David Pratt
New Concepts in Global Tectonics Journal (www.ncgt.org), vol. 1, n° 1, marzo 2013, p. 66-152.
Contenidos:
03. Supercontinentes
-Distribución de tierra y mar
-Distribución de tierra y mar
03. Supercontinentes
En particular los datos paleomagnéticos han llevado a los tectonistas de placa a creer que durante la historia de la Tierra ha habido al menos tres supercontinentes, que consisten en la mayoría de los bloques continentales de hoy. Se han bautizado como Columbia, Rodinia y Pangea (Meert, 2012) y las reconstrucciones de todos ellos varían significativamente.
Se cree que el ensamblaje final de Columbia tuvo lugar hace unos 1.800 m.a. y se dividió entre aproximadamente 1.600 y 1.200 m.a. (Zhao et al., 2004; Hou et al., 2008; Rogers y Santosh, 2002). Los diversos bloques se separaron y giraron para volver a montarse formando el supercontinente de Rodinia entre aproximadamente 1.300 y 900 m.a.; se estima que comenzó a romperse hace 750 m.a. y durante el proceso algunas de las piezas se unieron para dar origen a Gondwana (Li et al., 2008; Evans, 2009; Dalziel et al., 2000).
Fig. 3.2. Reconstrucción de Columbia por Hou et al. (2008, fig. 7).
Se supone que Pangea se creó hace 300-250 m.a. y de acuerdo con Torsvik et al. (2012, p. 340) "es el único supercontinente en la historia de la Tierra que puede modelarse con cierta confianza, si es que tiene alguna". La mitología de tectónica de placas señala que la formación de Pangea se inició a mediados del Silúrico (430-420 m.a.) cuando Laurentia -compuesta por la Norteamérica cratónica, Groenlandia, Ellesmere y partes de Europa actual (por ejemplo Escocia, el noroeste de Irlanda y Svalbard)- colisionó con Báltica (parte interior del noreste europeo) y Avalonia (compuesta de lo que ahora es el suroeste de Gran Bretaña y la costa oriental de Norteamérica) produciendo la orogenia caledonia, y Laurentia se convirtió así en la porción occidental de Laurusia. A finales del Cámbrico y principios del Ordovícico, Gondwana se extendía desde el Polo Sur (norte de África) hasta el ecuador (Australia); tenía casi 100 millones de km2 y cubría aproximadamente el 20% de la superficie de la Tierra. La mayor parte de Pangea se originó a fines del Carbonífero cuando colisionaron Gondwana, Laurusia y los terrenos intermedios produciendo el cinturón orogénico herciniano en Europa occidental. Hacia fines del Pérmico, Siberia se había unido a Báltica, y junto con otros elementos europeos y asiáticos la mitad norteña y combinada de Pangea se conoce como Laurasia. El primer rompimiento importante ocurrió a principios del Jurásico con la apertura del Atlántico central y la separación de Gondwana y Laurasia.
Fig. 3.4. El montaje de Rodinia, reconstruido por Li et al. (2008, fig. 9).
Fig. 3.5. Reconstrucción de Rodinia por Evans (2009, fig. 11). (a) Poco después del montaje (1.070 m.a.); (b) poco antes de la ruptura (780 m.a.) que muestra márgenes incipientes de rompimiento en fracturas (rojo) y compensaciones de transformación (negro).
Fig. 3.6. Laurusia (también conocida como Euramérica o Viejo Continente Rojo) en el Devónico (http://en.wikipedia.org). Los límites de placas se muestran en rojo. ¡Obsérvese cómo, cuando Laurentia supuestamente colisionó con Báltica y Avalonia (~ 430 m.a.), se produjo una combinación "perfecta y simultánea" entre las mitades norte y sur de las actuales Gran Bretaña e Irlanda!
Fig. 3.9. Reconstrucciones de geografía paleozoica y mesozoica temprana según los tectonistas de placa (Torsvik et al., 2012, fig. 17-19).
Se dice que las tasas de deriva rara vez fueron superiores a 10 cms./año, y los índices de rotación eran generalmente inferiores a 4º/m.a. (Torsvik et al., 2012). Por ejemplo, durante el Cámbrico África central supuestamente se desplazó hacia el sur a velocidades de hasta 10 cms./año o más y experimentó rotaciones en sentido antihorario de hasta 2°/m.a. Báltica rotó en sentido antihorario (1-2 °/m.a.) desde el Cámbrico hasta los primeros tiempos del Devónico (~160° en total de 500 a 400 m.a.). Desde finales del Devónico, Gondwana se desplazó hacia el norte, acompañada de grandes rotaciones en sentido horario que alcanzaron su máximo hace ~360 m.a. (>4°/m.a.).
De acuerdo con datos paleomagnéticos (Li et al., 1990) Australia giró rápidamente a 130º en sentido horario entre el Ordovícico temprano y el Silúrico medio; luego 30º en modo antihorario entre mediados del Silúrico y el Devónico temprano; después otros 30º de forma antihoraria desde inicios hasta mediados del Devónico, y otros 15º en sentido antihorario hasta el Devónico tardío. Durante este período Australia permaneció en latitudes bajas a ecuatoriales, y a esto le siguió un rápido movimiento hacia el sur durante mediados del Carbonífero. Laing (1998) concluyó que este escenario es tan improbable geológicamente que los datos paleomagnéticos no tienen valor.
Se piensa que Pangea abarcó un área de 160 millones de km2 hace 250 m.a., o aproximadamente el 30% de la superficie de la Tierra. Aunque el nombre Pangea significa "toda la tierra", los tectonistas de placa creen que no incluía toda la corteza continental. Por ejemplo, los bloques del norte y sur de China nunca fueron parte de él y durante la primera fase pérmica para el ensamblaje de Pangea se abrió el Neo-Tetis y los terrenos cimmerianos como Lut, Helmand, Qiangtang (norte del Tíbet) y Sibumasu se alejaron del margen noreste de Gondwana.
Las rutas APW publicadas para los continentes combinados de Gondwana difieren con amplitud y dependen crucialmente de los criterios de selección o rechazo de datos por los autores, lo que resulta en una gran variedad de formas y bucles (fig. 3.10).
Fig. 3.11. Paleopolos individuales cámbricos a través del Carbonífero inicial (polos norte) en cada uno de los continentes de Gondwana, rotados hacia las coordenadas de África occidental y combinados con una mejor estimación de la trayectoria aparente de migración polar (Van der Voo, 1993, fig. 5.14; reimpreso con permiso de Cambridge University Press).
De acuerdo con la reconstrucción paleomagnética en la fig. 3.12, Gondwana supuestamente colisionó con Norteamérica a principios del Devónico, causando la orogenia acadia desde la actual Nueva York a Terranova y transfiriendo la formación terrestre de Avalon a Norteamérica (donde ahora forma parte de los Apalaches). Luego Gondwana se movió hacia el sur otra vez y finalmente volvió a atracar con América del Norte en el Carbonífero/Pérmico antes de separarse nuevamente durante la división de Pangea. Scotese y Barrett (1990) aceptan el rápido movimiento hacia el norte de Gondwana durante fines del Ordovícico y comienzos del Silúrico, pero no el posterior traslado hacia el sur en el Devónico.
Distribución de tierra y mar
Es interesante comparar la disposición altamente asimétrica de continentes y océanos durante los períodos de los supercontinentes hipotéticos ya mencionados con las notables regularidades que caracterizan hoy la distribución de tierra y mar. Primero, los continentes tienden a ser triangulares y con sus extremos puntiagudos hacia el sur. Segundo, el océano polar septentrional está rodeado casi completamente por tierra y desde el cual tres continentes se proyectan hacia el sur, mientras que la masa terrestre continental en el Polo Sur se halla circundada de agua, con tres océanos que se extienden hacia el norte. Tercero, los océanos y continentes están dispuestos de modo antipodal, es decir, si hay tierra en un área del globo tiende a haber agua en el sector correspondiente al lado opuesto del planeta (Gregory, 1899; Bucher, 1933; Steers, 1950). El Océano Ártico es antipodal a la Antártida; América del Norte es opuesta al Océano Índico; Europa y África son antípodas para el área central del Océano Pacífico; Australia, a la pequeña cuenca del Atlántico Norte, y el Atlántico sur corresponde -aunque menos exactamente- a la mitad oriental de Asia. Sólo el 6% de la superficie de la Tierra no obedece la regla antipodal y Harrison et al. (1968) calcularon que hay una probabilidad de 1 en 14 de que esta disposición sea resultado del azar.
Es interesante comparar la disposición altamente asimétrica de continentes y océanos durante los períodos de los supercontinentes hipotéticos ya mencionados con las notables regularidades que caracterizan hoy la distribución de tierra y mar. Primero, los continentes tienden a ser triangulares y con sus extremos puntiagudos hacia el sur. Segundo, el océano polar septentrional está rodeado casi completamente por tierra y desde el cual tres continentes se proyectan hacia el sur, mientras que la masa terrestre continental en el Polo Sur se halla circundada de agua, con tres océanos que se extienden hacia el norte. Tercero, los océanos y continentes están dispuestos de modo antipodal, es decir, si hay tierra en un área del globo tiende a haber agua en el sector correspondiente al lado opuesto del planeta (Gregory, 1899; Bucher, 1933; Steers, 1950). El Océano Ártico es antipodal a la Antártida; América del Norte es opuesta al Océano Índico; Europa y África son antípodas para el área central del Océano Pacífico; Australia, a la pequeña cuenca del Atlántico Norte, y el Atlántico sur corresponde -aunque menos exactamente- a la mitad oriental de Asia. Sólo el 6% de la superficie de la Tierra no obedece la regla antipodal y Harrison et al. (1968) calcularon que hay una probabilidad de 1 en 14 de que esta disposición sea resultado del azar.
La disposición antipodal de tierra y mar recuerda a un tetraedro o poliedro regular en que una cara siempre está opuesta a un ápice (Umbgrove, 1947; Bucher, 1933). Si se coloca un tetraedro imaginario dentro de la Tierra con una esquina en Antártica (Polo Sur), las otras tres se encontrarán en tres grandes bloques de rocas arqueanas muy antiguas en el hemisferio norte: el escudo Canadiense, Fenoscándico y Siberiano, y los tres bordes que bajan hasta el Polo Sur corresponden a las tres líneas aproximadamente meridionales que atraviesan tres pares de continentes: América del Norte/Sur, Europa/África y Asia/Australia. Como señaló Umbgrove, la disposición antipodal, axisimétrica y "tetraédrica" de tierra y mar es incompatible con el desplazamiento polar y la deriva continental, a menos que se descarte como "pura coincidencia".
Gregory (1899) especuló que en el Paleozoico Superior el tetraedro podría haber estado al revés, con una esquina en el Polo Norte. En lugar de un cinturón oceánico continuo en el sur que separa los puntos triangulares de tierra, existía un cinturón terrestre en el sur apoyado por tres grandes sitios equidistantes: los bloques arqueanos de América del Sur, Sudáfrica y Australia. Por su parte, Meyerhoff (1995, p. 172) sostuvo que la disposición antipodal de océanos y continentes indica que éstos últimos deben haber alcanzado sus posiciones actuales en una Tierra fundida hacia un tiempo muy temprano de su historia, siendo muy probable que fuese una respuesta a la rotación planetaria, y sus masas de superficie se repartieron más o menos aximétricamente para estabilidad rotacional. A medida que se acumulen más datos será interesante verificar si una distribución más o menos antipodal de tierra y mar también se aplicó en el pasado geológico cuando partes de los continentes modernos estaban sumergidos y existían masas de tierra en partes de los océanos actuales.
Fig. 3.14. Mapa de retrasos en tiempo de viaje vertical para ondas sísmicas a una profundidad de 250 kms., calculado a partir del modelo tomográfico global CUB2.0. Los colores azules corresponden a regiones rápidas (cratones antiguos) y los tonos rojos a sectores lentos (Poupinet y Shapiro, 2009, fig. 2).