Supergrupo Karoo

Hace unos 510  millones de años se desarrolló un valle de rift a través del sur de Gondwana, justo al sur del sur de África, pero extendiéndose hacia el oeste hasta Sudamérica y hacia el este hasta la Antártida Oriental y posiblemente incluso hasta Australia . ^{[ 6 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 14 ]} Una  capa de sedimento de 8 km de espesor, conocida como el Supergrupo del Cabo , se acumuló en el fondo de este valle de rift. ^{[ 6 ]} El cierre del valle de rift, que comenzó  hace 330 millones de años, fue resultado del desarrollo de una zona de subducción a lo largo del margen sur de Gondwana y la consiguiente deriva de la Meseta de las Malvinas de regreso hacia África, durante los períodos Carbonífero y Pérmico Temprano . Tras el cierre del valle del rift y la compresión del Supergrupo del Cabo en una serie de pliegues paralelos, que discurrían principalmente de este a oeste, la continua subducción de la placa paleopacífica bajo la meseta de las Malvinas y la consiguiente colisión de esta última con el sur de África, dieron lugar a una cordillera de inmensas proporciones al sur del antiguo valle del rift. El Supergrupo del Cabo, plegado, formó las estribaciones septentrionales de esta cordillera.

El peso de las montañas del Supergrupo Malvinas-Cabo provocó el hundimiento de la corteza continental del sur de África, formando un sistema de antepaís retroarco que se inundó para formar el mar de Karoo. La sedimentación, que comenzó con depósitos glaciares del norte, pero que posteriormente provino de las montañas Malvinas al sur, en esta depresión formó el Supergrupo de Karoo . ^{[ 6 ] [ 14 ] [ 15 ]}

Hace unos 330  millones de años, Gondwana se desplazó sobre el Polo Sur , ^{[ 16 ]} con el resultado de que una capa de hielo de varios kilómetros de espesor cubrió gran parte de África y otras partes de Gondwana. ^{[ 6 ] [ 16 ]} Los depósitos glaciares de esta capa de hielo fueron los primeros sedimentos en depositarse al norte de las Montañas del Cabo (y parcialmente sobre estas montañas incipientes). La cuenca en la que se asentaron estos sedimentos era más profunda inmediatamente al norte de las cordilleras del Cabo . Por lo tanto, la capa de hielo flotaba sobre 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 al norte depositaron grandes cantidades de lodo y rocas de diversos tamaños y orígenes. Dichos depósitos se conocen como tillita . ^{[ 12 ]} Más al norte, la capa de hielo también se encontraba en contacto con el fondo marino, dejando depósitos de diamictita cada vez que se derretía parcialmente, pero, además, erosionaba el lecho rocoso, 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 . ^{[ 6 ] [ 12 ]} Esta capa de tillita, cuyos rastros se pueden encontrar en una amplia zona del sur de África, India y Sudamérica, proporcionó evidencia temprana crucial en apoyo de la Teoría de la Deriva Continental . En Sudáfrica, la capa se conoce como el Grupo Dwyka . Es la más antigua y más baja del Supergrupo Karoo de depósitos sedimentarios. ^{[ 4 ] [ 5 ]}

A medida que Gondwana se alejaba del Polo Sur, los glaciares se derritieron, dejando un vasto mar interior que se extendía por Sudáfrica y las regiones vecinas de Gondwana. Es posible que tuviera una abertura hacia el océano (similar al Mar Negro ), pero los efectos de las mareas eran mínimos. Los ríos que drenaban las montañas al norte del mar de Karoo formaron grandes deltas pantanosos donde florecieron plantas pertenecientes a la flora Glossopteris . Esta densa vegetación se acumuló como turba, que con el tiempo se convirtió en carbón. Los depósitos de carbón se limitan a las costas septentrionales del mar de Karoo del Pérmico temprano y se extraen actualmente en Highveld y KwaZulu-Natal. ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 12 ]}

Estos depósitos sedimentarios se denominan Grupo Ecca del Supergrupo Karoo. Consisten principalmente en lutitas y areniscas , ^{[ 17 ]} y se extienden por todo el antiguo mar de Karoo, pero los depósitos del sur no contienen carbón, a pesar de que los ríos de las montañas Cape Fold formaron pequeños deltas. Aunque la vegetación en el sur no era tan densa como en las costas septentrionales del mar interior, se han encontrado varios reptiles primitivos, como Mesosaurus , en estos depósitos de Ecca. Este es un reptil fósil hallado únicamente en el sur de África y Brasil, que proporciona una importante evidencia paleontológica de la existencia del supercontinente Gondwana. ^{[ 6 ] [ 12 ]}

Las costas septentrionales contienen principalmente fósiles de plantas, polen y esporas. También se encuentran fósiles de un cefalópodo y algunos equinodermos en el norte. ^{[ 12 ]}

Durante el período Ecca, la meseta de las Malvinas colisionó y luego se fusionó con el sur de África, formando una vasta cadena montañosa al sur del Cinturón de Pliegues del Cabo. Esta nueva cadena montañosa era comparable en tamaño al Himalaya . ^{[ 6 ]} Las laderas septentrionales de estas montañas generalmente descendían abruptamente hacia el mar de Karoo, que era más profundo en este punto. Los terremotos que acompañaron la formación de las montañas del Cabo iniciaron frecuentes deslizamientos submarinos de lodo y rocas, formando acumulaciones en forma de abanico de turbiditas , que se pueden ver en la esquina suroeste del Karoo hoy (ver fotografía más abajo a la derecha). El grupo Ecca también tiene miembros que reciben su nombre en función de las litologías de la localidad en la que se encuentran. ^{[ 6 ] [ 16 ] [ 18 ]} Las turbiditas se han reconocido desde hace 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 las profundidades anóxicas de las depresiones adyacentes. Allí queda enterrada en la turbidita y se transforma en hidrocarburos , particularmente petróleo y gas. Las turbiditas en la formación Ecca de las regiones de Tanqua y Laingsburg Karoo han sido, por lo tanto, objeto de un reciente escrutinio por parte de la industria petrolera y los geólogos, quienes han descubierto que poseen depósitos de petróleo y gas ricos y fácilmente accesibles. Así, la cuenca nororiental de Ecca es rica en carbón, mientras que su extremo suroccidental se está haciendo famosa por sus reservas de petróleo. ^{[ 18 ]}

Con la formación de la Meseta de las Malvinas y las cordilleras de Cape Fold, los ríos del sur comenzaron a dominar la sedimentación en el Mar de Karoo, que comenzó a colmatizarse. (Las tierras altas al norte del Mar de Karoo, para entonces, habían sido niveladas por la erosión y comenzaban a ser enterradas bajo sedimentos más recientes). Varios ríos similares al Misisipi fluyeron sobre la cuenca colmatada de Karoo 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 limolitas , con algunas areniscas lenticulares intercaladas . ^{[ 12 ]} El Grupo Beaufort es rico en restos de reptiles y, en menor medida, de anfibios. Hay una plétora de fósiles de reptiles tanto herbívoros como carnívoros. ^{[ 12 ]} Las rocas de Beaufort son internacionalmente famosas 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. ^{[ 6 ] [ 12 ]} Los herbívoros más abundantes fueron los anomodontos , cuyas formas más primitivas también se conocen de las rocas de Beaufort. Los dinocefalianos (cabeza terrible) reciben ese nombre debido a sus cráneos extraordinariamente gruesos y óseos, que probablemente se usaban para embestir con la cabeza durante las luchas territoriales. Con sus 3 metros de longitud corporal, fueron los primeros animales grandes en vivir en tierra. ^{[ 6 ]}

Durante la formación de los  depósitos de Beaufort, de 6 km de espesor, la extinción masiva del final del Pérmico ,  hace 251 millones de años, extinguió aproximadamente el 96% de todas las especies que existían en ese momento. ^{[ 6 ]} Este evento global se puede observar claramente en las rocas de Beaufort. Unos pocos miembros del género Lystrosaurus fueron los únicos reptiles con características de mamíferos que sobrevivieron a este evento. Los sedimentos de Beaufort depositados después de este evento tienden a ser más gruesos que los que los precedieron, probablemente debido a una mortandad masiva de vegetación, que había protegido la superficie contra la erosión. Estos estratos del Triásico temprano, dominados por arenisca, se conocen como la formación Katberg (dentro del Grupo Beaufort), que se acumuló hasta alcanzar 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 ella, la aparición de una amplia gama de nuevas especies, incluidos los dinosaurios y los verdaderos mamíferos durante el Triásico tardío y el Jurásico temprano. ^{[ 6 ]}

A medida que Gondwana se desplazaba hacia el norte, las condiciones en la porción 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 áreas había suficiente agua para formar pantanos con la consiguiente formación de carbón, pero de baja calidad. ^{[ 6 ] [ 12 ]} El paisaje probablemente se asemejaba al desierto del Kalahari actual, con ríos como el actual río Orange o el Nilo que lo atravesaban, sustentando áreas localizadas de flora y fauna del Triásico. El Grupo Stormberg contiene los fósiles de dinosaurios más antiguos de Sudáfrica. También contiene los restos fósiles del Megazostrodon , del tamaño de una musaraña , el mamífero más antiguo de África. ^{[ 6 ]} En algunos de los estratos se encuentra una notable variedad de fósiles de insectos y plantas. ^{[ 12 ]}

Los estratos superiores del grupo Stormberg probablemente se depositaron bajo condiciones de desierto arenoso, similares al desierto de Namib en Namibia. Probablemente era tan grande como el desierto del Sahara actual, extendiéndose desde las montañas Cape Fold miles de kilómetros hacia el norte sobre gran parte de Gondwana. ^{[ 6 ]} Hoy en día solo se puede encontrar un pequeño remanente de esta enorme formación en Lesotho y sus alrededores . Esta formación era conocida antiguamente como "arenisca de cueva", ya que a menudo se desarrollaban cuevas poco profundas erosionadas por el viento en los acantilados formados por estas rocas. Estas cuevas fueron utilizadas posteriormente por el pueblo San , que frecuentemente decoraba las paredes con sus pinturas . ^{[ 12 ]} Hoy en día, las areniscas de cueva se denominan Formación Clarens .

Los embriones de dinosaurio más antiguos jamás descubiertos se encontraron en la Formación Clarens en 1978. ^{[ 19 ]} Los huevos pertenecían al período Triásico (hace entre 220 y 195 millones de años) y contenían 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 sobre las rocas de la Formación Clarens. Otros fósiles hallados en el parque incluyen los de cinodontes avanzados (animales con dientes caninos), pequeños tecodontos (animales con dientes firmemente insertados en la mandíbula), dinosaurios parecidos a aves y a cocodrilos. ^{[ 20 ] [ 21 ]}

Hace aproximadamente 182  millones de años, la porción austral de África de Gondwana pasó sobre el punto caliente de Bouvet ^{[ 22 ] [ 23 ]} , lo que provocó la ruptura de la corteza bajo el Supergrupo Karoo, liberando enormes volúmenes de lava basáltica sobre el desierto de Clarens, cubriendo casi la totalidad del sur de África y otras partes de Gondwana. La pila de lava que se acumuló durante varias erupciones tenía más de 1600  m de espesor, especialmente en el este (en el actual Lesotho). Este masivo derrame de lava puso fin abruptamente a la sedimentación del Karoo. ^{[ 6 ] [ 12 ]}

El nombre Grupo Drakensberg se deriva del hecho de que esta capa forma los 1400  m superiores de la Gran Escarpa ^{[ 12 ]} en la frontera internacional entre Lesotho y KwaZulu-Natal, a menudo denominada Drakensberg (aunque técnicamente " Drakensberg " se refiere a toda la porción oriental de 1000  km de longitud de la Gran Escarpa, de la cual solo alrededor de un tercio está cubierta por las lavas de Drakensberg).

El magma brotó a través de largas fisuras con forma de grieta, 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 durante 2  millones de años, formando una única  capa continua de lava de 1 a 1,6 km de espesor. Sin embargo, no todo el magma llegó a la superficie, sino que se extruyó a alta presión entre los estratos horizontales de las rocas Ecca y Beaufort. Al solidificarse, este magma formó múltiples diques de dolerita a diversas profundidades en los sedimentos del sur y suroeste del Karoo. El espesor de estos diques varía desde unos pocos centímetros hasta cientos de metros.

Este derramamiento de lava coincidió con el levantamiento de la porción sudafricana de Gondwana 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 de rift se ensanchaban, se inundaban para formar los océanos proto-Índico y Atlántico Sur, mientras Gondwana se fragmentaba en los continentes actuales de Sudamérica , África , la Antártida , Australia , India , Madagascar y Arabia . ^{[ 6 ] [ 16 ]}

En estrecha relación con esta fractura, se produjo un segundo episodio de erupción basáltica a lo largo de la frontera con Mozambique , dando origen a las montañas Lebombo . En ese momento, se extruyó 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 inclinan hacia el este, por lo que resulta difícil calcular hasta dónde se extendió lateralmente. ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 12 ]}

El levantamiento del sur de África marcó el inicio de una fase de erosión masiva, que eliminó una capa de varios kilómetros de espesor de la superficie africana . Casi todas las lavas de Drakensberg se erosionaron, dejando un remanente en Lesoto, varios pequeños parches en las llanuras de Springbok , al norte del país, y en las montañas de Lebombo, cerca de la frontera con Mozambique. Una vez erosionada la capa de lava dura, los sedimentos más blandos del Karoo que cubrían el resto de la cuenca se erosionaron aún más rápidamente. Sin embargo, los filones de dolerita resistieron la erosión, protegiendo las lutitas más blandas de Beaufort y Ecca que se encontraban debajo. Esto creó numerosas y extensas colinas de cima plana, conocidas como Karoo Koppies ("koppie" es el término afrikáans para colina), que son emblemáticas del Karoo y, por extensión, del paisaje sudafricano. Los diques , o fisuras verticales que llevaron la lava a la superficie, destacan hoy como crestas lineales que se extienden a lo largo de grandes extensiones del Karoo.

La continua erosión del sur de África durante los últimos 180  millones de años ha provocado que las rocas más jóvenes que el Grupo Drakensberg sean prácticamente 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 , formando la Formación Enon y depósitos similares cerca de la costa de KwaZulu-Natal , al norte de Richards Bay . Aparte de eso, solo se encuentran en Sudáfrica pequeñas zonas de depósitos muy recientes, principalmente arenosos.

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

• Grupo Lower Karoo , que comprende las formaciones Dwyka, Hwange (Zimbabue)/Siankondobo (Zambia) y Madumabisa Mudstone . ^{[ 24 ]}
• Grupo Karoo Superior , que comprende la formación Escarpment Grit (en las cuencas del Zambeze Medio y Limpopo) ^{[ 25 ]} y la formación Angwa Sandstone (en las cuencas de Mana Pools y Cabora Bassa), ^{[ 26 ]} cubiertas por la formación Pebbly Arkose y la formación Forest Sandstone , coronadas por basaltos Batoka. ^{[ 27 ]}