momento, habían sido niveladas por la erosión y comenzado a quedar enterradas bajo sedimentos más nuevos). Varios ríos similares al Mississippi fluyeron sobre la cuenca del Karoo, llena de sedimentos, desde el sur, creando nuevos y ricos hábitats. para una variedad de flora y fauna. Los depósitos terrestres (a diferencia de los lacunares o marinos) creados por estos ríos dieron origen al Grupo Beaufort . Está compuesto por una secuencia monótona de lutitas 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 tanto herbívoros como carnívoros. [11] Las rocas de Beaufort son famosas internacionalmente por su rico registro de sinápsidos terápsidos (reptiles parecidos a 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 anomodontos , cuyas formas más primitivas también se conocen en las rocas de Beaufort. Los dinocéfalos (cabeza terrible) reciben ese nombre debido a sus cráneos de huesos extraordinariamente gruesos, que probablemente se utilizaban para dar cabezazos durante las luchas territoriales. Con su cuerpo de 3 metros de longitud, 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 extinción masiva masiva del final del Pérmico , hace 251 millones de años, extinguió alrededor del 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 extinción masiva de la vegetación que había protegido la superficie contra la erosión. Estos estratos dominados por arenisca del Triásico temprano se conocen como formación Katberg (dentro del Grupo Beaufort), que se acumuló hasta un espesor de 1 km. Con el tiempo, los depósitos de Beaufort volvieron a ser de grano más fino, lo que probablemente indica una recuperación de la vegetación en el Karoo y, con ello, la aparición de una amplia gama de nuevas especies, incluidos los dinosaurios y verdaderos mamíferos durante el Triásico tardío y temprano. Jurásico. [5]

Grupo Stormberg

La Roca Brandwag (o Sentinel) en el Parque Nacional Golden Gate Highlands está compuesta por arenisca perteneciente a la Formación Clarens . La tonalidad amarillenta de la roca es típica de las rocas de 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 zonas 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 actual, 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 primeros fósiles de dinosaurios 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 UKhahlamba Drakensberg de KwaZulu-Natal, cerca de la frontera con Lesotho.

Los estratos superiores del grupo Stormberg probablemente se establecieron en verdaderas condiciones de desierto de arena, similar al desierto de Namib en Namibia. Probablemente era tan grande como el actual desierto del Sahara y se extendía desde las montañas Cape Fold muchos miles de kilómetros hacia el norte sobre gran parte de Gondwana. [5] Hoy en día , sólo se puede encontrar un pequeño remanente de esta enorme formación en Lesotho y sus alrededores . Esta formación se conocía anteriormente como "Cueva Arenisca", ya que a menudo se desarrollaban cuevas poco profundas erosionadas por el viento en acantilados formados por estas rocas. Estas cuevas fueron utilizadas posteriormente por los san , quienes frecuentemente decoraban las paredes con sus pinturas . [11] Hoy en día las Areniscas de la Cueva se denominan Formación Clarens .

Los embriones de dinosaurio más antiguos jamás descubiertos se encontraron en la Formación Clarens en 1978. [18] Los huevos eran del Período Triásico (hace 220 a 195 millones de años) y tenían 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), tecodoncia pequeña (animales con dientes firmemente colocados en la mandíbula), dinosaurios parecidos a pájaros y cocodrilos. [19] [20]

Grupos Drakensberg y Lebombo

Hace unos 182 millones de años, la parte de Gondwana en el sur de África pasó sobre el punto de acceso de Bouvet [21] [22] provocando 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 zonas de Gondwana. El montón de lava que se acumuló a lo largo de varias erupciones tenía más de 1.600 m de espesor, especialmente en el este (en la actual Lesotho). Este enorme derramamiento de lava puso fin abruptamente a la sedimentación del 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 parte oriental de la Gran Escarpa, de 1.000 km de largo, de los cuales sólo un tercio aproximadamente está cubierto por lavas de Drakensberg).

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

El magma brotó a través de largas fisuras parecidas a grietas, con ocasionales conos de salpicaduras, pero los volcanes típicos eran raros. Cada flujo de lava superficial tenía entre 10 y 20 metros de espesor. Estos flujos se acumularon en rápida sucesión a lo largo de 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 salió bajo alta presión entre los estratos horizontales de las rocas Ecca y Beaufort. Cuando este magma se solidificó, formó múltiples umbrales de dolerita a varias profundidades en los sedimentos del sur y suroeste de Karoo. Estos alféizares varían en espesor desde unos pocos centímetros hasta cientos de metros.

Este derramamiento de lava coincidió con el levantamiento de la parte de Gondwana en el sur de África 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 del rift se ampliaron, se inundaron para formar los océanos protoíndico y Atlántico sur, mientras Gondwana se fragmentaba en los continentes separados de hoy: América del Sur , 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 sumergen hacia el este, por lo que es difícil medir hasta qué punto se extendió lateralmente la lava. [5] [6] [11]

Típico Karoo Koppies con cima plana en la región de Cradock del Gran Karoo . Los umbrales de dolerita son más duros y resistentes a la erosión que las lutitas de Beaufort en las que se introdujeron, lo que dio a estas colinas sus cimas tipo mesa y sus lados escalonados.

El levantamiento del sur de África anunció una fase de erosión masiva, eliminando una capa de varios kilómetros de espesor de la superficie africana . Casi todas las lavas de Drakensberg fueron erosionadas, 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 fue erosionada, 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 un símbolo 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 lo largo de grandes extensiones del Karoo.

Período posterior al Karoo

La continua erosión del sur de África durante los últimos 180 millones de años ha significado 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 esto, en Sudáfrica sólo se encuentran parches muy pequeños de depósitos muy recientes, principalmente arenosos.

El supergrupo Karoo en otras partes de África

En Zambia, Zimbabwe y Mozambique, el Supergrupo Karoo se divide en (de mayor a menor):

Ver también

Referencias

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Otras lecturas