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Historia. — El término Pensilvánico abarca las Medidas de Carbón de los geólogos más antiguos. La sucesión de estratos que lo componen fue determinada por primera vez en Pensilvania por Henry D. Rogers para el Gobierno de los Estados Unidos en 1838. Posteriormente, y durante mucho tiempo después, se les denominó Medidas de Carbón o Carbonífero Superior. Finalmente, en 1891, H. S. Williams les aplicó el término Serie Pensilvánica como nombre de período, y este nombre geográfico se ha generalizado para las rocas carboníferas más antiguas de Norteamérica. El período toma su nombre del Estado Clave, cuyas medidas de carbón en 1918 generaron casi la mitad (800 millones de dólares) de la producción nacional de carbón.
Aspectos significativos del Período Pensilvánico. — Los datos más destacados del Pensilvánico son su geografía variable, que dio lugar a grandes pantanos carboníferos, y su abundancia de plantas terrestres. No solo las aguas marinas y dulces estaban plenamente habitadas, sino que las tierras estaban pobladas de abundantes respiraderos, desde plantas, caracoles e insectos hasta anfibios y reptiles. Era un mundo orgánico muy antiguo, pero la profecía de la época medieval ya lo dominaba y su desarrollo comenzaría en el siguiente período, el Pérmico.
El clima de la época pensilvaniana era cálido y benigno en todo el mundo, y las tierras que bordeaban los mares epéricos eran húmedas, con precipitaciones abundantes y bien distribuidas. Los mares, debido a la marcada inestabilidad de la superficie terrestre durante este período, oscilaban sobre las tierras bajas con mayor intensidad que antes. Como consecuencia, se desarrollaron grandes zonas pantanosas de agua dulce repletas de una flora variada, que crecía rápidamente y se reproducía principalmente mediante esporas. Las plantas quedaron enterradas en los pantanos donde habían vivido y se acumularon en cantidades tan grandes que constituyeron la mayor reserva mundial de carbón.
La época pensilvaniana fue especialmente de inestabilidad cortical. Anteriormente, durante el Paleozoico, los períodos de formación de montañas ocurrieron [ p. 362 ] al final de los períodos, pero durante el pensilvaniano las montañas se elevaron repetidamente tras largas pausas de estabilidad. Esta mayor inestabilidad cortical es también la profecía de un marcado cambio climático venidero, acompañado de tierras más extensas y elevadas. El clima cálido y húmedo anterior finalmente da paso a otros difíciles de aridez y extensas glaciaciones. Los antiguos hábitats orgánicos se deshacen, y con su desaparición se produce una revolución en el mundo orgánico que lo impulsa hacia una evolución superior de plantas y animales terrestres mejor adaptados. De ahí en adelante, la lucha por el dominio de las tierras recae en los reptiles peixoianos, más alertas, y algunos de ellos, invadiendo la tierra firme, evolucionan en los pesados dinosaurios o en las pequeñas aves y mamíferos del Mesozoico.
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¶ Eventos en América del Norte
Sumersiones. — La historia geológica del interior o cuenca de Norteamérica durante el Pensilvánico careció de plegamiento cortical, aunque las deformaciones locales eran comunes, lo que resultaba en sumersiones periódicas en aguas someras. Sin embargo, en los estados de Nueva Inglaterra y las provincias marítimas de Canadá, las geanticlinales se elevaron verticalmente, y aquí se formaron montañas en diferentes momentos. La corteza también se plegó en los estados meridionales de la región central interior (principalmente Arkansas, Oklahoma y Texas), y finalmente, hacia finales del Pensilvánico, todas estas áreas, excepto los Apalaches y la parte sureste de las Montañas Rocosas, se encontraban en pleno proceso de formación de montañas. Estos movimientos se describirán más adelante y se mencionan aquí solo para enfatizar el hecho de que las mayores porciones medias de Norteamérica, y principalmente Estados Unidos, fueron una región de deformaciones corticales únicamente. En las áreas de deformación descendente penetraron las aguas del Pacífico.
Los mares sumergieron gran parte del continente, provenientes del sur y el oeste sobre Texas y Oklahoma, y extendiéndose hacia el norte hasta Nebraska y, principalmente, hacia el este, hasta Pensilvania. Durante mucho tiempo, las vías marítimas fueron pequeñas y se limitaron a Texas, Oklahoma y Arkansas, y mucho antes de que la inmersión se generalizara, se formaron tres deltas de agua dulce: uno centrado en Pottsville, Pensilvania; otro en torno al río Kanawha, Virginia Occidental; y el tercero en la zona del valle de Cahaba, Alabama. Finalmente, estas áreas también quedaron bajo la influencia de los mares en expansión al final del período Pottsville o antes. La inmersión fue más extensa a finales del período Pensilvánico medio o del Cañón de Conemaugh, cuando aproximadamente el 30 % de Norteamérica estaba nuevamente bajo el mar. Cabe mencionar, sin embargo, que durante la segunda mitad del Pensilvánico, el nivel del mar volvió a ser decididamente oscilante debido a las deformaciones locales del terreno, ya que las Medidas de Carbón son en gran parte una serie de intercalaciones de sedimentos marinos y salobres poco profundos, más finos, con sedimentos más gruesos de agua dulce. Una regresión final de los mares comenzó a finales de este período, y se mantuvieron más tiempo al oeste del Misisipi y al sur de los ríos Misuri, retrocediendo cada vez más hacia el suroeste en el Pensilvánico más tardío. Esta regresión continuó, también de forma oscilante, a lo largo del Pérmico.
Grandes Depósitos de Carbón. — La característica más llamativa del Pensilvánico o de las Medidas de Carbón en Norteamérica y Europa es el hecho de que [ p. 355 ] [ p. 356 ] contienen las mayores acumulaciones conocidas de carbón. Esto se ha reconocido desde hace mucho tiempo y llevó a los geólogos más antiguos a denominar a este período las Medidas de Carbón. Es cierto que mucho carbón se depositó posteriormente, y especialmente durante el Pérmico, el Jurásico, el Cretácico y el Cenozoico, pero en ningún otro momento se depositó tanto combustible valioso como durante el Pensilvánico. Los grandes yacimientos de carbón de China, según los últimos trabajos de los geólogos japoneses y chinos, son probablemente todos de la era Pérmica. Debido a la gran importancia de la naturaleza del carbón y su modo de formación para la humanidad, se les dedicará un capítulo especial, y otro describirá la flora carbonífera; en este capítulo presentaremos solo una descripción general de los principales eventos y características de la vida en la época de las Medidas de Carbón.
Mares epeíricos punteados; océanos gobernados. Depósitos de agua dulce gobernados transversalmente; zonas pantanosas carboníferas en negro sólido. Nótese que estas últimas se encuentran en áreas de los mares (1 = carbones parálicos) y en cuencas de depósitos de agua dulce (2 = carbones limnéticos).
Observe la desaparición de la geosíntesis apalache y la expansión de la depresión cordillerana meridional a través de México. El primer cambio profetiza el surgimiento de los Apalaches, ilustrado en la Lámina 32 (p. 425).
¶ Carácter y significado de los depósitos
En las Provincias Marítimas del este de Canadá, el Pensilvánico está bien desarrollado y suele presentar un espesor considerable. La célebre sección Joggins de Nueva Escocia tiene 4000 metros de profundidad y está compuesta íntegramente por depósitos continentales. La serie de Cabo Bretón tiene 3000 metros de espesor y el yacimiento de Pictou tiene un espesor similar. Los estratos de Riversdale y Harrington (con zonas marinas) y los estratos con vegetación («cornisas de helechos» de origen dulceacuícola) cerca de St. John, Nuevo Brunswick, también son de edad Pensilvánica. Es muy raro encontrar fósiles marinos en esta región, y los pocos que se han encontrado indican un período Pensilvánico temprano. En la Isla del Príncipe Eduardo, el Pérmico-Carbonífero presenta un espesor expuesto de más de 1800 metros y está compuesto por lutitas y areniscas rojizas blandas.
En la cuenca de los Apalaches al este del levantamiento de Cincinnati, y en el gran mar Interior Central al oeste de este eje y extendiéndose hacia Nebraska, Kansas, Oklahoma y el centro de Texas, las formaciones presentan alternancias de depósitos marinos con acumulaciones de carbón (véase Lám., pág. 355). Por lo tanto, fue en estas áreas donde el nivel del mar fue más oscilante, y aquí se encuentran los carbones explotables. En la cuenca Interior Central, los carbones están asociados con faunas marinas más normales y están intercalados con lutitas calcáreas y calizas; esta generalización se aplica principalmente al lado occidental del eje de Cincinnati y menos al lado oriental. En la cuenca de los Apalaches, la masa de estratos no solo es más gruesa, sino también más basta, y consiste, en general, en lutitas arenosas y areniscas, con las zonas marinas y calcáreas discretas o, localmente, incluso ausentes, desapareciendo las zonas marinas hacia el este. También aquí las acumulaciones de carbón son [ p. 357 ] más espesas, ya que los pantanos tenían una mayor extensión y estaban menos frecuentemente bajo la influencia del mar.
Los depósitos, esencialmente fangosos y arenosos, del Pérmico Pensilvaniano en el este de Kansas tienen un espesor conjunto de unos 1400 metros, que se adelgaza hacia Nebraska e Iowa, pero se engrosa considerablemente hacia el sur. Al sur, las lutitas oscuras Cherokee cambian por completo, transformándose cada vez más en una serie de areniscas y lutitas arenosas de gran espesor. Al sur y sureste, se extiende una zona montañosa de grandes dimensiones conocida como Llanoris, de la cual forma parte el levantamiento Sabine de Luisiana. Esta es la tierra de donde provienen los sedimentos, ya que Ozarkis y los ascendentes Arbuckles y Wichitas eran demasiado pequeños para haber proporcionado los grandes espesores de los depósitos Pensilvanianos de la zona centro-sur. Al oeste de Little Rock, Arkansas, hacia el sureste de Oklahoma, se encuentra la serie más gruesa de estratos Pensilvanianos conocida en el mundo, con una profundidad de entre 6.000 y 7.650 metros.
Aproximadamente 4500 metros de estos estratos son tan antiguos como las lutitas Cherokee, o incluso más antiguos, y debajo de ellos se encuentran otros estratos similares (Jackfork y Stanley) que alcanzan un espesor similar. Cabe añadir que en la porción basal de la serie Stanley existen de tres a cinco estratos de toba, cada uno con un espesor de entre 1,8 y 26 metros, lo que demuestra la existencia de volcanes activos en las cercanías. El espesor general a lo largo del lado sur del valle de Arkansas, según H. D. Miser, se sitúa entre 6000 y 7600 metros, de los cuales el 90 % es material clástico grueso. A medida que uno avanza hacia el norte y el oeste y se aleja de Llanoris, la mitad inferior de esta enorme pila, los escombros de las montañas erosionadas, se adelgaza muy rápidamente y se transforma en lodos oscuros e incluso en calizas de no gran espesor (lutitas Caney de hasta 1500 pies, calizas y lutitas Morrow-Wapanucka de hasta 800 pies, y el equivalente de estas en Texas, la serie Bendian de calizas y lutitas, de 400 a 4900 pies).
Aún no hay consenso entre los estratígrafos sobre la edad de la serie denominada en este libro Bendian. La razón de esta falta de consenso es la ausencia general de fósiles, y cuando los hay, los restos animales suelen ser de lutitas negras y, por lo tanto, de formas de larga extensión. Por lo tanto, no son diagnósticos para correlaciones detalladas, y aunque los restos vegetales son, con mucho, los más significativos, son escasos en cantidad y parecen carecer de la prueba [ p. 358 ] de edad geológica que tendrían si el Mississippiano americano hubiera tenido una secuencia larga y abundante de flora. Por lo tanto, dependemos principalmente de las relaciones de campo, pero desafortunadamente el área está muy alterada por plegamientos y fallas; también dependemos del principio de que una gran serie de elásticos indica nuevas montañas que han surgido hacia o al final de un período.
Después de escribir lo anterior, Charles W. Honess le mostró al autor una serie de fósiles que recolectó en la cima de la formación Jackfork. Estos son claramente de afinidad Morrow-Wapanucka. Por lo tanto, se sostiene que la serie Jackfork es equivalente a las lutitas superiores del Caney y que todas estas formaciones coinciden en edad con la serie Bendiana de Texas. Todas son más antiguas que el tipo habitual de formaciones del Pensilvánico.
En general, la serie es una alternancia de lutitas y areniscas, ya que los depósitos calcáreos de Kansas se adelgazan hacia el sur, mientras que las areniscas de Oklahoma se desvanecen hacia el norte. Además, la condición marina fosilífera de estos estratos en Kansas se desvanece gradualmente hacia Oklahoma, y la mayor parte de la serie superior se transforma en los conocidos estratos rojos de ese estado, Texas y el sur del país de las Grandes Llanuras (véase la lámina, pág. 355, fig. 4). Con la aparición de los depósitos rojos, no solo desaparecen los fósiles marinos, sino que aparecen estratos de gran espesor de sal de mesa y yeso. En el oeste de Texas, a 600 metros bajo la superficie, también hay abundante potasa. Al avanzar hacia el sur en Texas, la cantidad de yeso disminuye, los estratos rojos producen restos de anfibios y reptiles muy interesantes, y la época se sitúa hacia finales del Pensilvánico o Pérmico. De los párrafos anteriores se desprende que los mares se retiraron primero en el este y el norte, y veremos que las aguas del Pérmico, aún en curso, se desvanecen cada vez más hacia el suroeste. Estudie los mapas de las páginas 355 y 425.
Dado que el petróleo es de origen orgánico, y proviene principalmente de plantas, es natural que las Coal Measures también abunden en petróleo. En las zonas montañosas, esta sustancia volátil se ha disipado hace mucho tiempo mediante el plegamiento y la fracturación de los estratos del Pensilvania. En los valles de Ohio y Misisipi, el petróleo tampoco abunda, posiblemente porque estos mismos estratos se encuentran en la superficie, lo que permite que los gases y el petróleo se escapen a la atmósfera. Sin embargo, en los yacimientos petrolíferos del centro del continente de Kansas, Oklahoma y el centro-norte de Texas existen enormes riquezas de estos hidrocarburos. En Kansas, las reservas se encuentran principalmente en las profundidades del Misisipi, y en Oklahoma y Texas, a diversos niveles, en el Pensilvania. Para más detalles, véase el Capítulo XX.
En la región cordillerana, el registro es muy diferente al de la parte oriental del continente. En la zona de las Montañas Rocosas [ p. 359 ] y las Grandes Llanuras, dondequiera que se conozcan formaciones pensilvanianas, estas suelen estar formadas por aguas marinas normales y consisten principalmente en calizas y lutitas calcáreas, con areniscas locales. Rara vez se alterna esta condición con la producción de carbón, como ocurre en las zonas central y oriental del país. Sin embargo, se conocen yacimientos de carbón en muchos lugares del este de Nuevo México y Utah, así como en el oeste de Colorado, pero los carbones son delgados y tienen poco valor comercial. Se encuentran en la base de esta cordillera pensilvaniana y representan las condiciones iniciales de pantano antes de que la zona quedara completamente sumergida por los mares invasores. En general, se puede decir, por tanto, que el Pensilvánico de la región cordillerana está constituido principalmente por calizas y lutitas calcáreas, con pocas areniscas, contrastando en esto muy marcadamente con el Pensilvánico del este de Norteamérica.
A lo largo de toda la zona del Pacífico, desde el norte de California hasta la zona ártica de Alaska, las calizas y lutitas calcáreas del Pensilvánico y del Pérmico temprano se intercalan con abundante material ígneo extrusivo. El espesor en California no es inferior a 1400 metros, con un máximo de 3000 metros, mientras que en la región del río Copper de Alaska es de casi 2100 metros. Los depósitos calcáreos suelen abundar en fósiles no relacionados con los encontrados en otras partes de Norteamérica; pertenecen al Pacífico y, aparentemente, al norte del reino euroasiático, mientras que el registro de vida de los mares cordilleranos orientales corresponde a aguas del Pacífico más meridional y, al parecer, también del Caribe, y se asemeja más a las de Sudamérica; en general, se considera que constituyen la provincia norteamericana.
¶ La vida del período pensilvaniano
Floras terrestres cosmopolitas. — Hemos visto en capítulos anteriores que las combinaciones de plantas o floras no se conocen antes del Devónico Medio. Aunque su descripción se pospone para un capítulo posterior, cabe afirmar aquí que con el Pensilvánico, las plantas terrestres comenzaron a ser comunes en América, y que las floras de los pantanos eran entonces exuberantes, grandes y variadas. Además, estas floras, al igual que los animales terrestres, no solo eran muy parecidas en las diferentes tierras del hemisferio norte, sino que existía una marcada similitud incluso entre las floras de ambos hemisferios durante la mayor parte del Pensilvánico (véase la fig., pág. 360). En otras palabras, las floras, y en menor medida las faunas, eran cosmopolitas, [ p. 361 ] y su similitud se debía sin duda a los [ p. 360 ] climas uniformes y a la fácil migración a través del extenso continente de este a oeste, Eris. Su distribución se vio facilitada además por el hecho de que la mayoría de las plantas tenían esporas, o gérmenes reproductivos microscópicos, que podían ser ampliamente esparcidos por las corrientes de aire (véase lámina, pág. 377, figuras 4-6).
La flora del Misisipiense tardío, según David White, era pobre, restringida y atrofiada; sin embargo, de este conjunto poco prometedor surgió la sucesión del Pensilvánico. A principios del Pensilvánico (principios del Pottsvilliense Medio), la flora se había expandido y diferenciado en gran medida, con una rápida expansión posterior un poco más tarde (a través del Pottsvilliense hasta principios del Allegheniano). Aún más tarde (Conemaughan), la mayoría de los gigantescos lepidodendros desaparecieron, junto con una gran reducción de las plantas esporuladas. Hacia el final del Pensilvánico (Monongahelan), las plantas con semillas comenzaron a diferenciarse rápidamente y a desplazar a las formas esporuladas. Fue entonces cuando aparecieron las primeras plantas claramente cicáceas.
Insectos. — Según Handlirsch, la autoridad vienesa en insectos fósiles, no hay evidencia de que estos animales sean anteriores al Pensilvánico Inferior. Sin embargo, hay buenas razones para creer que pudieron haber surgido en el Devónico (véase lámina, pág. 363).
El Pensilvánico fue la época de los insectos gigantes, los más grandes jamás conocidos. El tamaño máximo lo alcanzaron los insectos del tipo libélula, uno de los cuales, hallado en las Medidas de Carbón de Bélgica, medía 73,5 cm de ancho de alas. De las cuatrocientas formas conocidas del Pensilvánico Inferior y Medio, todas menos una tenían una longitud de ala de más de 9,5 cm, mientras que más de veinte tenían una longitud de 10 cm, seis alcanzaron casi 20 cm y tres alcanzaron los 30 cm o más, con un promedio de 5 cm. En el Pérmico temprano también hubo formas grandes, pero poco después comenzó un declive en tamaño que continuó durante el Pérmico y el Triásico y culminó en el Jurásico temprano. En ningún otro período desde el Pensilvánico los insectos han alcanzado tanto tamaño, y su rápida disminución de tamaño después del Pensilvánico solo puede relacionarse con los climas más secos y fríos del Pérmico y el Triásico.
El Permsylvaniano bien merece el título de la Era de las Cucarachas, ya que se conocen más de ochocientas especies en rocas de este período (Lám., pág. 363, Figs. 3, 4). Eran principalmente carnívoras y, por lo general, grandes; algunas alcanzaban una longitud de 7,6 a 10 cm. Si bien ninguna especie era común en América y Europa, sus semejanzas son notables, lo que indica una fácil transición terrestre de un continente a otro.
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Actualmente se conocen alrededor de 1300 especies de insectos de los estratos del Pensilvánico y el Pérmico Inferior. Siguen siendo escasos en el Pensilvánico Inferior, pero son comunes en los tercios medio y superior del sistema. Las formas más antiguas, conocidas como Palseodictyoptera (170 tipos), fueron especialmente prevalentes en el Pensilvánico y todas se extinguieron durante el Pérmico (véase Lám., pág. 363, Figs. 1, 2). Eran, por regla general, de gran tamaño y estructura primitiva, y llevaban una vida anfibia, pasando su etapa más joven o larvaria en el agua. En general, no eran animales carnívoros, pero debido a sus potentes bocas masticadoras, se cree que se alimentaban de plantas y de materia animal inerte o muerta. Tenían cuatro alas rectas, todas iguales, que se proyectaban lateralmente como las de las libélulas modernas y no podían plegarse sobre el abdomen como en la mayoría de los insectos modernos. El tórax tenía tres grandes segmentos, seguidos de un abdomen largo y delgado, en el que los segmentos eran iguales y terminaban en dos largos cercos o apéndices conectados con los órganos respiratorios, como en las efímeras actuales. Sus ojos eran compuestos y sus antenas simples.
Estos insectos primarios dieron origen a varias cepas de transición, que a su vez se transformaron en los insectos modernos, como las libélulas (Odonata), las cucarachas (Blattoidea) y los saltamontes (Orthoptera).
Escorpiones y arañas. — En Pensilvania se encuentran escorpiones que, a pesar de su antigüedad, se parecen mucho a los de la época moderna. Junto a ellos, observamos muchas formas de animales arácnidos bastante robustos, con un cefalotórax (cabeza-tronco) distintivo y, por lo general, un abdomen grande, este último con cuatro a nueve segmentos; sin embargo, en ninguno de ellos se conocen hileras anales, u órganos para tejer telarañas (véase lámina, pág. 363, fig. 5). Aquellos con abdómenes más pequeños, y por lo tanto más cercanos a las arañas verdaderas, también se encuentran en las rocas de Pensilvania, pero son fósiles muy raros.
Los miriápodos (de mil patas) aparecen en el Devónico Inferior (antiguo rojo de Escocia) y abundan en la flora pensilvaniana de América. La especie promedio medía unos 5 cm de largo, pero en Mazon Creek, Illinois, vivía uno de unos 30 cm de largo y 1,9 cm de grosor. Todos tenían pares de patas dobles. La cabeza era grande y tenía grandes ojos laterales compuestos, algunos con mil lentes. Algunos eran anfibios, y otros parecen estar completamente adaptados a la tierra.
Caracoles terrestres. No hay evidencia de caracoles terrestres ni de respiración aérea hasta el Pensilvánico Medio. Dawson ha extraído la mayor cantidad de ejemplares de los huecos de tocones fósiles de árboles (Sigillaria) en South Joggins, Nueva Escocia. Todas las especies son pequeñas.
Almejas de agua dulce. — En muchas zonas carboníferas, en lutitas oscuras de grano muy fino, tanto en Norteamérica como, especialmente, en Europa occidental, se encuentran grandes cantidades de bivalvos pequeños y grandes (Carbonicola, Anthracomya y Naiadites), lo que sugiere conchas vivas de ríos y lagos (Unio, Anodonta, Dreissensia). Por lo tanto, es seguro que los ríos, al menos desde la época de Pensilvania, han estado repletos de alimento vivo para los peces.
Fig. 1, Stenodidva lobata, 2, Eubleptus danielsi, x 1 ⅓; 3, Eucænus ovalis; 4, Aphthoroblattina johnsoni, x ½; 5, Eophrynue prestwichii, x 1 ½. Figs. 1—4 after Handlirsch.
Vertebrados terrestres. — En los depósitos del Pensilvánico existe abundante evidencia de la presencia de numerosos [ p. 364 ] tipos de [ p. 363 ] anfibios (cuarenta y seis géneros) y sus huesos se vuelven cada vez más abundantes en los estratos de épocas posteriores, como se describe en el Capítulo XXX. Los anfibios son más comunes en el Pensilvánico, y su origen se remonta al menos al Devónico Medio. Los restos de reptiles, por otro lado, que dominaron la tierra durante el Pérmico, aparecen primero en el Pensilvánico Superior (véanse las figuras, págs. 407 y 413).
En Linton, Ohio, se encuentra el carbón de Freeport de la serie Allegheniana, y bajo este carbón húmico se encuentra un delgado depósito local de carbón de canal. Este es el primer material depositado en una charca abierta de agua dulce en un extenso pantano donde la flora carbonífera creció y se acumuló. En el carbón de canal se ha encontrado una abundancia de peces ganoides y más de cincuenta especies de anfibios carnívoros (Stegocephalia). Miden entre 15 y 3 metros de longitud, y casi todos se conocen solo en este lugar: un pequeño atisbo de lo que debió haber sido una fauna anfibia muy variada y prolífica. Curiosamente, casi no se conserva ninguna otra vida animal. (Véase la fig., pág. 360).
La variada fauna de anfibios de los pantanos de carbón, resumida por Moodie, contiene representantes de no menos de siete órdenes, diecinueve familias, cuarenta y seis géneros y ochenta y ocho especies. Por lo tanto, se consideran un grupo muy variado de animales terrestres, cuyo tamaño varía desde menos de 5 cm hasta el de un caimán adulto de Florida. Sin embargo, la mayoría eran pequeñas criaturas emparentadas con las salamandras actuales, pero al ser más primitivas, se les conoce como branquiosaurios y microsaurios. Eran animales bastante perezosos que vivían cerca o dentro del agua, como lo indica el conocido estado larvario de los branquiosaurios. Estaban más o menos protegidos de sus enemigos por una armadura corporal externa, por lo que también se les conoce como estegocéfalos (del griego que significa «cubierta» y «cabeza») para distinguirlos de las salamandras. Tuvieron su mejor momento en el Pensilvánico, y su evolución posterior se analizará en el capítulo sobre el período Penman.
Vida marina. — La vida marina invertebrada de la época de Pensilvania no solo era prolífica, sino también muy variada. Además, era cosmopolita, y las faunas de Coal Measures eran muy similares en todas partes. En Kansas se conocen cerca de 400 especies de invertebrados; solo de formas con concha hay 234, divididas de la siguiente manera: braquiópodos 46, bivalvos 111, gasterópodos 51 y cefalópodos 26. Los animales con concha más comunes eran los braquiópodos espinosos (Productris). Sin embargo, casi toda esta vida cosmopolita desapareció antes del final del Paleozoico. (Véase la lámina, pág. 365).
Los braquiópodos son los fósiles comunes del Pensilvánico en este país, pero los bivalvos los estaban reemplazando cada vez más. El mismo cambio faunístico también se produjo en el [ p. 366 ] norte de Europa, pero en la región mediterránea (llamada Tetis), que se extiende desde Sicilia hasta la India, las aguas aún estaban repletas de braquiópodos hasta el Pérmico. Mientras los braquiópodos desaparecían, los cefalópodos con concha de las poblaciones de goniátidos y ammónidos se transformaban rápidamente en diversas formas características del Pérmico (véase la figura a continuación).
Fig. 1, Triticites secalicus x 2; 2, same cut through center, x 8; 3, Chonetes mesolobus; 4, C, verneulianus, x 2; 5-7, dorsal and ventral valves, and dorsal interior of Productus nebraskaensis; 8, 9, P. punctuatus x 10, P. semireticulatus; 11, P. com, x I; 12, Spirifer cameratus, x I; 13, AnibwxBlia planooonttexa, x 2; 14, Composita subtilita, x 15, Mustedia mormoni; 16, Dielasma bovidens; 17, Pseudomonotis hawni, x I; 18, Myalina subquadraia, x 19, Allorisma suhqmdrToium, x 20, Schizodm harii; 21, Leda. heSistriata, x 3; 22, Euphemus carbonimus 11 . Soleniscus fusiformis; 24. Worthenia tabulata; 25, Phillipsia
Fusulínidos. — Entre los animales diminutos y de baja organización, poco se ha dicho aún sobre los protozoos, cuya organización individual reside en una sola célula y que representan la primera forma de vida animal. Estos protozoos son diminutos glóbulos de protoplasma fluido, desnudos o con concha, con una esfera central más sólida conocida como núcleo, que es la verdadera sede de la energía vital. A veces viven solos, pero más comúnmente se agrupan en colonias. Se conocen como fósiles desde el Cámbrico Medio, pero no fueron formadores de rocas hasta finales del Misisipiense. Las formas con capas calcáreas se conocen como fusulínidos, nombre que hace referencia a las numerosas perforaciones en la concha. De estos, en el Pensilvánico y el Pérmico temprano, los fusulínidos (que significa forma fusiforme; las colonias parecen granos de trigo) abundaban en los fondos marinos y a menudo eran formadores de piedra caliza (Lám., pág. 365, Figs. 1, 2). Se conocen en casi todas partes del hemisferio norte donde existen depósitos del Pensilván. Incluso en el extremo norte de Spitzbergen, por encima de los 76° de latitud norte, sus fósiles aún son abundantes. Foraminíferos coloniales similares viven actualmente solo en los fondos marinos de aguas cálidas y en los arrecifes de coral.
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¶ Las montañas del tiempo de Pensilvania
Alpes Paleozoicos de Europa. — Los períodos ilisisipiano tardío y pensilvaniano fueron épocas de marcado movimiento cortical, lo que resultó en cambios de gran alcance en la distribución de la tierra y el mar. En Europa central y occidental, los movimientos comenzaron poco después del final del tiempo Culm, se reanudaron en el Carbonífero Superior y de nuevo en el Pérmico. En el corazón de Europa surgió una poderosa cadena de montañas plegadas, los Alpes Paleozoicos de Europa, cuyos tocones de rocas masivas pueden verse en Alemania, Francia, Bélgica, Inglaterra e Irlanda hoy en día (véase el mapa, pág. 352; su distribución general se muestra en la Fig., pág. 387, de la Parte I). Las cordilleras occidentales que se extienden desde Irlanda a través de Gales y el sur de Inglaterra (el sistema Mendip) hasta la meseta central de Francia, Suess las denominó Montañas Armóricas; Las cordilleras orientales que se extienden desde el sur de Francia, a través de los Vosgos y la Selva Negra, hasta la Selva de Turingia, el Harz, las Fichtelgebirge, Bohemia y los Sudetes, y posiblemente incluso más al este, las denomina Alpes Variscianos. También surgieron montañas en los Pirineos, la Meseta Española, Córcega, Cerdeña y los Alpes. El plegamiento de los Urales también comenzó a finales del Carbonífero y alcanzó su punto culminante en el Pérmico. Incluso en Armenia, Asia central y oriental (Altái, Tianshang, etc.), Sudáfrica, Australia y los Andes, se pueden seguir las huellas de los movimientos de formación de montañas de esta época (véase la Fig., pág. 368).
D. N. Wadia afirma que a finales de la época pensilvaniana hubo en la región del Himalaya «una gran revolución en la geografía física de la India», y que esta orogenia borró por un tiempo el mar de Tetis.
Intrusivas. — Junto con estas dislocaciones surgieron enormes masas de rocas eruptivas, especialmente granito en stocks y batilitos, acompañado de pórfidos de diversos tipos. Las rocas graníticas del Harz, el bosque de Tréveris, los Montes Metálicos de Sajonia, los Vosgos y otras regiones son del Carbonífero. Fuera de Alemania, las intrusiones de granito (principalmente lacolítico) y otras rocas eruptivas desempeñaron un papel importante en el Carbonífero; por ejemplo, en Bretaña, Cornualles, Escocia y el sur de Noruega.
Las Montañas Emergentes de Norteamérica. — Así como surgieron altas montañas en Europa occidental poco después del final del Carbonífero Inferior (Culminiano o Dinaniano), surgieron otras similares en América a finales del Misisipiano. En el capítulo sobre este último período se describió el auge de las montañas en Alabama, Arkansas y Oklahoma, así como en otras zonas del este de Canadá. A continuación, rastrearemos los nuevos auges de estas zonas durante el Pensilvánico.
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La antigua tierra de los Llanos de Luisiana y Texas se encontraba en movimiento. Según McCoy, a principios del Pensilvaniano (finales de la serie Bendiana) y posteriormente en este período (época Cherokee). Hacia finales del Pensilvaniano Medio (Cañón), surgieron las Montañas Arbuckle de Oklahoma, y al final del período, las Wichitas, más al oeste, en el mismo estado. Estos movimientos son equivalentes a los hercinianos de Europa.
Los depósitos gruesos y gruesos del Pensilvánico tardío y el Pérmico en Nuevo México, Colorado y Wyoming, conocidos como lechos rojos, han sido interpretados recientemente por Lee como los escombros arrastrados desde una zona recién formada al este de ellos. Estas montañas, las ancestrales Rocosas del sur, también fueron la fuente de la mayoría de los lechos rojos del centro de Texas y Oklahoma, una región que, sin embargo, en la época [ p. 369 ] del Pensilvánico obtenía sus sedimentos del sureste de Llanoris. Esta orogenia cambió por completo la geografía de la zona de las Montañas Rocosas del sur, y a ambos lados de estas montañas se extendían diferentes vías marítimas con faunas diversas.
A lo largo de la frontera del Pacífico, las formaciones marinas de Pensilvania están intercaladas con mucho material ígneo extrusivo, lo que da testimonio de una abundancia de volcanes desde el norte de California hasta el norte de Alaska, y estos aparentemente muestran que aquí también se estaban formando montañas.
La región de Nuevo Brunswick y Nueva Escocia del área acadiana es excelente para ilustrar, en depósitos marinos y continentales intermontanos, una serie sucesiva de elevaciones. Aquí se pueden estudiar dos movimientos que dieron origen a vías marítimas intermontanas y cuatro registrados en depósitos de valles de agua dulce. El primer movimiento, hacia finales del Devónico, solo dejó entrar el mar parcialmente (serie Horton-Albert); luego vino la segunda orogenia, que trajo consigo el mar de Windsor a finales del Misisipiense. Este período concluyó con una tercera etapa de formación de montañas, que borró en el Académico casi todas las vías marítimas. En el Pensilvánico, el cuarto movimiento se produjo a principios del Westfaliano, y el quinto después de esta época. El sexto es del Pérmico.
Bell, en sus estudios de la región acadiana, nos indica que en el Misisipiense temprano se depositaron unos 1040 metros de depósitos gruesos de agua dulce (Horton-Albert). Posteriormente, se produjo el primero de cuatro movimientos del Carbonífero. Vías marítimas limitadas penetraron entre las montañas y depositaron unos 600 metros de formaciones del Misisipiense tardío (Windsor). En el Misisipiense más tardío, se produjo un segundo período de formación montañosa, que parece haber sido el más intenso de los cuatro. Los depósitos continentales subsiguientes, del Pensilvánico, en su carácter superpuesto y transgresivo, muestran una discordancia más o menos angular bajo su superficie. Los primeros son los conglomerados del sur de Nuevo Brunswick, seguidos por la serie carbonífera del Bajo Westfalia de Nueva Glasgow, las cornisas de helechos de San Juan y, en parte, la arenisca de molino de la zona de Sídney y la Isla del Príncipe Eduardo, que en conjunto alcanzan un espesor de más de 1520 metros. A continuación, se produjo el tercer movimiento erogénico, del Westfaliano Medio, que dio lugar a los conglomerados de las áreas de Joggins, Parrsboro y Nueva Glasgow, y a la serie carbonífera del Westfaliano Tardío de la cuenca de Joggins, con un espesor total de más de 6800 pies. Finalmente, se produjo la última de las cuatro deformaciones carboníferas, del post-Westfaliano. Le siguió la sedimentación de los conglomerados más recientes del área de Joggins y la serie carbonífera del Estefaniano Inferior de Sídney, cuyo espesor no es inferior a 2100 pies (6000 pies en la Isla del Príncipe Eduardo). Finalmente, en el Pérmico, se produjo otra deformación, ya que ninguno de los estratos carboníferos conserva su disposición original de sedimentación.
¶ Clima
Anteriormente se ha afirmado que la flora del Mississippian tardío era empobrecida, restringida y atrofiada, mientras que la del Pennsylvanian inferior era mucho más amplia y diferenciada, [ p. 370 ] lo que llevó a White a concluir que se había producido una «mejora climática inconfundible».
En este sentido, no está de más señalar que Taff, en 1910, informó del hallazgo en las lutitas del Caney, al sureste de Oklahoma (cerca de Talihina), de calizas acanaladas y estriadas, y bloques erráticos de hasta 15 metros de diámetro. Woodworth atribuye las marcas en estas piedras a movimientos internos de la roca que acompañan al fallamiento de los estratos. Sin embargo, coincide con Taff en que la distribución de los bloques, además de la naturaleza de sus superficies estriadas, requiere transporte por hielo. Además, en la época del Caney, el clima era lo suficientemente frío como para permitir la presencia de hielo flotante en masas de agua continentales y también en el mar en latitudes medias (1912). A estas opiniones se puede añadir otra de Ulrich, quien también concluyó que estos bloques erráticos del Caney deben su transporte al denso hielo costero (1920). Esto ocurrió en la época más temprana de Pensilvania, cuando Llanoris tenía altas montañas.
A partir de este clima más frío de los primeros tiempos del Pensilvánico, los de épocas posteriores se volvieron rápidamente más cálidos, uniformes y húmedos. Grandes pantanos a nivel del mar en muchas tierras del hemisferio norte almacenaban enormes cantidades de carbón —carbono extraído de la atmósfera [ p. 371 ] y del agua— y cantidades aún mayores de dióxido de carbono se almacenaban en las calizas de los mares y océanos. Prueba de un clima templado se encuentra en la exuberante flora carbonífera, que carece de cualquier evidencia de una temporada de no crecimiento, es decir, los troncos no presentan crecimiento ni anillos anuales hasta cerca del final del Pensilvánico; en la profusión y el gran tamaño de los insectos; en la amplia distribución de los fusulínidos; y en la presencia de arrecifes de coral en Spitzbergen (Fig., pág. 370). Con el surgimiento de los Alpes europeos, la flora experimentó cambios, y estos cambios fueron más marcados en ese continente que en América, ya que las floras y los insectos del Pérmico temprano en los Estados Unidos todavía indican un clima desprovisto de inviernos, aunque el aire era más seco y los lechos rojos y los depósitos de yeso apuntaban más bien a un clima semiárido.
La semiaridez del Pérmico temprano comienza a manifestarse a finales del Pensilvánico Medio (Conemaughan), cuando las plantas esporuladas se redujeron considerablemente y aparecen por primera vez los estratos rosados que indican «temporadas secas cortas» y un clima aún libre de heladas. El mismo clima se mantuvo en el Pensilvánico Superior, y las plantas con semillas comenzaron a expandirse rápidamente, junto con la primera introducción de cicadas. Poco después del Pérmico temprano, se produjo una marcada reducción del clima, lo que condujo al desarrollo en el hemisferio sur de la flora de clima frío, que se describirá en el capítulo dedicado a ese período.
¶ Minerales de hierro y días de fuego de las medidas del carbón
Minerales de hierro. — En lugares donde abundan los yacimientos de carbón, rara vez se ven rocas rojas o amarillas. El color es generalmente gris a verdoso claro, o incluso blanquecino, en las areniscas, mientras que las lutitas, aunque pueden ser verdosas a negras por encima de los yacimientos de carbón, suelen ser arcillas más o menos blancas por debajo. Esta falta de fuertes colores rojo y amarillo, que se producen en las rocas por el óxido férrico (hematita y limonita), se debe a que, en presencia de materia orgánica, ya sea en los carbones al depositarse o en las soluciones que descienden de ellos, el hierro férrico se reduce a ferroso y luego se une con dióxido de carbono para formar carbonato ferroso. Este último no es un agente colorante y, por este cambio, cuyo aspecto químico se ha analizado previamente (Parte I, página 172), los estratos se decoloran, excepto en los casos en que pueden ser grises a negros debido al material carbonoso incluido. Como se muestra en [ p. 372 ] las páginas 172 y 181 de la Parte I. El carbonato ferroso así formado, al ser, al igual que el carbonato de cal, soluble en agua con dióxido de carbono, puede eliminarse en solución, lixiviarse y concentrarse en otro lugar. Al pasar a cuerpos de agua estancada poco profundos, el dióxido de carbono podría escapar, el hierro podría reoxidarse con la ayuda de las bacterias del hierro y precipitar como óxido férrico hidratado (limonita), formando el llamado mineral de hierro desmineralizado. Sin embargo, en presencia de abundante materia orgánica, como la que poseían los pantanos y ciénagas del Carbonífero, se impidió esta reoxidación y el hierro se concentró y depositó como carbonato ferroso. En ocasiones, el mineral de hierro se mezclaba con mayor o menor cantidad de arcilla procedente de aguas fangosas, y esta variedad se conoce como piedra de hierro diurna; en otros casos, se mezclaba con turba negra, en pantanos con abundante vegetación, formando el valioso mineral de banda negra, que se encuentra en Ohio y Pensilvania.
Estos minerales de hierro se encuentran en capas de hasta 15 metros de espesor, aunque suelen ser inferiores a 1,2 metros y, al igual que las capas de carbón, pueden repetirse muchas veces en una sección. También suelen estar subyacidos por arcillas refractarias, o las concreciones de piedra ferrosa se encuentran en las arcillas.
Arcillas refractarias. — Las arcillas refractarias, cuando están impuras, son más o menos arenosas, pero suelen ser aluminosas. El tipo aluminoso es la auténtica arcilla refractaria, y se llama así porque es capaz de resistir el calor a un alto grado y se usa mucho para fabricar ladrillos refractarios para revestir el interior de los altos hornos. Las arcillas blancas más puras se utilizan para la fabricación de cerámica y tejas. La pureza de estas arcillas blancas se debe a la presencia de ácido carbónico en las aguas de deposición, que elimina el hierro y también las partículas de feldespato que descompone. Cuando aún queda algo de feldespato, que proporciona sosa, potasa o cal como fundentes, las arcillas son fusibles y no son buenas arcillas refractarias.
¶ Lectura colateral
J. W. Beede, Invertebrados Carboníferos. Servicio Geológico Universitario de Kansas, vol. 6, 1900, págs. 1-187.
J. W. Beede, A. F. Rogers y E. H. Sellards. Estudios de fauna y flora de Coal Measures. Ibii, Vol. 9, 1908, págs. 315-480.
H. Hinds, F. C. Greene y G. H. Girty, La estratigrafía de la serie Pensilvánica en Misuri. Oficina de Geología y Minas de Misuri, 2.ª serie, Volumen 13, 1915.
K. F. Mather, La fauna del grupo Morrow de Arkansas y Oklahoma.
Boletín de los Laboratorios Científicos de la Universidad Denison, Vol. 18, 1915, págs. 59-284.
L. F. Noble, Una sección de las formaciones paleozoicas del Gran Cañón en el sendero Bass. Servicio Geológico de Estados Unidos, Documento Profesional 131-B, 1922.
F. B. Plummer y R. C. Moore, Estadiografía de las formaciones pensilvanianas del centro-norte de Texas. Universidad de Texas, Boletín 2132, 1921.
D. White, Deposición del Pottsville de los Apalaches. Boletín de la Sociedad Geológica de América, vol. 15, 1904, págs. 267-282.
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