El cinturón de rocas verdes de Barberton (BGB) se encuentra en el cratón Kapvaal del sudeste de África. Caracteriza una de las piezas de corteza continental mejor conservadas y más antiguas en la actualidad al contener rocas en el terreno de rocas verdes de granito de Barberton (3,55–3,22 Ga ). El BGB es una pequeña sucesión en forma de cúspide de rocas volcánicas y sedimentarias, rodeada por todos lados por plutones granitoides que varían en edad de >3547 a <3225 Ma . [1] Se conoce comúnmente como la localidad tipo de la roca volcánica ultramáfica y extrusiva, la komatiita . Los cinturones de rocas verdes son regiones geológicas generalmente compuestas de secuencias volcánicas máficas a ultramáficas que han sufrido metamorfismo . Estos cinturones están asociados con rocas sedimentarias que se encuentran dentro de cratones arcaicos y proterozoicos entre cuerpos graníticos. Su nombre se deriva del tono verde que proviene de los minerales metamórficos asociados con las rocas máficas. Se teoriza que estas regiones se formaron en antiguos centros de expansión oceánica y arcos de islas . [2] En términos simples, los cinturones de piedra verde se describen como cinturones volcánicos metamorfoseados . Al ser una de las pocas porciones arcaicas mejor conservadas de la corteza, con rocas volcánicas félsicas arcaicas , el BGB está bien estudiado. Proporciona evidencia geológica actual de la Tierra durante el Arcaico (pre-3.0 Ga). A pesar de que el BGB es un área bien estudiada, su evolución tectónica ha sido causa de mucho debate.
El BGB está contenido dentro de parte de un sistema más grande llamado Barberton Granite Greenstone Terrain (BGGT) que incluye dos componentes principales: la sucesión supracrustal , que define la porción BGB, y las unidades intrusivas de nivel más profundo que rodean el BGB. Los principales tipos de rocas que se encuentran dentro del BGB son volcánicas máficas a ultramáficas, sedimentarias y rocas intrusivas superficiales cubiertas por una fina capa sedimentaria. Las unidades de plutón intrusivas de nivel más profundo se arquean debajo del cinturón de piedra verde y se dividen en dos grupos principales: el grupo TTG ( tonalita-trondhjemita-granodiorita ), que consiste en minerales de feldespato dominantes de plagioclasa , y el grupo GMS ( granito - monzonita - sienita ), en el que los feldespatos alcalinos son la composición mineral dominante. [3] Pre-3,2 Ga, las erupciones de volcánicas máficas a ultramáficas formaron secuencias gruesas. Tras la formación de las gruesas capas volcánicas se produjo una deposición cíclica de rocas volcánicas y sedimentarias. A continuación, las intrusiones de cuerpos plutónicos TTG dieron lugar a la formación de estructuras de domo y quilla. Las capas volcánicas se deformaron en sinclinales y los cuerpos TTG con forma de domo crearon anticlinales , que se representan en la actual BGB. [4]
El BGB consiste en sedimentos derivados localmente y sedimentos químicos, pero está compuesto principalmente de TTG y greenstones, como se discutió brevemente anteriormente. [5] Tres unidades litoestratigráficas principales se utilizan para dividir el BGB. La base contiene el Onverwacht , seguido por el Fig Tree y los grupos Moodies superiores. [5] El grupo Onverwacht está compuesto principalmente de volcánicos máficos y ultramáficos. Unidades sedimentarias delgadas intercaladas que se han silicificado en roturas de marcas de sílex impuras que han resultado de la actividad eruptiva. Este grupo varía en edad de >3547 a ~3260 Ma y tiene más de 10 km de espesor. El grupo Fig Tree se depositó entre ~3260 y 3225 Ma. Se define como una unidad de transición de clastos volcánicos intercalados y sedimentos derivados de la tierra que se erosionaron de la sucesión de greenstone subyacente. El Grupo Moodies, posterior a 3225 Ma, es una combinación de arenisca y conglomerado que se origina a partir de la erosión de la unidad de piedra verde subyacente y las rocas plutónicas elevadas. [3]
El patrón estructural dentro de la región muestra una serie de anticlinales y sinclinales que se hunden hacia el núcleo del cinturón. Los sinclinales son la estructura de plegamiento dominante dentro de la región. Sin embargo, hay un anticlinal importante, llamado Anticlinal Onverwacht, ubicado en la parte central del BGB. [6] Los terrenos de granito y roca verde se caracterizan por amplios cuerpos domiformes TTG subyacentes a basaltos sinclinales apretados y komatitas . Esta estructura común asociada con los cinturones de roca verde se llama estructura de "cúpula y quilla" (mostrada a la derecha). La formación de esta estructura en particular aún no se entiende completamente, pero hay numerosos modelos que intentan explicarla, así como la evolución general del cinturón de roca verde. [7]
La evolución tectónica de la BGB es una fuente habitual de controversias en la comunidad científica. Al tratarse de un trozo bien conservado de corteza continental antigua, la cinemática, las estructuras y la mineralogía observadas en la BGB han sido bien estudiadas. Aunque la zona está bien estudiada, la comprensión de cómo se formaron estas estructuras aún es incierta. Se han generado numerosos modelos, derivados de modelos geológicos , en un intento de reconstruir la extensa evolución tectónica de la BGB. Las siguientes secciones son una representación limitada de los modelos actuales que proporcionan posibles explicaciones para la formación de la BGB.
Este modelo funciona bajo el supuesto de que la tectónica arcaica era similar a la tectónica de placas actual . Afirma que la BGB es el resultado de múltiples eventos que involucran un entorno similar a la subducción seguido de procesos de arco que causan una amalgamación de arcos. En este entorno, los terrenos convergen en un cratón inmóvil y reflejan un apilamiento secuencial. Se cree que este proceso convergente similar a la acreción ocurrió hace ~3,23 Ga. [8] Algunas interpretaciones de este modelo involucran la presencia de corteza oceánica que se origina a partir de la acreción de corteza por subducción en un entorno de arco de colisión. [9] Otras interpretaciones que involucran acreción presentan una amalgamación tectónica y sutura de cuerpos preexistentes para formar un bloque continental más grande. [3]
También llamada "tectónica vertical" porque las estructuras se mueven verticalmente debido a las inestabilidades impulsadas por la gravedad. La deformación que ocurre dentro de los cinturones de rocas verdes representa una estructura de domo y quilla o el surgimiento de plutones diapíricos. Este modelo proporciona una explicación para la estructura de domo y quilla asociada con los cinturones de rocas verdes. Cuando las lavas basálticas densas entran en erupción sobre TTG dúctiles, menos densas, se ven lastradas por la sobrecarga y se expulsan de las áreas con menos tensión. [7] El vuelco convectivo parcial es una idea relacionada que afirma que una cubierta de rocas verdes gruesa, densa y fría en la corteza superior actúa como un aislante de la corteza media granítica caliente subyacente. Las anfibolitas densas previamente metamorfoseadas en la base de la capa de rocas verdes suprayacente se hundieron en una corteza media granítica parcialmente fundida. Estas rocas verdes que se hundieron forzaron las masas fundidas graníticas parciales hacia los lados y hacia arriba, emplazándolas en los márgenes del cinturón y luego plegándolas. La cubierta de piedra verde permite que la capa granítica se removilice y forme la estructura de la cúpula. Este evento de dos etapas está datado entre 3.26 y 3.22 Ga. [10]
El BGB ofrece un área que contiene algunas de las rocas más antiguas conocidas disponibles para su estudio. La importancia de este entorno geológico radica en la capacidad de estudiar y obtener una mejor comprensión de la historia geológica. El uso de información de esta área ha proporcionado evidencia geológica directa sobre la naturaleza y la evolución de la Tierra antes de 3000 millones de años. La evidencia de la corteza temprana, la química oceánica , la biota y la atmósfera se puede derivar del BGB. [3] A pesar de la gran cantidad y las explicaciones variables de los modelos, son necesarios para el desarrollo de la comprensión científica.