El océano Paleo-Tetis es un antiguo océano del Paleozoico situado entre el supercontinente Gondwana y Euramérica. Se comenzó a formar a finales del Ordovícico, hace uno 450 millones de años, reemplazando al antiguo océano Proto-Tetis. Desapareció a finales del Triásico, hace unos 200 millones de años, siendo reemplazado por el océano Tetis.
El océano Paleo-Tetis se comenzó a formar a fines del Ordovícico cuando una dislocación separa de Gondwana dos pequeños fragmentos, las denominadas Tierras Húnicas. Estas se dividen en la Húnica Europea, hoy la corteza terrestre bajo parte de Europa central (llamada Armórica) y de la península ibérica, y la Húnica Asiática, hoy la corteza de China y partes del este de Asia Central. Estos fragmentos comienzan a avanzar hacia el norte, en dirección a Euramérica. Durante este proceso, el océano Rheico comienza a desaparecer entre Euramérica y las Tierras Húnicas. En el Devónico, la parte oriental del océano Paleo-Tetis se abre, cuando los microcontinentes de China del Norte y China del Sur se desplazan hacia el norte. Esto provocó el decrecimiento del océano Proto-Tetis, un precursor de Paleo-Tetis, hasta el Carbonífero tardío, cuando China del Norte colisionó con Siberia.
Sin embargo, a fines del Devónico, una zona de subducción formada al sur de las Tierras Húnicas, comenzó a subducir la corteza oceánica del Paleo-Tetis. Gondwana se desplaza hacia el norte, un proceso mediante el cual la parte occidental del océano Paleo-Tetis se cerraría. En el Carbonífero se produjo la colisión continental entre Euramérica y las Tierras Húnicas. En Norteamérica a esto se le denomina Orogenia apalache, mientras que en Europa es la Orogenia hercínica. El océano Rheico desaparece por completo y en el oeste se cierra el Paleo-Tetis.
A fines del Pérmico, la pequeña y alargada placa de Cimmeria (hoy la corteza de Turquía, Irán, Tíbet y partes de Asia sudoriental) se separó de Gondwana (que en este momento forma parte de Pangea). Al sur del continente Cimeria se comienza a formar un nuevo océano, el Tetis. A finales del Triásico, todo lo que queda del océano Paleo-Tetis fue un estrecho canal marítimo. En el Jurásico Inferior, como parte de la Orogenia Alpina, la corteza oceánica del Paleo-Tetis es subducida bajo la placa Cimmeria, cerrando el océano del oeste a este. En la actualidad podría quedar un último vestigio del océano Paleo-Tetis bajo el mar Negro.
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