Laurentia o Cratón de América del Norte es un gran cratón continental que forma el núcleo geológico antiguo de América del Norte . Muchas veces en su pasado, Laurentia ha sido un continente separado , como lo es ahora en la forma de América del Norte, aunque originalmente también incluía las áreas cratónicas de Groenlandia y el Terrane de las Hébridas en el noroeste de Escocia . Durante otras épocas de su pasado, Laurentia ha sido parte de continentes y supercontinentes más grandes y consta de muchos terranes más pequeños reunidos en una red de cinturones orogénicos del Proterozoico temprano . Pequeños microcontinentes e islas oceánicas chocaron y se suturaron con el cada vez mayor Laurentia, y juntos formaron el cratón precámbrico estable que se ve hoy. [1] [2] [3]
El cratón recibe su nombre del Escudo Laurentino , a través de los Montes Laurentinos , que recibieron su nombre del río San Lorenzo , llamado así en honor a San Lorenzo de Roma. [4]
En el este y centro de Canadá, gran parte del cratón estable está expuesto en la superficie como el Escudo Canadiense , un área de roca precámbrica que cubre más de un millón de millas cuadradas. Esto incluye algunas de las rocas más antiguas de la Tierra, como la roca Arcaica del Gneis Acasta , que tiene 4.04 mil millones de años ( Ga ), y el Complejo Gneis Istaq de Groenlandia, que tiene 3.8 Ga. [5] Cuando se consideran las extensiones del subsuelo, el término más amplio Escudo Laurentiano es más común, sobre todo porque grandes partes de la estructura se extienden fuera de Canadá. En los Estados Unidos, el lecho rocoso del cratón está cubierto de rocas sedimentarias en la amplia plataforma interior en las regiones del Medio Oeste y las Grandes Llanuras y está expuesto solo en el norte de Minnesota, Wisconsin, los Adirondacks de Nueva York y la Península Superior de Michigan . [6] La secuencia de rocas sedimentarias varía desde unos 1.000 m hasta más de 6.100 m (3.500–20.000 pies) de espesor. Las rocas cratónicas son metamórficas o ígneas con las capas sedimentarias suprayacentes compuestas principalmente de calizas , areniscas y pizarras . [7] Estas rocas sedimentarias se depositaron en gran parte hace 650–290 Ma. [8]
El lecho rocoso más antiguo, asignado a las provincias de Slave , Rae , Hearne , Wyoming , Superior y Nain , del Arcaico , se encuentra en los dos tercios septentrionales de Laurentia. Durante el Proterozoico temprano, estaban cubiertos por sedimentos, la mayoría de los cuales ahora han sido erosionados. [1]
Groenlandia es parte de Laurentia. La isla está separada de América del Norte por el estrecho de Nares , pero se trata de una formación erosiva del Pleistoceno . El estrecho está cubierto de corteza continental y no muestra indicios de un evento térmico o tectónico marítimo. [9] [10] Groenlandia está compuesta principalmente de corteza de la era Arcaica a Proterozoica, con formaciones de plataforma del Paleoceno inferior en su margen norte y formaciones del Devónico al Paleógeno en sus márgenes occidental y oriental. Los márgenes oriental y norte fueron muy deformados durante la orogenia caledonia . [11] [10]
El cinturón de rocas verdes de Isua , en el oeste de Groenlandia, conserva una corteza oceánica que contiene complejos de diques laminares . Estos proporcionan evidencia a los geólogos de que hace 3,8 millones de años existían dorsales oceánicas . El cinturón de oro de Abitibi, en la provincia Superior, es el cinturón de rocas verdes más grande del Escudo Canadiense. [12]
Laurentia se formó por primera vez a partir de seis o siete grandes fragmentos de corteza arcaica hace entre 2,0 y 1,8 mil millones de años. [3] [13] El ensamblaje comenzó cuando el cratón Slave chocó con el cratón Rae-Hearne, y el cratón Rae-Hearne chocó poco después con el cratón Superior. Estos luego se fusionaron con varios fragmentos más pequeños de corteza arcaica, incluidos los bloques Wyoming, Medicine Hat, Sask, Marshfield y Nain. Esta serie de colisiones levantó las montañas del cinturón orogénico Trans-Hudson , que probablemente eran similares a los Himalayas modernos , [3] y el orógeno Wopmay del noroeste de Canadá. [14] Durante el ensamblaje del núcleo de Laurentia, se depositó una formación de hierro bandeado en Michigan, Minnesota y Labrador. [15]
El núcleo resultante de Laurentia estaba compuesto principalmente por una corteza arcaica retrabajada, pero con algo de corteza juvenil en forma de cinturones de arco volcánico . La corteza juvenil es una corteza formada a partir de magma recién extraído del manto de la Tierra en lugar de reciclada a partir de rocas de la corteza más antiguas. [3] La intensa formación de montañas de la orogenia Trans-Hudson formó raíces gruesas y estables debajo del cratón, [3] posiblemente mediante un proceso de "amasamiento" que permitió que el material de baja densidad se moviera hacia arriba y el material de alta densidad hacia abajo. [16]
Durante los siguientes 900 millones de años, Laurentia creció por la acreción de arcos de islas y otra corteza juvenil y fragmentos ocasionales de corteza más antigua (como el bloque Mojave). Esta acreción ocurrió a lo largo del margen sureste de Laurentia, donde había un límite de placa convergente de larga duración . Los principales episodios de acreción incluyeron la orogenia Yavapai de 1,71 a 1,68 Gya, que soldó la provincia Yavapai de 1,8 a 1,7 Gya a Laurentia; la orogenia Mazatzal de 1,65 a 1,60 Gya, que acrecionó la provincia Mazatzal de 1,71 a 1,65 Gya; [3] la orogenia Picuris de 1,49 a 1,45 Gya, [17] que puede haber soldado la provincia de granito-riolita de 1,50 a 1,30 Gya a Laurentia; y la orogenia Grenville de 1,30 a 0,95 Gya, que acrecionó la provincia Llano-Grenville de 1,30 a 1,00 Gya a Laurentia.
La orogenia de Picuris , en particular, se caracterizó por la intrusión de grandes volúmenes de magma granitoide en la corteza juvenil, lo que ayudó a madurar la corteza y unirla. El retroceso de la losa a 1,70 y 1,65 Gya depositó capas características de cuarcita - riolita en el margen sur del cratón. Este largo episodio de acreción duplicó el tamaño de Laurentia pero produjo un cratón sustentado por una litosfera del manto relativamente débil, hidratada y fértil (madura para la extracción de magma). [3] La subducción bajo el margen sureste del continente probablemente causó el enriquecimiento del manto litosférico debajo de los cinturones orogénicos de la provincia de Grenville . [18] Alrededor de 1,1 Gya, el centro del cratón casi se rompió a lo largo del Sistema de Rift del Medio Continente . Esto produjo el Supergrupo Keweenawan , cuyos basaltos de inundación son ricos en mineral de cobre. [19]
Laurentia se formó en un mundo tectónicamente activo. [20] [3] Se cree que la subducción bajo el margen sureste del continente contribuyó a la formación de Rodinia . [18] [21] [22] Según la hipótesis SWEAT (Sudoeste de los Estados Unidos y Antártida Oriental) , Laurentia se convirtió en el núcleo del supercontinente . Se rotó aproximadamente 90 grados en el sentido de las agujas del reloj en comparación con su orientación moderna, con la Antártida Oriental y Australia al norte (lo que ahora es el oeste), Siberia al este (norte actual), Báltica y Amazonia al sur (este actual) y Congo al suroeste (sureste actual). El orógeno de Grenville se extendió a lo largo de todo el margen suroeste (sureste actual) de Laurentia, donde había colisionado con Congo, Amazonia y Báltica. Laurentia se encontraba a lo largo del ecuador. [23]
Evidencias recientes sugieren que Sudamérica y África nunca se unieron por completo a Rodinia, aunque estaban ubicadas muy cerca de ella. Reconstrucciones más recientes ubican a Laurentia más cerca de su orientación actual, con la Antártida Oriental y Australia al oeste, el sur de China al noroeste, el Báltico al este y la Amazonia y el Río de la Plata al sur. [24]
La ruptura de Rodinia comenzó hace 780 Ma, cuando numerosos enjambres de diques máficos se emplazaron en el oeste de Laurentia. [25] Las primeras etapas de la ruptura produjeron el Supergrupo del Cinturón , que tiene más de 12 kilómetros (7,5 mi) de espesor. [26] Hacia 750 Ma la ruptura estaba casi completa, y Gondwana (compuesta por la mayoría de los continentes del sur de la actualidad) se había alejado de Laurentia, que quedó aislada cerca del ecuador. [25] La ruptura de Rodinia puede haber desencadenado un episodio de severas edades de hielo (la hipótesis de la Tierra Bola de Nieve ). [24]
Hay algunas evidencias de que los fragmentos de Rodinia se juntaron en otro supercontinente de corta duración, Pannotia , al final del Proterozoico. Este continente se volvió a separar casi de inmediato, y Laurentia se separó de Sudamérica alrededor de 565 Ma para volver a convertirse en un continente aislado cerca del ecuador, separado de Gondwana por el océano Jápeto occidental . En algún momento del Cámbrico temprano , alrededor de 530 Ma, Argentina se separó de Laurentia y se unió a Gondwana. [28]
La ruptura de Pannotia produjo seis continentes principales: Laurentia, Baltica, Kazakhstania, Siberia, China y Gondwana. [29] Laurentia permaneció como un continente independiente hasta el Silúrico medio . [10] Durante el Ordovícico temprano y medio , varios arcos volcánicos colisionaron con Laurentia a lo largo de lo que ahora es la costa atlántica de América del Norte. Esto causó un episodio de formación de montañas llamado orogenia tacónica . [30] A medida que las montañas levantadas por la orogenia tacónica se erosionaron posteriormente, produjeron el inmenso Delta de Queenston , registrado en las rocas de la Formación Queenston . [29] También hubo una actividad volcánica violenta, incluida la erupción que produjo el lecho de ceniza Millburg/Big Bentonite. Aproximadamente 1140 kilómetros cúbicos (270 millas cúbicas) de ceniza estallaron en este evento. Sin embargo, esto no parece haber desencadenado ninguna extinción masiva. [31] [32]
A lo largo del Paleozoico temprano, Laurentia se caracterizó por un interior tectónicamente estable inundado por los mares, con cinturones orogénicos marginales . [29] Una característica importante fue el Arco Transcontinental, que se extendía al suroeste desde las tierras bajas del Escudo Canadiense. El escudo y el arco eran las únicas partes del continente que estaban por encima del agua durante gran parte del Paleozoico temprano. [33] Hubo dos transgresiones marinas importantes (episodios de inundación continental) durante el Paleozoico temprano, el Sauk y el Tippecanoe. Durante este tiempo, la Cordillera Occidental fue un margen pasivo . [29] Las rocas sedimentarias que se depositaron sobre el complejo del basamento se formaron en un entorno de aguas marinas y fluviales tranquilas. El cratón estaba cubierto por un mar epicontinental o epicratónico tropical poco profundo y cálido (que significa literalmente "sobre el cratón") que tenía profundidades máximas de solo unos 60 m (200 pies) en el borde de la plataforma . [34]
La posición del ecuador durante la época del Ordovícico Tardío ( c. 458 – c. 444 Ma) en Laurentia se ha determinado a través de extensos registros de lechos de conchas. [35] La inundación del continente que ocurrió durante el Ordovícico proporcionó las aguas cálidas y poco profundas para el éxito de la vida marina y, por lo tanto, un aumento en las conchas carbonatadas de los mariscos. Hoy en día, los lechos están compuestos de conchas fosilizadas o facies de Thalassinoides con lechos masivos y conchas sueltas o lechos de conchas de braquiópodos no amalgamados. [35] Estos lechos implican la presencia de un cinturón climático ecuatorial que estaba libre de huracanes y que se encontraba dentro de los 10° del ecuador. [35] Esta conclusión ecológica coincide con los hallazgos paleomagnéticos anteriores que confirman esta ubicación ecuatorial. [35]
A finales del Cámbrico, hace unos 490 millones de años, Avalonia se separó de Gondwana. A finales del Ordovícico, Avalonia se había fusionado con Baltica, y las dos se fusionaron para formar Laurentia a finales del Silúrico (hace unos 420 millones de años) [30] en la orogenia caledoniana . Esto produjo el continente de Laurussia. [30] [10]
Durante este tiempo, varios fragmentos continentales pequeños se fusionaron con otros márgenes del cratón. Estos incluyeron la vertiente norte de Alaska, que se fusionó durante el Devónico temprano . [36] Varios fragmentos pequeños de corteza se acrecentaron desde el Devónico tardío hasta el Mesozoico para formar la Cordillera Occidental. [37]
La Cordillera Occidental se convirtió en un margen de placa convergente durante el Ordovícico, y el Arco Transcontinental quedó sumergido, para luego reaparecer en el Devónico. [38] El Devónico también vio la deposición de la pizarra de Chattanooga [39] y la orogenia Antler en la Cordillera Occidental. [40]
Durante el Carbonífero y el Pérmico , Laurussia se fusionó con Gondwana para formar Pangea . La orogenia Alleghaniana resultante creó las montañas Pangean centrales . [41] [42] [10] Las montañas estaban ubicadas cerca del ecuador y produjeron una zona de fuertes precipitaciones durante todo el año que promovió la deposición de extensos lechos de carbón , incluidos los lechos de carbón de los Apalaches en los EE. UU. [43] Mientras tanto, Gondwana se había desplazado hacia el Polo Sur, y los ciclos de glaciación extensa produjeron un patrón característico de lechos marinos y pantanosos de carbón alternados llamados ciclotemas . [44]
Durante el Pensilvánico , las Montañas Rocosas ancestrales se elevaron en la parte sudoeste de Laurentia. Esto se ha atribuido a la colisión con Gondwana [45] o a la subducción bajo el margen continental desde el sudoeste. [46] Dos transgresiones marinas adicionales tuvieron lugar durante el Paleozoico tardío: Kaskaskia y Absaroka. [29]
La gran masa continental de Pangea afectó fuertemente los patrones climáticos. [43] El Pérmico fue relativamente árido, y las evaporitas se depositaron en la Cuenca Pérmica . [47] Los lechos sedimentarios depositados en el suroeste a principios del Triásico eran de carácter fluvial , pero dieron paso a lechos eólicos a finales del Triásico. [48] Pangea alcanzó su apogeo hace unos 250 Ma, al comienzo del Triásico . [49]
La ruptura de Pangea comenzó en el Triásico, con una ruptura a lo largo de lo que ahora es la costa este de los EE. UU. que produjo lechos rojos , arenisca arcósica y depósitos de esquisto lacustre. [48] La cuenca del océano Atlántico central comenzó a abrirse alrededor de 180 Ma. [49] Florida, que había sido parte de Gondwana antes del ensamblaje de Pangea, quedó con Laurentia durante la apertura del Atlántico central. Este antiguo fragmento de Gondwana incluye el cinturón de pizarra de Carolina y partes de Alabama. [10]
El Golfo de México se abrió durante el Triásico Tardío y el Jurásico. Esto estuvo acompañado por la deposición de capas de evaporita que luego dieron lugar a domos de sal que son importantes depósitos de petróleo en la actualidad. [48] Europa se separó de América del Norte entre 140 y 120 Ma, [49] y Laurentia volvió a convertirse en el núcleo de un continente independiente con la apertura del Atlántico Norte en el Paleógeno . [10]
En la Cordillera Occidental se produjeron cuatro orogenias durante el Mesozoico: la Sonoma , la Nevadanense , la Sevier y la Laramide . La orogenia Nevadanense colocó los extensos batolitos de Sierra Nevada . [50] La regresión del mar de Sundance a finales del Jurásico estuvo acompañada por la deposición de la Formación Morrison , notable por sus fósiles de vertebrados. [48]
Durante el Cretácico , la vía marítima interior occidental se extendía desde el golfo de México hasta el océano Ártico , dividiendo América del Norte en masas de tierra orientales y occidentales. De vez en cuando, masas de tierra o cadenas montañosas se elevaban en los bordes distantes del cratón y luego se erosionaban, arrojando su arena por el paisaje. [51] Los lechos de tiza de la Formación Niobrara se depositaron en esta época, y la acumulación de fragmentos de corteza continuó a lo largo de la Cordillera Occidental. [48]
El noreste de México se agregó al cratón de América del Norte relativamente recientemente en el tiempo geológico. Este bloque se formó desde el Mesozoico hasta casi el día de hoy, con solo pequeños fragmentos de roca del basamento anterior . Se movió como una unidad coherente después de la ruptura de Pangea. [10] Las costas del Atlántico y del Golfo experimentaron ocho transgresiones en el Cenozoico. [52] La orogenia Laramide continuó elevando las actuales Montañas Rocosas hasta el Paleoceno. [52] La Cordillera Occidental continuó sufriendo deformación tectónica, incluida la formación de la provincia de cuenca y cordillera en el Cenozoico medio y el levantamiento de la meseta de Colorado . La meseta de Colorado se elevó con notablemente poca deformación. Los basaltos de inundación de la meseta de Columbia también entraron en erupción durante el Cenozoico. [52]
La parte suroccidental de Laurentia está formada por rocas del basamento precámbrico deformadas por colisiones continentales. Esta zona ha estado sujeta a un considerable rifting a medida que la provincia de Basin and Range se ha estirado hasta el 100% de su ancho original. [53] La zona experimentó numerosas erupciones volcánicas de gran tamaño . Baja California se separó de América del Norte durante el Mioceno . [49] Este bloque de corteza está formado por formaciones volcánicas de plataforma del Proterozoico al Paleozoico temprano y de arco Mesozoico. [54] [10] El Holoceno es un período interglacial , un período cálido entre episodios de glaciación extensa. [52]
Varios eventos climáticos ocurrieron en Laurentia durante el eón Fanerozoico . Desde finales del Cámbrico hasta el Ordovícico , el nivel del mar fluctuó con el derretimiento de la capa de hielo . Ocurrieron nueve fluctuaciones a macroescala de "hipercalentamiento global", o condiciones de gases de efecto invernadero de alta intensidad. [55] Debido a la fluctuación del nivel del mar, estos intervalos dieron lugar a depósitos de lutitas en Laurentia que actúan como un registro de eventos. [55] El Ordovícico tardío trajo consigo un período de enfriamiento, aunque la extensión de este enfriamiento todavía se debate. [56] Más de 100 millones de años después, en el Pérmico , se produjo una tendencia general al calentamiento. [57] Como lo indican los invertebrados fosilizados, el margen occidental de Laurentia se vio afectado por una corriente fría duradera en dirección sur. Esta corriente contrastó con el calentamiento de las aguas en la región de Texas. [57] Esta oposición sugiere que, durante el período cálido global del Pérmico , el norte y el noroeste de Pangea (oeste de Laurentia) se mantuvieron relativamente fríos. [57]