Pangea - Pangaea

Superkontinent Pangea na počátku druhohor (při 200 Ma )

Pangea nebo Pangea ( / p Æ n jsem ə / ) byl supercontinent , která existovala během pozdní Paleozoic a časné Mesozoic éry. Sestavilo se z dřívějších kontinentálních jednotek přibližně před 335 miliony let a začalo se rozpadat asi před 175 miliony let. Na rozdíl od současné Země a jejího rozložení kontinentální hmoty byla Pangea soustředěna na rovníku a obklopena superoceánskou Panthalassou . Pangea je nejnovější superkontinent, který existoval, a první, který byl rekonstruován geologové .

Původ konceptu

Alfred Wegener c. 1924–1930
Mapa světa Pangea vytvořená Alfredem Wegenerem pro ilustraci jeho konceptu

Název „Pangea/Pangea“ je odvozen od starověkých řeckých pánví ( πᾶν , „vše, celé, celé“) a Gaia ( Γαῖα , „ Matka Země , země“). Představa, že kontinenty jednou vznikne souvislá zemská masa byla vyslovena hypotéza by se podpůrný důkaz, Alfred Wegener , původce vědecké teorie o kontinentálního driftu , v jeho 1912 publikaci Původ kontinentů ( Die Entstehung der Kontinente ). On rozšířil na jeho hypotéza v jeho 1915 knize Původ kontinentů a oceánů ( Die Entstehung der Kontinente und Ozeane ), ve kterém on předpokládal, že před ukončením a unášení do jejich současných lokalit, všechny kontinenty tvořil jediný supercontinent , že on zvaný „ Urkontinent “.

Název „Pangea“ se vyskytuje ve vydání Die Entstehung der Kontinente und Ozeane z roku 1920 , ale pouze jednou, když Wegener označuje starověký superkontinent jako „Pangea karbonu“. Wegener používal poněmčený tvar „Pangäa“, ale název vstoupil do německé a anglické vědecké literatury (v letech 1922 a 1926, v uvedeném pořadí) v latinizované podobě „Pangea“ (z řeckého „Pangaia“), zejména kvůli sympoziu amerického Sdružení ropných geologů v listopadu 1926.

Wegener původně navrhoval, aby za rozpadem Pangey stály dostředivé síly z rotace Země působící na vysokých kontinentech. Tento mechanismus se však snadno ukázal jako fyzicky nepravděpodobný, což zpozdilo přijetí hypotézy Pangea. Arthur Holmes navrhl věrohodnější mechanismus konvekce pláště , který spolu s důkazy poskytnutými mapováním oceánského dna po druhé světové válce vedl k rozvoji a přijetí teorie deskové tektoniky . Tato teorie poskytuje nyní široce přijímané vysvětlení existence a rozpadu Pangey.

Důkaz existence

Distribuce zkamenělin na kontinentech je jedním z důkazů poukazujících na existenci Pangey.

Geografie kontinentů hraničících s Atlantským oceánem byla prvním důkazem naznačujícím existenci Pangey. Zdánlivě těsný soulad pobřežních linií Severní a Jižní Ameriky s Evropou a Afrikou byl zaznamenán téměř hned, jak byla tato pobřeží zmapována. První, kdo naznačil, že tyto kontinenty byly kdysi spojeny a později odděleny, mohl být Abraham Ortelius v roce 1596. Pečlivé rekonstrukce ukázaly, že nesoulad v obrysu 500 sáhů (3 000 stop; 910 metrů) byl menší než 130 km (81 mi) a tvrdilo se, že to bylo příliš dobré na to, aby to bylo přičítáno náhodě.

Další důkazy pro Pangea se nacházejí v geologii přilehlých kontinentů, včetně odpovídajících geologických trendů mezi východním pobřežím Jižní Ameriky a západním pobřežím Afriky . Polární ledová čepička z karbonu období pokryta jižní konec Pangea. Ledovcová ložiska, konkrétně do stejného věku a struktury, se nacházejí na mnoha různých kontinentech, které by byly pohromadě na kontinentu Pangea.

Fosilní důkazy pro Pangea zahrnují přítomnost podobných a identických druhů na kontinentech, které jsou nyní od sebe vzdáleny velké vzdálenosti. Například v Jižní Africe , Indii a Antarktidě byly nalezeny zkameněliny Therapsida Lystrosaura vedle členů flóry Glossopteris , jejíž distribuce by se pohybovala od polárního kruhu k rovníku, kdyby byly kontinenty v jejich současné poloze; podobně byl sladkovodní plaz Mesosaurus nalezen pouze v lokalizovaných oblastech pobřeží Brazílie a západní Afriky .

Paleomagnetická studie zjevných polárních bloudících cest také podporuje teorii superkontinentu. Geologové mohou určit pohyb kontinentálních desek zkoumáním orientace magnetických minerálů v horninách; když se tvoří horniny, přebírají magnetické vlastnosti Země a udávají, ve kterém směru póly leží vzhledem ke skále. Vzhledem k tomu, že magnetické póly se unášejí kolem rotačního pólu s periodou pouhých několika tisíc let, měření z mnoha láv v rozmezí několika tisíc let jsou zprůměrovány, aby poskytly zjevnou střední polární polohu. Vzorky sedimentárních hornin a intruzivních vyvřelých hornin mají magnetické orientace, které jsou typicky průměrem „sekulárních variací“ v orientaci magnetického severu, protože jejich remanentní magnetizace nejsou získány okamžitě. Magnetické rozdíly mezi skupinami vzorků, jejichž věk se mění o miliony let, je způsobeno kombinací skutečného polárního putování a driftování kontinentů. Skutečná složka polárního putování je u všech vzorků identická a lze ji odstranit, takže geologové mají část tohoto pohybu, která ukazuje kontinentální drift a lze ji použít k rekonstrukci dřívějších kontinentálních pozic.

Kontinuita horských řetězců poskytuje Pangea další důkazy. Jedním z příkladů je řetězec Apalačských hor , který se rozprostírá od jihovýchodu USA až po Caledonides v Irsku, Británii, Grónsku a Skandinávii .

Formace

Apalačská orogeneze

Pangea je pouze nejnovější superkontinent identifikovaný v geologickém záznamu. Tvoření superkontinentů a jejich rozpad se zdálo být cyklické v historii Země. Před Pangeou mohlo být několik dalších.

Paleomagnetická měření pomáhají geologům určit zeměpisnou šířku a orientaci starých kontinentálních bloků a novější techniky mohou pomoci určit zeměpisné délky. Paleontologie pomáhá určovat starověké podnebí, potvrzovat odhady zeměpisné šířky z paleomagnetických měření a distribuce starověkých forem života poskytuje vodítka, na kterých byly kontinentální bloky blízko sebe v konkrétních geologických momentech. Rekonstrukce kontinentů před rozpadem Pangea, včetně těch v této sekci, však zůstávají částečně spekulativní a různé rekonstrukce se budou v některých detailech lišit.

Předchozí superkontinenti

Zdá se, že čtvrtý poslední superkontinent, zvaný Columbia nebo Nuna, se shromáždil v období před 2,0–1,8 miliardami let (Ga) . Columbia/Nuna se rozpadla a další superkontinent, Rodinia , vznikl z narůstání a shromažďování jejích fragmentů. Rodinia trvala přibližně od 1,3 Ga do přibližně 750 milionů let, ale její přesná konfigurace a geodynamická historie nejsou zdaleka tak dobře srozumitelné jako u pozdějších superkontinentů, Pannotia a Pangea.

Podle jedné rekonstrukce, když se Rodinia rozpadla, rozdělila se na tři části: superkontinent Prota-Laurasie , superkontinent Prota-Gondwana a menší konžský craton . Proto-Laurasia a Proto-Gondwana byly odděleny oceánem Proto-Tethys . Další Proto-Laurasia se rozpadla a vytvořila kontinenty Laurentia , Sibiř a Baltica . Baltica se přestěhovala na východ od Laurentie a Sibiř se přesunula severovýchodně od Laurentie. Rozdělením vznikly také dva nové oceány, oceán Iapetus a paleoasijský oceán. Většina výše uvedených mas se opět spojila a vytvořila relativně krátký trvání superkontinentu Pannotia . Tento superkontinent zahrnoval velké množství pevniny poblíž pólů a poblíž rovníku pouze relativně malý pás spojující polární masy. Pannotia trvala až do roku 540  Ma , téměř na začátku kambrijského období, a poté se rozpadla, což dalo vznik kontinentům Laurentia , Baltica a jižnímu superkontinentu Gondwana .

Vznik Eurameriky (Laurussia)

V kambrijském období kontinent Laurentia , který se později stal Severní Amerikou , seděl na rovníku se třemi sousedícími oceány: Panthalassickým oceánem na severu a západě, Iapetovým oceánem na jihu a Chantyským oceánem na východě . V nejranějším ordoviku , kolem roku 480 Ma, mikrokontinent Avalonie - pevnina zahrnující fragmenty toho, co by se stalo východním Newfoundlandem , jižními britskými ostrovy a částmi Belgie , severní Francie , Nového Skotska , Nové Anglie , Jižní Iberie a severozápadní Afriky - vymanil se z Gondwany a zahájil cestu do Laurentie . Baltica, Laurentia a Avalonia se na konci ordoviku spojily a vytvořily pevninu zvanou Euramerica nebo Laurussia, která uzavírá Iapetusský oceán. Srážka také vedla ke vzniku severních Apalačských pohoří . Sibiř seděla poblíž Eurameriky, mezi oběma kontinenty byl Chantyský oceán . Zatímco se to všechno dělo, Gondwana pomalu unášela k jižnímu pólu. To byl první krok k vytvoření Pangey.

Srážka Gondwany s Euramerikou

Druhým krokem při vzniku Pangea byla srážka Gondwany s Euramerikou. Uprostřed siluru , 430 Ma, se již Baltica srazila s Laurentií a vytvořila Eurameriku, událost zvanou kaledonská orogeneze . Avalonia se ještě nesrazila s Laurentií , ale jak se Avalonia blížila k Laurentii, námořní cesta mezi nimi, pozůstatek oceánu Iapetus , se pomalu zmenšovala. Mezitím se jižní Evropa odtrhla od Gondwany a začala se přes Rýnský oceán přesouvat k Euramerice . To se srazila s jižním Baltica v devonu .

Koncem siluru se Annamia a Jižní Čína oddělily od Gondwany a začaly směřovat na sever , zmenšily proto oceán Prot -Tethys a otevřely nový oceán Paleo-Tethys na jejich jihu. V devonském období směřovala samotná Gondwana směrem k Euramerice, což způsobilo zmenšení Rýnského oceánu. V raném karbonu se severozápadní Afrika dotkla jihovýchodního pobřeží Eurameriky a vytvořila jižní část Apalačských hor , pohoří Meseta a pohoří Mauritanide , událost zvanou variský orogeneze . Jižní Amerika se přesunula na sever do jižní Eurameriky, zatímco východní část Gondwany ( Indie , Antarktida a Austrálie ) směřovala od rovníku k jižnímu pólu . Severní a jižní Čína byly na nezávislých kontinentech. Kazakhstania mikrokontinent se srazil s Sibiře . (Sibiř byl oddělený kontinent po miliony let od deformace superkontinentu Pannotia ve středním karbonu.)

Variská orogeneze zvedla středoangské hory , které byly v měřítku srovnatelné s moderními Himalájemi . S Pangea nyní táhnoucí se od jižního pólu přes rovník a dobře na severní polokouli, bylo vytvořeno intenzivní monzunové klima, s výjimkou věčně vlhké zóny bezprostředně kolem centrálních hor.

Vznik Laurasie

Západní Kazachstánie se srazila s Baltikou v pozdním karbonu a uzavřela Uralský oceán mezi nimi a západní Proto-Tethys v nich ( uralské orogeny ), což způsobilo vznik nejen Uralských hor, ale také superkontinentu Laurasie. To byl poslední krok vzniku Pangey. Mezitím se Jižní Amerika srazila s jižní Laurentií , uzavřela Rýnský oceán a dokončila variské orogeneze a vytvořila nejjižnější část Apalačských pohoří a Ouachitských hor . Do této doby byla Gondwana umístěna poblíž jižního pólu a ledovce se vytvářely v Antarktidě, Indii, Austrálii, jižní Africe a Jižní Americe. North China blok srazil s Sibiře by jury , úplným uzavřením Proto-Tethys.

V raném permu se Cimmerianská deska oddělila od Gondwany a směřovala k Laurasii, čímž se uzavřel oceán Paleo-Tethys , ale na jeho jižním konci se vytvořil nový oceán, oceán Tethys . Většina pozemských mas byla v jednom. V období triasu se Pangea trochu otáčela a Cimmerianská deska stále cestovala přes zmenšující se Paleo-Tethys až do středního jury . V pozdním triasu se Paleo-Tethys uzavíraly od západu na východ a vytvářely cimmerské orogeny . Pangea, která vypadala jako C , s novým oceánem Tethys uvnitř C , vzplála středním jurem a její deformace je vysvětlena níže.

Život

Raný mezozoický amonit z Pangea
Čtyři floristické provincie světa na hranici permu a karbonu, před 300 miliony let

Pangea existovala jako superkontinent 160 milionů let, od jejího shromáždění přibližně před 335 miliony let ( raný karbon ) až po rozpad před 175 miliony let ( střední jura ). Během tohoto intervalu došlo k důležitému vývoji ve vývoji života. V mořích raného karbonu dominovaly drsné korály , ramenonožci , mechorosty , žraloci a první kostnaté ryby . Život na souši ovládly lycopsidové lesy obývané hmyzem a jinými členovci a prvními tetrapody . V době, kdy Pangea rozpadla, v Middle Jurassic, moře hemžilo měkkýši (zejména Ammonites ), ichthyosaursa , žraloků a rejnoků a první paprskoploutví kostnatých ryb, zatímco život na zemi byl ovládán lesy cykasy a jehličnanů v kterým dinosauři kvetli a ve kterých se objevili první opravdoví savci .

Vývoj života v tomto časovém intervalu odrážel podmínky vytvořené shromážděním Pangey. Shromáždění většiny kontinentální kůry do jedné pevniny snížilo rozsah mořského pobřeží. Zvýšená eroze z povznesené kontinentální kůry zvýšila význam lužního a deltového prostředí ve srovnání s mělkým mořským prostředím. Kontinentální montáž a vzestup také znamenaly stále suchější klima na velké části povrchu Země. To podporovalo vývoj amniotů a semenných rostlin , jejichž vejce a semena byla lépe přizpůsobena suchému podnebí. Trend raného sušení byl nejvýraznější v západní Pangei, která se stala epicentrem evoluce a geografického šíření amniotů.

Uhelné bažiny jsou typicky rysem věčně vlhkých oblastí blízko rovníku. Shromáždění Pangea narušilo intertropickou konvergenční zónu a vytvořilo extrémní monzunové klima, které snížilo ukládání uhlí na nejnižší úroveň za posledních 300 milionů let. Během permu bylo ukládání uhlí do značné míry omezeno na mikrokontinenty v severní a jižní Číně, které patřily k několika oblastem kontinentální kůry, které se nepřipojily k Pangea. Extrémy klimatických podmínek ve vnitrozemí Pangea se odrážejí v modelech růstu kostí pareiasaurů a v modelech růstu v lesích gymnospermu .

Early Triass Lystrosaurus fosílie z Jižní Afriky

Předpokládá se, že nedostatek oceánských bariér zvýhodňuje kosmopolitismus , v němž druhy vykazují široké geografické rozšíření. Kosmopolitismus byl také řízen masovým vymíráním , včetně události Permian -Triassic Extinction , nejtěžší ve fosilních záznamech, a také události Triassic -Jurassic Extinction . Tyto události vyústily v katastrofickou faunu vykazující malou rozmanitost a vysoký kosmopolitismus. Patří sem Lystrosaurus , který se oportunisticky rozšířil do všech koutů Pangea po události zániku Permian-Triasu. Na druhé straně existují důkazy, že mnoho druhů Pangaean bylo provinčních , s omezeným geografickým rozsahem, navzdory nedostatku geografických překážek. To může být způsobeno silnými výkyvy klimatu podle zeměpisné šířky a období způsobeného extrémním monzunovým podnebím. Například chladem přizpůsobené pteridospermy (rané semenné rostliny) Gondwany byly díky oteplovacímu klimatu blokovány v šíření po celé Pangea a severní pteridospermy nakonec dominovaly Gondwaně v triasu .

Hromadné vymírání

Tektonika a geografie Pangea mohla zhoršit událost zániku Permian-Triassic nebo jiné vyhynutí. Například zmenšená oblast prostředí kontinentálních šelfů mohla ponechat mořské druhy náchylné k vyhynutí. V novějších a lépe charakterizovaných částech geologického záznamu však nebyl nalezen žádný důkaz o účinku na druhovou oblast. Další možností je, že omezené šíření mořského dna spojené s tvorbou Pangea a výsledné ochlazení a pokles oceánské kůry může snížit počet ostrovů, které by mohly sloužit jako útočiště pro mořské druhy. Diverzita druhů mohla být již snížena před událostmi hromadného vyhynutí v důsledku mísení druhů, které bylo možné při sloučení dříve oddělených kontinentů. Existují však pádné důkazy o tom, že klimatické bariéry nadále oddělují ekologická společenství v různých částech Pangea. Erupce pastí Emeishan mohly jako refugium eliminovat jižní Čínu, jednu z mála kontinentálních oblastí, které se nespojily s Pangea.

Vzpoura a rozchod

Rozchod Pangey v průběhu času

Rozpad Pangey měl tři hlavní fáze.

Otevření Atlantiku

První fáze začala v Early - Middle Jurassic (cca 175 mA), kdy Pangea začala trhlinu z Tethys na východě k Tichému oceánu na západě. Rifting, který se konal mezi Severní Amerikou a Afrikou, způsobil několik neúspěšných trhlin . Jedna roztržka vyústila v nový oceán, severní Atlantský oceán .

Atlantský oceán se neotevřel rovnoměrně; rifting začal v severo-centrálním Atlantiku. South Atlantic neotevřel dokud křídy , kdy Laurasia začal otáčet ve směru hodinových ručiček a přesunul na sever se Severní Amerikou na sever, a Eurasii na jih. Pohyb Laurasie ve směru hodinových ručiček vedl mnohem později k uzavření oceánu Tethys a rozšíření „Sinus Borealis“, z něhož se později stal Severní ledový oceán . Mezitím se na druhé straně Afriky a podél přilehlých okrajů východní Afriky, Antarktidy a Madagaskaru vytvářely nové trhliny, které by vedly ke vzniku jihozápadního Indického oceánu, který by se otevřel v křídě.

Rozpad Gondwany

Druhá hlavní fáze rozpadu Pangea začala na počátku křídy (150–140 Ma), kdy se pevnina Gondwany rozdělila na více kontinentů (Afrika, Jižní Amerika, Indie, Antarktida a Austrálie). Subdukce v Tetyanském příkopu pravděpodobně způsobila, že se Afrika, Indie a Austrálie přesunuly na sever, což způsobilo otevření „jižního Indického oceánu“. Na počátku křídy se Atlantica , dnešní Jižní Amerika a Afrika, nakonec oddělila od východní Gondwany (Antarktida, Indie a Austrálie). Pak se ve střední křídě Gondwana roztříštila, aby otevřela jižní Atlantický oceán, když se Jižní Amerika začala přesouvat na západ od Afriky. Jižní Atlantik se nevyvíjel jednotně; spíše to loupilo z jihu na sever.

Ve stejnou dobu se Madagaskar a Indie začaly oddělovat od Antarktidy a přesunuly se na sever, čímž se otevřel Indický oceán. Madagaskar a Indie se od sebe navzájem oddělily 100–90 Ma v pozdní křídě. Indie pokračovala v pohybu na sever směrem k Eurasii rychlostí 15 centimetrů (6 palců) za rok (tektonický rekord desky), čímž uzavřela východní oceán Tethys, zatímco Madagaskar se zastavil a zamkl na africký talíř . Nový Zéland , Nová Kaledonie a zbytek Zealandie se začaly oddělovat od Austrálie, pohybovaly se na východ směrem k Pacifiku a otevíraly Korálové a Tasmanovo moře .

Otevření Norského moře a rozpad Austrálie a Antarktidy

Třetí hlavní a poslední fáze rozpadu Pangea nastala v raném cenozoiku ( paleocénoligocén ). Laurasia se rozdělila, když se Severní Amerika/Grónsko (také nazývaná Laurentia ) vymanila z Eurasie a otevřela Norské moře asi 60–55 Ma. Atlantský a Indický oceán se nadále rozšiřoval a uzavíral oceán Tethys.

Mezitím se Austrálie oddělila od Antarktidy a rychle se přesunula na sever, stejně jako to udělala Indie před více než 40 miliony let. Austrálie je v současné době na kolizním kurzu s východní Asií . Austrálie i Indie se v současnosti pohybují na severovýchod rychlostí 5–6 centimetrů (2–3 palce) ročně. Antarktida byla blízko nebo na jižním pólu od vzniku Pangea asi 280 Ma. Indie začala kolidovat s Asií počínaje kolem 35 Ma, vytvářející himálajské vrásnění a také nakonec uzavírající Tethys Seaway ; tato kolize pokračuje dodnes. Africká deska začala měnit směry, ze západu na severozápad směrem k Evropě , a Jižní Amerika se začala pohybovat severním směrem, oddělovala ji od Antarktidy a umožnila poprvé úplnou oceánskou cirkulaci kolem Antarktidy. Tento pohyb spolu se snižováním atmosférických koncentrací oxidu uhličitého způsobil rychlé ochlazení Antarktidy a umožnil vznik ledovců . Toto zalednění se nakonec spojilo v kilometry silné ledové pláště, které dnes vidíme. Během Cenozoiku se konaly další významné události , včetně otevření Kalifornského zálivu , pozvednutí Alp a otevření Japonského moře . Rozpad Pangea dnes pokračuje v Rift of Red Sea a East African Rift .

Klimatické změny po Pangea

Rozpad Pangea byl doprovázen odplyněním velkého množství oxidu uhličitého z kontinentálních rozporů. To produkovalo mezozoikum CO2 High, které přispělo k velmi teplému podnebí rané křídy . K oteplování klimatu přispělo i otevření oceánu Tethys . Velmi aktivní středooceánské hřebeny spojené s rozpadem Pangea zvýšily hladiny moří na nejvyšší v geologickém záznamu a zaplavily velkou část kontinentů.

Expanze mírných klimatických pásem, která doprovázela rozpad Pangey, mohla přispět k diverzifikaci krytosemenných rostlin .

Viz také

Reference

externí odkazy