Una intrusión estratificada es un gran cuerpo de roca ígnea en forma de alféizar que presenta estratificaciones verticales o diferencias en composición y textura . Estas intrusiones pueden tener muchos kilómetros de superficie y abarcar desde alrededor de 100 km 2 (39 millas cuadradas) hasta más de 50.000 km 2 (19.000 millas cuadradas) y varios cientos de metros hasta más de un kilómetro (3.300 pies) de espesor. [1] Si bien la mayoría de las intrusiones en capas son de edad Arcaica a Proterozoica (por ejemplo, el complejo Paleoproterozoico Bushveld ), pueden tener cualquier edad, como la intrusión Cenozoica de Skaergaard en el este de Groenlandia o la intrusión en capas de Rum en Escocia . [1] [2] Aunque la mayoría tienen una composición ultramáfica a máfica , el complejo intrusivo Ilimaussaq de Groenlandia es una intrusión alcalina. [3]
Las intrusiones en capas se encuentran típicamente en cratones antiguos y son raras, pero su distribución es mundial. Los complejos intrusivos exhiben evidencia de cristalización fraccionada y segregación de cristales mediante sedimentación o flotación de minerales de una masa fundida.
Idealmente, la secuencia estratigráfica de un complejo intrusivo ultramáfico-máfico consiste en peridotitas y piroxenitas ultramáficas con capas de cromitita asociadas hacia la base con más noritas , gabros y anortositas máficas en las capas superiores. [4] Algunos incluyen diorita y granófiro cerca de la parte superior de los cuerpos. Los yacimientos de elementos del grupo níquel , cobre y platino (Ni-Cu-PGE), cromita , magnetita e ilmenita a menudo se asocian con conjuntos de minerales de sulfuro de metales base dentro de estas raras intrusiones. [5] [6] [7] Además, un tema que a menudo se pasa por alto con respecto a los depósitos de Ni-Cu-PGE económicamente significativos puede ocurrir dentro de la roca rural espacialmente asociada con la intrusión estratificada. [8] [9]
Las intrusiones en capas máficas-ultramáficas ocurren en todos los niveles dentro de la corteza, desde profundidades superiores a 50 km (160.000 pies) hasta profundidades de tan solo 1,5 a 5 km (5.000 a 16.000 pies). La profundidad a la que se forma una intrusión depende de varios factores:
Es difícil determinar con precisión qué causa que los grandes intrusivos ultramáficos y máficos se emplacen dentro de la corteza, pero existen dos hipótesis principales: penacho de magmatismo y afloramiento de fisuras .
La teoría del magmatismo de la pluma se basa en observaciones de que la mayoría de las grandes provincias ígneas incluyen manifestaciones hipobisales y superficiales de voluminoso magmatismo máfico dentro del mismo período temporal. Por ejemplo, en la mayoría de los cratones arcaicos , los cinturones de piedra verde se correlacionan con voluminosas inyecciones de diques y, por lo general, con algún tipo de episodios intrusivos más grandes en la corteza. Esto es particularmente cierto en el caso de una serie de intrusiones en capas ultramáficas-máficas en el Cratón de Yilgarn de ~2,8 Ga y el vulcanismo de komatiita asociado y el vulcanismo toleítico generalizado .
El magmatismo de la pluma es un mecanismo eficaz para explicar los grandes volúmenes de magmatismo necesarios para inflar una intrusión a varios kilómetros de espesor (hasta 13 km o 43.000 pies y más). Las columnas también tienden a crear deformaciones en la corteza, debilitándola térmicamente para que sea más fácil invadir el magma y crear espacio para albergar las intrusiones.
La evidencia geoquímica apoya la hipótesis de que algunas intrusiones son el resultado de columnas de magmatismo. En particular, se considera que las intrusiones de Noril'sk-Talnakh fueron creadas por penachos de magmatismo, y se ha sugerido que otras grandes intrusiones fueron creadas por penachos del manto . Sin embargo, la historia no es tan simple, porque la mayoría de las intrusiones en capas ultramáficas-máficas también se correlacionan con los márgenes de los cratones, tal vez porque se exhuman de manera más eficiente en los márgenes cratónicos debido a las fallas y la orogenia posterior.
Algunos grandes complejos estratificados no están relacionados con las plumas del manto, por ejemplo, la intrusión de Skaergaard en Groenlandia. Aquí, los grandes volúmenes de magma que se crean por la expansión de las dorsales en medio del océano permiten la acumulación de grandes volúmenes de rocas acumuladas . El problema de crear espacio para tales intrusiones se explica fácilmente por la tectónica extensional en funcionamiento; Las fallas extensionales o lístricas que operan en profundidad pueden proporcionar un espacio triangular para intrusiones en forma de quilla o de barco, como el Gran Dique de Zimbabwe o el Complejo Narndee-Windimurra de Australia Occidental.
También es posible que lo que hoy vemos como un margen cratónico haya sido creado por la acción de un evento de columna que inició un episodio de rifting continental; por lo tanto, la configuración tectónica de la mayoría de los grandes complejos estratificados debe sopesarse cuidadosamente en términos de geoquímica y naturaleza de la secuencia del huésped, y en algunos casos es posible una causa de mecanismo mixto.
Las causas de la formación de capas en grandes intrusiones ultramáficas incluyen convección , difusión térmica, asentamiento de fenocristales, asimilación de rocas de pared y cristalización fraccionada.
El mecanismo principal para formar capas acumuladas es, por supuesto, la acumulación de capas de cristales minerales en el suelo o techo de la intrusión. En raras ocasiones, la plagioclasa se encuentra en capas acumuladas en la parte superior de las intrusiones, habiendo flotado hasta la parte superior de un magma mucho más denso . Aquí puede formar capas de anortosita.
La acumulación se produce cuando los cristales se forman por cristalización fraccionada y, si son lo suficientemente densos, precipitan del magma. En cámaras de magma grandes y calientes que tienen convección y sedimentación vigorosas, se pueden crear estructuras pseudosedimentarias como bandas de flujo , lechos graduados , canales de socavación y lechos frontales. La intrusión de Skaergaard en Groenlandia es un excelente ejemplo de estas estructuras cuasi sedimentarias.
Si bien el proceso dominante de estratificación es la cristalización fraccionada, la estratificación también puede dar como resultado un cuerpo de magma mediante la asimilación de las rocas de la pared. Esto tenderá a aumentar el contenido de sílice de la masa fundida, lo que eventualmente hará que un mineral alcance el estado líquido para esa composición de magma. La asimilación de las rocas de la pared requiere una energía térmica considerable, por lo que este proceso va de la mano con el enfriamiento natural del cuerpo de magma. A menudo, la asimilación sólo puede demostrarse mediante una geoquímica detallada .
A menudo, las capas acumuladas son polimineralizadas y forman gabro, norita y otros tipos de rocas. Sin embargo, la terminología de rocas acumuladas se suele utilizar para describir las capas individuales como, por ejemplo, acumulaciones de piroxeno-plagioclasa .
Son comunes las capas acumuladas monominerálicas. Estos pueden ser económicamente importantes, por ejemplo, se sabe que las capas de magnetita e ilmenita forman depósitos de titanio , vanadio como en la intrusión de Windimurra y depósitos de hierro de roca dura (como en Savage River, Tasmania ). Las capas de cromita están asociadas con depósitos de elementos del grupo platino - paladio ( PGE ), siendo el más famoso el arrecife Merensky en el complejo ígneo de Bushveld .
La sección central o las secciones superiores de muchas grandes intrusiones ultramáficas son gabro masivo y con pocas capas. Esto se debe a que a medida que el magma se diferencia alcanza una composición que favorece la cristalización de sólo dos o tres minerales; Es posible que el magma también se haya enfriado lo suficiente en esta etapa como para que la creciente viscosidad del magma detenga la convección efectiva, o la convección puede detenerse o dividirse en pequeñas células ineficientes porque el depósito se vuelve demasiado delgado y plano.
La acumulación y formación de capas de cristales pueden expulsar el derretimiento intersticial que migra a través de la pila acumulada y reacciona con ella. [10] [11] [12] [13]
Las intrusiones en capas tienen el potencial de ser económicamente significativas para la aparición de depósitos de mineral del grupo de elementos de níquel , cobre y platino (Ni-Cu-PGE), cromitita e ilmenita (óxido de Fe-Ti) . [7]
Los minerales económicos de Ni-Cu-PGE se encuentran en rocas máficas-ultramíficas dentro de sulfuros magmáticos alojados en rocas ígneas emplazados cerca o en el fondo de las intrusiones, con respecto a la orientación original del complejo intrusivo. [8] [6] El conjunto de sulfuros magmáticos estándar está compuesto de pirrotita , pentlandita y calcopirita , con cantidades menores o trazas de pirita , cubanita y magnetita. Los respectivos minerales que componen los minerales de cobre y níquel son la calcopirita y la pentlandita. [8] [6] [5] Los elementos del grupo del platino están asociados con el típico conjunto de sulfuros magmáticos, [5] [14] estos minerales del grupo del platino (PGM) se presentan como sulfuros, arseniuros, aleaciones y metales nativos. [sesenta y cinco]
En intrusiones estratificadas ricas en cromo, la cromitita mineral que contiene cromo puede formar capas acumuladas monominerálicas discretas. [15] En porciones locales del conjunto intrusivo o en sistemas que carecen de cromo, puede ocurrir como clastos de cromitita asociados con sulfuros magmáticos de metales básicos. [5] De manera similar a las apariciones de cromo, los sistemas ricos en hierro y titanio pueden formar capas acumuladas discretas compuestas principalmente de magnetita e ilmenita. [7] [16] El complejo ígneo de Bushveld , Sudáfrica, es un ejemplo de un sistema que muestra ambas estructuras. [17]
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También se debe tener en cuenta que hay importantes minerales de Ni-Cu-PGE dentro de la roca rural que están asociados espacialmente con complejos en capas, [8] [9] el níquel, el cobre y los PGM se encuentran dentro de las vetas de sulfuro en la pared inferior de el complejo en capas. [8] [18] [19] Si existe o no una relación directa entre los sulfuros magmáticos alojados en rocas ígneas y rurales sigue siendo un tema de debate. [8]
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