Μαρόκινες λίμνες μειόκαινου – Νέες γνώσεις από σταθερά ισότοπα και ιζηματογενή ανάλυση

Τα βουνά του Υψηλού Άτλαντα είναι τα ψηλότερα βουνά στη Βόρεια Αφρική, που εκτείνονται από τις ακτές του Ατλαντικού στο Μαρόκο έως τις ακτές της Μεσογείου στην Τυνησία, μήκους άνω των 2500 km και φτάνοντας σε μέγιστο υψόμετρο 4167 m στο όρος Toubkal. Το σημαντικό ανάγλυφο αυτών των βουνών δημιουργεί μια σημαντική λεκάνη απορροής που χωρίζει τη Μεσόγειο βόρεια από την έρημο Σαχάρα προς τα νότια.

Ενώ αυτά τα βουνά μπορεί επιφανειακά να μοιάζουν με άλλες αλυσίδες, αυτές οι κορυφές δεν έχουν σχηματιστεί ως αποτέλεσμα της σύγκρουσης ξεχωριστών τεκτονικών πλακών σε μια τυπική σύγκρουση ηπείρου-ηπείρου. Αντίθετα, τα βουνά του Υψηλού Άτλαντα θεωρούνται μια «ενδοηπειρωτική» ορεινή ζώνη, η οποία σχηματίστηκε όταν μια προγενέστερη περιοχή σχισμένου φλοιού (παρόμοια με το ρήγμα της Ανατολικής Αφρικής σήμερα) έγινε από επέκταση σε συμπίεση ως αποτέλεσμα αλλαγών στις ευρύτερες κινήσεις των πλακών.

Ενώ αυτή η τεκτονική «αναστροφή» είναι καλά κατανοητή, ο χρόνος και η εξέλιξη του γεγονότος της οικοδόμησης του βουνού είναι ακόμα υπό συζήτηση, με μερικούς επιστήμονες να υποστηρίζουν μια ανάπτυξη δύο φάσεων με ανάταση που λαμβάνει χώρα αρχικά στους χρόνους Ηώκαινου έως Ολιγόκαινου (~55 – 30 Ma. ), παύση και μετά επανέναρξη γύρω στις 5 Ma. Ενώ άλλοι προτείνουν μια απλούστερη ιστορία συνεχούς ανάτασης από το Ηώκαινο μέχρι σήμερα.

Η κατανόηση του χρόνου και της εξέλιξης της ανύψωσης δεν είναι σημαντική μόνο για τα μοντέλα τεκτονικής ανάπτυξης της Δυτικής Μεσογείου αλλά και για την κατανόηση του χρόνου ξηράνσεως στην έρημο Σαχάρα, που αναμφίβολα επηρεάζεται από το σχηματισμό του Υψηλού Άτλαντα ως ορογραφικού φραγμού στις βροχοπτώσεις νότια των βουνών.

Πρόσφατα, η Sarah Boulton και ο Stephen Grimes από το Πανεπιστήμιο του Plymouth (Ηνωμένο Βασίλειο) και ο Justin VandeVelde, τώρα στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια - Merced, ξεκίνησαν να κατανοήσουν περαιτέρω την εξέλιξη της περιοχής στην κρίσιμη περίοδο του Μειόκαινου. Η έρευνα επικεντρώθηκε στα χαρακτηριστικά και τη χημεία των ιζημάτων που εναποτέθηκαν νότια των βουνών του Άτλαντα, στη γειτονική λεκάνη Ouarzazate, κατά το Ύστερο Μειόκαινο (~ 13 – 5 Ma). Παλαιότερα, αυτοί οι ασβεστόλιθοι πίστευαν ότι είχαν αποτεθεί σε υδρολογικά κλειστές λεκάνες - λίμνες που είχαν ποτάμια που έρεαν σε αυτές αλλά χωρίς εκροή. Ένα βασικό στοιχείο που χρησιμοποιείται για να δικαιολογήσει την ιδέα μιας παύσης στην ανάπτυξη των βουνών. Ωστόσο, δεν υπήρχαν γεωχημικά δεδομένα που να επιβεβαιώνουν αυτήν την περιβαλλοντική υπόθεση.

Οι ασβεστόλιθοι αποτελούνται από ανθρακικό ασβέστιο (CaCO₃ ), η αναλογία των ισοτόπων άνθρακα και οξυγόνου που συνθέτουν τον ασβεστόλιθο καταγράφουν πληροφορίες σχετικά με μια σειρά κλιματικών και βιοτικών παραγόντων που επηρεάζουν την εναπόθεση και το σχηματισμό αυτών των ιζηματογενών πετρωμάτων. Η αναλογία 18O προς 16O (δO) επηρεάζεται από τη βροχόπτωση, την εξάτμιση και το υψόμετρο της λεκάνης απορροής του ποταμού, ενώ η αναλογία 13C προς 12C (δC) είναι ευαίσθητη στο χρόνο παραμονής του άνθρακα στα υδάτινα σώματα και στην ποσότητα και τον τύπο της βλάστησης που ενσωματώνεται στο ίζημα. Εξετάζοντας αυτούς τους δύο παράγοντες, ο Talbot (1990) έδειξε ότι οι αναλογίες των ισοτόπων άνθρακα και οξυγόνου διαφέρουν δραματικά ανάλογα με το αν ανθρακικά εναποτίθενται σε υδρολογικά κλειστές ή υδρολογικά ανοιχτές (εισροή και εκροή) λίμνες. Στα ανοιχτά συστήματα, δεν υπάρχει τάση μεταξύ των δύο αναλογιών ισοτόπων (τα συμπλέγματα δεδομένων), ενώ στα κλειστά συστήματα υπάρχει συνήθως μια σαφής θετική γραμμική σχέση μεταξύ των αναλογιών ισοτόπων άνθρακα και οξυγόνου.

Επομένως, η ανάλυση αυτών των αναλογιών, σε συνδυασμό με την εξέταση των ιζηματογενών χαρακτηριστικών του ασβεστόλιθου, μπορεί να αποκαλύψει εάν η εναπόθεση έλαβε χώρα σε κλειστές ή ανοιχτές λίμνες. Τα δείγματα για ανάλυση επιλέχθηκαν από πέντε τοποθεσίες, που εκτείνονται σε μια χρονική περίοδο ~ 7 εκατομμυρίων ετών. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι κατά τις προηγούμενες περιόδους σχηματισμού ιζημάτων οι λίμνες ήταν πράγματι υδρολογικά κλειστές, υποστηρίζοντας την προηγούμενη έρευνα. Ωστόσο, σε ~ 9,5 Ma τα ισοτοπικά και ιζηματογενή χαρακτηριστικά υπέστησαν μια δραματική αλλαγή, υποδεικνύοντας ότι σε αυτήν την περίοδο οι λίμνες έγιναν υδρολογικά ανοιχτές.

Αυτή η σημαντική αλλαγή στην υδρολογία της λεκάνης Ouarzazate θα μπορούσε να είναι αποτέλεσμα αυξημένης παροχής ιζημάτων και νερού στη λεκάνη, σύλληψη της λεκάνης από τον ποταμό εκροής ή αλλαγή στο τεκτονικό καθεστώς που επηρεάζει τους ρυθμούς καθίζησης και ανύψωσης. Ενώ συνεχίζονται οι εργασίες για την αποκάλυψη των ανταγωνιστικών επιρροών αυτών των διαφορετικών κινητήριων δυνάμεων, είναι σαφές ότι η περίοδος του Ύστερου Μειόκαινου στο Μαρόκο δεν ήταν τόσο ήρεμη γεωλογικά όσο πιστεύαμε προηγουμένως.

Αναφορές:

1. Talbot, M.R., 1990. Μια ανασκόπηση της παλαιοϋδρολογικής ερμηνείας των ισοτοπικών αναλογιών άνθρακα και οξυγόνου σε πρωτογενή ανθρακικά λιμνοθάλασσα. Chemical Geology 80 (4), 261–279.