Geologia

L’India, la Pangea, i Plume e i Dinosauri

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December 26, 2018

Premessa

Se c’è un qualcosa che mi ha da subito affascinato quando nei primi mesi di lezione all’università venivamo introdotti alla Geodinamica con la Teoria della Deriva dei Continenti, è stata l’evoluzione geologica dell’India. Questo fascino non era legato tanto alla sua enorme collisione con l’Asia che ha generato l’Himalaya, la catena montuosa con le più alte vette attualmente presenti sul nostro pianeta, ma innanzitutto alla velocità con cui l’India andò incontro a questa collisione e in secondo luogo al ruolo che questa ricoprì nell’estinzione dei dinosauri!

Quello che cercherò di fare in questo articolo sarà di raccontarvi tutta questa parte di storia geologica basandomi sul modello rivisitato di tettonica delle placche e di paleogeografia di Jason R. Ali e Jonathan C. Aitchison pubblicato su Science nel 2008. I due autori hanno cercato di unificare i modelli paleobiografici, paleogeografici e tettonici già esistenti, lavoro non facile ovviamente visto che stiamo cercando di ricostruire con buona precisione un lungo periodo di tempo: decine di milioni di anni!

Introduzione

Prima di addentrarci nel succo della questione vorrei fare una breve introduzione su continenti, supercontinenti e

mmagine 1: La distribuzione dei fossili di specie diverse

paroloni simili. Ormai è universalmente riconosciuto dalla comunità scientifica che più di 180 Ma (milioni di anni fa) esisteva un supercontinente, e vai di primo parolone, chiamato Pangea contornato da un unico enorme oceano. Il primo signore che formulò questa ipotesi, e che come sempre accade venne preso per “pazzo”, fu il fisico tedesco Alfred Wegener agli inizi del XX secolo. Wegener, basandosi sulla coincidenza morfologica fra la costa Occidentale dell’Africa e la costa Orientale del Sud America, sulla loro natura geologicamente simile e sulla disposizione di fossili di Mesosaurus e di Glossopteris lungo percorsi irrealizzabili con l’attuale assetto dei continenti, formulò la famosa Teoria della Deriva dei Continenti. Nel corso dei decenni una moltitudine di nuove prove andò a sostegno di questa teoria e piano piano le evidenze hanno mostrato che la Pangea non fu il solo supercontinente ad essere esistito sul nostro pianeta prima del nostro arrivo ma se ne contano almeno altri 3: Pannotia, Rodinia e Vaalbara.

 

Immagine 2: La divisione N-S del Gondwana con Laurasia e Gondwana

Ma torniamo a noi! Circa 180 Ma la Pangea cominciò a frantumarsi dividendosi prima in Laurasia a Nord, comprendente Nord America, Europa e Asia, e Gondwana a Sud, comprendente Sud America, Africa, Australia, Antartide e la nostra India. Ed è da questo momento che inizia la nostra storia!

Il viaggio

Le immagini che vedrete adesso sono tratte dalla simulazione del modello di Ali e Aitchison e mostrano il percorso dell’India e i movimenti relativi degli altri continenti. Il tutto è stato ricostruito con l’utilizzo principalmente di dati paleomagnetici allineati lungo il complesso Réunion-Deccan-Trap e lungo le dorsali oceaniche. Il centro-Africa è stato utilizzato come polo apparente di riferimento dato che l’Africa viene considerata praticamente ferma.

 

 

>180 Ma: Il Gondwana prima della sua frammentazione. Notare la disposizione degli attuali continenti!

 

 

 

166 Ma: Inizia la separazione fra Est e Ovest Gondwana che andrà avanti almeno per i 50 milioni di anni successivi. Si ha l’apertura dei bacini Somalo e del Mozambico e la probabile formazione di nuova crosta oceanica. In questo periodo la connettività biologica è ancora molto elevata. Le aree in azzurro chiaro forniscono una indicazione riguardo alle terre attualmente emerse che al tempo erano invece sotto al livello medio mare!

 

 

 

120 Ma: Il Madagascar, attualmente a ca. 400 km dalla costa africana, ha interrotto la sua migrazione verso Est e si trova ancora in compagnia dell’India. Nel frattempo, con l’apertura del Sud Atlantico, comparabile in dimensioni al Mar Rosso, è iniziato il distacco del blocco Australia-Antartide-India.

 

 

 

 

100 Ma: Il complesso India-Seychelles-Madagascar è ormai relativamente distante rispetto ad Antartide e Australia, ancora relativamente vicini, ma la bio-connettività potrebbe essere comunque stata garantita dall’emersione del Kerguelen Plateau, un micro-continente generatosi a seguito dell’intensa attività magmatica di un plume di mantello iniziata ca. a 110 Ma. Dopo la fine del magmatismo il Kerguelen Plateau ha iniziato a essere eroso velocemente e ad andare in subsidenza e si stima che ca. 20 milioni di anni fa sia stato completamente sommerso dall’oceano.

 

 

 

83 Ma: L’India è ora sola soletta in mezzo all’oceano mentre Antartide e Australia si allontanano sempre di più.

 

 

 

 

 

 

68 Ma: In questo periodo di totale isolamento dell’India il livello marino è relativamente molto alto, gran parte di Arabia Saudita, Africa e India è infatti sommersa.

 

 

 

 

 

 

60 Ma: L’India si trova ormai molto a Nord ed è ormai separata da Madagascar e Seychelles. È in un momento particolare della sua evoluzione perché sta attraversando un periodo di 5-10 milioni di anni di intensissime eruzioni vulcaniche che daranno vita al Deccan.

 

 

 

55 Ma: Ora vediamo la situazione più dall’emisfero Boreale. In questo momento l’India ha cominciato la sua collisione con l’arco vulcanico della placca Lhasa. Questa placca oceanica non più esistente subduceva l’Asia e a sua volta era subdotta dall’India in un contesto molto particolare di doppia subduzione consequenziale continente-oceano-continente.

 

La collisione con l’Asia vera e propria inizierà solo 20 milioni di anni più tardi, a ca. 35 Ma, dopo che la placca Lhasa era stata completamente consumata. La datazione della collisione ci arriva dalla datazione dei fossili marini più giovani ritrovati sull’Himilaya.

Present Day: Attualmente il Bacino Indiano si presenta come da immagine nella quale troviamo: in giallo i continenti compresi i margini continentali sommersi e i margini di placca in verde; in arancio-marrone le tre antiche subduzioni che hanno preceduto la collisione India-Asia riscontrati con l’utilizzo della tomografia sismica; in grigio scuro le tracce lasciate dai plume di mantello colpevoli della frammentazione del Gondwana. Di queste tracce possiamo notare la loro disposizione a “binario ferroviario” che sembra proprio registrare il passaggio dell’India la quale sembra quindi essere proprio passata sopra ad uno di questi plume di mantello! Nel paragrafo successivo andremo a vedere cosa questo ha comportato!

Velocità di movimento

Grazie ai dati paleomagnetici è stato possibile ricostruire la velocità di movimento dei singoli continenti dalla frammentazione del Gondwana fino ad oggi e si è visto che:

  • Australia, Africa e Antartide hanno mantenuto delle velocità costanti, alcune stime parlano di 2-4 cm/y mentre altre di 3-5 cm/y, tutto sommato comunque velocità relativamente basse e nella media;

  • L’India invece sembra aver avuto differenti velocità durante la sua passeggiata verso Nord e in particolare:

    • Ca. 6 cm/y tra 120 e 73 Ma: velocità di movimento iniziale “normale”;

    • Ca. 20 cm/y tra 73 e 57 Ma: brusca accelerazione

    • Ca. 9.5 cm/y intorno a 57 Ma: brusca decelerazione a seguito della collisione con l’arco vulcanico della placca Lhasa. Velocità comunque superiore alla media.

    • Decelerazione finale fino alla collisione continentale avvenuta a 35 Ma.

Ma cosa ha comportato queste repentine e sostanziali variazioni di velocità? Per capirlo ci vengono incontro Prakash et al (Letters to Nature, 2007) che propongono che la velocità di una placca sia direttamente correlata alla penetrazione delle radici litosferiche all’interno dell’astenosfera. Per verificare questa ipotesi hanno quindi condotto degli studi di tomografia sismica nell’Oceano Indiano che hanno proprio evidenziato come la divisione litosfera-astenosfera (LAB) sia ad una profondità compresa fra i 180 e i 300 km al di sotto di Sud-Africa, Australia e Antartide mentre è <100 km sotto l’India!

Immagine 3: Differenza di profondità del limite Litosfera-Astenosfera (LAB) al di sotto dei continenti che circonda l’Oceano Indiano

Ma quale processo ha portato a questo assottigliamento così radicale? Ricordiamoci che l’India nel suo viaggio sembra esser passata sopra a un plume, ovvero a una fuoriuscita di calore molto intensa dal mantello. Questo potrebbe aver portato a:

  • Fusione di grandi percentuali di litosfera;

  • Diminuzione di massa a seguito della fusione e conseguente aumento esponenziale della velocità di movimento dell’India;

  • Formazione di grosse quantità di magma che fuoriuscendo hanno portato all’accrescimento sostanziale dei Trappi del Deccan;

  • Immissione di enormi quantità di CO2 in atmosfera a seguito delle eruzioni vulcaniche che, insieme all’impatto meteorico avvenuto nell’area del centro America a ca. 65 Ma, ha portato all’estinzione dei dinosauri.

Abbiamo quindi ripercorso l’evoluzione dell’India e cosa questa abbia comportato per il nostro pianeta. Se non ci fosse stato l’attraversamento di quel plume forse l’impatto con l’Asia non sarebbe stato così “traumatico” da formare una catena come l’Himalaya (tutte le volte che lo dico mi viene in mente la voce dell’uomo delle nevi di Monsters & Co., scusate l’OT) e forse il solo impatto meteorico non avrebbe portato all’enorme estinzione di massa che ha segnato la fine del Cretaceo. In tutto questo quindi era destino che i dinosauri si estinguessero, era di fatto arrivato il loro momento dopo milioni di anni di dominio assoluto sulla Terra!

Evandro Balbi

Bibliografia:

Jason R. Ali, Jonathan C. Aitchison. Gondwana to Asia: Plate tectonics, paleogeography and the biological connectivity of the Indian sub-continent from the Middle Jurassic through latest Eocene (166–35 Ma). Science, 2008.

Prakash Kumar1, Xiaohui Yuan2, M. Ravi Kumar1, Rainer Kind2,3, Xueqing Li2 & R. K. Chadha. The rapid drift of the Indian tectonic plate. Letters to Science, 2007

M.N. Saxena. Geodynamic synopsis of the Deccan Traps in relation to epochs of volcanic activity of the Indian shield, drift of the subcontinent, and the tectonic development of southern and south-eastern Asia. Journal of Southeast Asian Earth Sciences, Vol. 1, No. 4, pp. 205-213, 1986

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