¿Cómo se formó el Mediterráneo? ¿Cuándo?

[Este post está orientado a estudiantes que comienzan una carrera universitaria en ciencias, no necesariamente geología]

El Mar Mediterráneo es lo que resta en la actualidad del antiguo Océano de Tethys, que quedó atrapado entre las placas tectónicas de África y Eurasia durante su lenta aproximación en los últimos 65 millones de años. A causa de esta aproximación, la corteza terrestre oceánica que alojaba al Océano de Tethys fue obligada a hundirse (a subducir) en el manto terrestre, bajo Eurasia, tras lo cual se produjo la colisión entre ambos continentes, formando los Pirineos, los Alpes y las Montañas de Zagros (orogenia Alpina). Fue así como quedaron desconectados el actual Mar Mediterráneo y el Océano Índico hace unos 15 millones de años.
Sólo en el Mediterráneo Oriental quedan restos de aquella corteza de Tethys que aún no han subducido y que de hecho constituyen la corteza oceánica más antigua preservada en el planeta: unos 270 millones de años de edad. Puedes descargar este espectacular KML para Google Earth y visualizar la edad de formación de la corteza terrestre. 

Fig. 1. Movimiento de las placas tectónicas deducido principalmente a partir del campo magnético grabado en las rocas (técnica conocida como paleomagnetismo) y de la geología y paleontología observadas en superficie. 

Fig. 2. Movimiento de rotación de África respecto a Eurasia en los últimos 190 Millones de años. A partir de medidas de paleomagnetismo en rocas. Vía MantlePlumes.org

Es sorprendente encontrar la corteza oceánica más antigua del planeta en el Mediterráneo, pues el acercamiento entre Europa y África continúa hoy a un ritmo geológicamente rápido, de unos 4 milímetros por año en la región más occidental (entre España y Marruecos), y a velocidades aún mayores y con mayor actividad sísmica en Grecia o Turquía. 

Fig. 3. Movimiento relativo de
Anatolia y el este del Mediterráneo 
respecto a Eurasia, obtenido  a 
partir de medidas de GPS de alta 
precisión. La longitud de las flechas 
indica la velocidad actual debido a 
la tectónica medida en una estación 
de GPS. Las mayores corresponden 
a 4 cm/año.

Fig. 4. Modelo de la velocidad tectónica en el Mediterráneo (flechas 

relativas a Eurasia) y de las tasas de deformación que implican. 

De Jiménez-Munt y coautores, 2003, JGR.

Pero el Mar Mediterráneo ha tenido una evolución tectónica más compleja que la simple subducción de África bajo Eurasia, como reflejan la heterogénea distribución de los terremotos (Fig. 5) y los varios dominios o subplacas cuyos movimientos tectónicos responden de manera poco intuitiva al acercamiento entre los dos continentes (Fig. 6b).

Fig. 5. Distribución de terremotos y su profundidad en el área mediterránea.

Como consecuencia de la geometría heredada de ambos continentes, se han formado varias zonas de subducción diferenciadas (Fig. 6b) en las que la corteza oceánica de Tethys es cabalgada por los márgenes del sur de Europa antes de sumergirse en el manto terrestre. Un ejemplo es la subducción que se produce en el Arco de Calabria (Sicilia y sur de Italia), donde la placa Africana subduce bajo el Mar Tirreno, dando origen a una importante actividad sísmica y volcánica (Etna, Stromboli, etc, Fig. 6c). 

Fig. 6a. Esquema del proceso de subducción
de las placas tectónicas oceánicas.

Fig. 6c. Hundimiento y retroceso del slab
(de la porción de placa tectónica subducida)
de Tethys dando lugar a la formación por
extensión de la  corteza del Mar Mediterráneo
(Mar Tirreno en la imagen). África a la 
derecha; Europa a la Izda. De Faccenna 
et al., GJI, 2001)

Fig. 6b. Mapa tectónico simplificado del Mediterráneo actual, 
mostrando la edad de formación de la nueva corteza oceánica
 (azul, de hasta 25 millones de años) tras la subducción del 
Tethys en la parte occidental. Las zonas mucho más antiguas 
de corteza oceánica en la zona oriental (morado) 
corresponden a la placa del antiguo océano de Tethys. Las 
líneas dentadas rojas indican las fosas donde esa placa se 
adentra en el manto (subduce) bajo Europa.

Para entender la formación del Mediterráneo es clave comprender un proceso llamado extensión de tras-arco (back-arc extension), que es el estiramiento o extensión de la corteza terrestre que ocurre detrás de una zona de subducción, encima del slab subducido (a la izda. en el corte de la Fig. 6c). Debido a la mayor densidad de la placa de Tethys, ésta se hundió en el manto succionando y estirando la placa bajo la cual subducía (Europa). A consecuencia de esa dinámica (Fig. 7) se separaron del continente europeo las islas de Córcega, Cerdeña y Baleares. Otro ejemplo más lejano del mismo proceso es la separación que actualmente se produce entre Japón y Asia, debida a la subducción de la placa Pacífica bajo la fosa donde se originó el terremoto de Sendai. 

         

Fig. 7. Izda.: la extensión de tras-arco es un estiramiento de la corteza que se produce encima de los slabs subducidos. Vídeo: Simulación de la extensión de tras-arco (back-arc extension) debida al hundimiento y la retirada de una placa tectónica (slab retreat or slab rollback), modelo de Moresi y coautores. Si el lado izquierdo fuera África y el derecho Europa (al revés en el esquema de la izda.), entonces la extensión que se produce en el centro correspondería al Mediterráneo. 

Fig. 8. Reconstrucción de la retirada del slab (slab retreat) que da lugar a la extensión del Mar Tirreno y del Golfo de Valencia, separando las islas Baleares de la Península Ibérica, hace unos 25 millones de años. Las líneas discontinuas indican la posición de la subducción hace 30 y 16 millones de años. Las flechas negras indican también el mismo proceso ocurrido en el arco helénico (Grecia) y en la Cuenca Panónica (Hungría/Rumanía).

En resumen: hoy el Mediterráneo occidental ocupa una enorme cuenca extensiva de tras-arco desgarrada tras la subducción de la corteza oceánica de Tethys bajo el continente europeo y la posterior colisión continental entre África y Eurasia. Esta es al menos la visión más generalizada hoy entre los geólogos.

La conexión del Mediterráneo con el océano global fue cancelada también por el lado Atlántico, durante la crisis salina del Messiniense, pero esto supuso sólo un breve episodio de 630,000 años, hace unos 6 millones de años. El restablecimiento de las condiciones normales al final de ese episodio simplemente restituyó la conexión atlántica y la configuración del Mediterráneo que ya era muy parecida a la actual antes de la crisis salina.