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Cratón Superior

El Cratón Superior es un bloque de corteza estable que cubre Quebec , Ontario y el sureste de Manitoba en Canadá , y el norte de Minnesota en Estados Unidos . Es el cratón más grande de los formados durante el período Arcaico . [1] Un cratón es una gran parte de la corteza terrestre que ha permanecido estable y sujeta a muy pocos cambios geológicos durante mucho tiempo. [2] El tamaño del Cratón Superior es de aproximadamente 1.572.000 km 2 . [3] El cratón sufrió una serie de eventos entre 4,3 y 2,57 Ga . Estos eventos incluyeron el crecimiento, la deriva y la deformación de la corteza tanto oceánica como continental . [1]

Los investigadores han dividido el Cratón Superior en muchos dominios diferentes según los tipos de rocas y los estilos de deformación. [4] Estos dominios (agrupados en provincias superiores occidentales y orientales), incluyen el Superterrane Superior Norte y Wawa Terrane, entre otros [4] (que se muestran en la siguiente tabla).

Los estudios sobre la formación del Cratón Superior variaron entre la parte occidental y la oriental. En la parte occidental estuvieron involucradas cinco orogenias principales. Incluyen la orogenia superior del norte (2720 Ma ), la orogenia Uchian (2720-2700 Ma), la orogenia superior central (2700 Ma), la orogenia shebandowaniana (2690 Ma) y la orogenia Minnesotan (2680 Ma). [4] Para la parte oriental, se sugieren dos modelos. El primer modelo de Percival y Skulski (2000) se centra en la colisión entre terrenos . [5] El segundo modelo de Bédard (2003) [6] y Bédard et al. (2003) [7] se centra en el efecto de una actividad magmática anogénica activa.

Ubicación

La parte occidental al noreste del cratón está limitada por los orógenos Trans-Hudson . El lado este y sureste son vecinos de los orógenos de Grenville . El lado sur generalmente se encuentra con la grieta de Keweenawan , mientras que el extremo más meridional del cratón en Minnesota llega al orógeno de la llanura central.

El Cratón Superior cubre el centro de Canadá; Ocupa la parte norte y central de Quebec, se extiende por la parte central y sur de Ontario, y también cubre el sureste de Manitoba, alcanzando su punta el límite entre los estados estadounidenses de Dakota del Sur y Minnesota. [8]

entorno tectónico

El Cratón Superior Arcaico se extiende sobre 1.572.000 km 2 del continente norteamericano . [3] Formando el núcleo del Escudo Canadiense , el cratón Arcaico Superior está rodeado por orógenos del Proterozoico temprano . [1] La parte occidental al noreste del cratón está limitada por los orógenos Trans-Hudson . [9] Al lado este y sureste se encuentran los orógenos vecinos de Grenville . [4] El lado sur se encuentra con la grieta de Keweenawan , mientras que el extremo más meridional del cratón en Minnesota alcanza el orógeno de la Llanura Central. [10]

En cuanto a las fallas , hay tres tendencias principales de fallas subparalelas que dividen el cratón en subprovincias lineales. En la parte noroeste, las fallas se producen en dirección oeste-noroeste. La parte noreste tiene fallas con tendencia noroeste. [8] Las fallas en la parte sur restante poseen una dirección este-oeste. [4]

Historia de crecimiento de los terrenos.

Los terrenos que forman cratones se crean a partir de entornos muy diversos, como arco oceánico , antearco antiguo , mezcla tectónica oceánica, elevación dentro del cratón, cinturón de empuje plegado y más. Lo común entre ellos es que estas características se formaron principalmente en una configuración de compresión.

Algunos de los terrenos se formaron a partir de las estructuras de un arco volcánico, incluida la cadena del arco volcánico y el entorno del antearco.

Configuración del arco oceánico

Algunos terrenos, como el terreno Wabigoon occidental, se forman a partir de la configuración de un arco oceánico. Un arco oceánico es una cadena de volcanes que se formaron encima y paralelamente a las zonas de subducción . Debido a las actividades tectónicas en la Tierra, las cortezas continental y oceánica relevantes colisionaron antes de 2,70 Ga. [1] La corteza oceánica más densa se subdujo debajo de la corteza continental y se fundió en el manto , lo que generó más magma . La enorme cantidad de magma luego se elevó, penetró a través de la corteza superior y entró en erupción. La continua erupción de material volcánico se enfrió y acumuló alrededor de los centros de erupción, formando una cadena de volcanes en forma de arco. [11]

Antiguo entorno de cuenca del antearco

Algunos terrenos, como el Quetico Terrane, fueron antearcos en el pasado. Un antearco es la región entre el arco volcánico y la zona de subducción. Incluye varios componentes, incluida la fosa de subducción , el arco exterior superior de la corteza oceánica, las cuñas de acreción y la cuenca sedimentaria . El arco exterior está formado por el movimiento de flexión ascendente del borde de la corteza oceánica antes de entrar en la zona de subducción. Las cuñas de acreción se forman a partir de la acumulación de sedimento marino extraído de la corteza oceánica antes de su subducción. La cuenca sedimentaria se forma a partir de la acumulación de material erosivo de los volcanes, que se encuentra plano entre los volcanes y el alto topográfico de la cuña de acreción. [11]

Configuración de elevación

Algunos terrenos, como el levantamiento de Kapuskasing, se formaron a partir del levantamiento del bloque de la corteza terrestre. Por ejemplo, durante 1,85 Ga, el Medio Continente Americano y el Cratón Superior chocaron. La colisión entre los dos cratones desencadenó una falla inversa arcaica , la falla del lago Ivanhoe. El movimiento ascendente de la pared colgante provoca el levantamiento de un bloque de la corteza terrestre, conocido como levantamiento de Kapuskasing. [12]

Algunos terrenos, como el Pontiac Terrane, eran anteriormente un cinturón de empuje plegable. Un cinturón plegado es una zona que consta de una serie de cabalgamientos (fallas inversas) y pliegues de falla separados por fallas de cabalgamiento principales.

Ajuste del cinturón de empuje plegable

Algunos terrenos, como el Pontiac Terrane, eran anteriormente un cinturón de empuje plegable . Un cinturón plegado es una zona que consta de una serie de cabalgamientos (fallas inversas) y pliegues de falla separados por fallas de cabalgamiento principales. El cinturón de empuje plegable se forma en una configuración de compresión como la colisión de una corteza. cuando la corteza se comprime, se forman empujes que se inclinan hacia donde se produce la compresión. Las paredes colgantes de los cabalgamientos se deslizan hacia arriba a lo largo del plano de la falla y se apilan sobre la pared del pie, formando un anticlinal en rampa o pliegue de falla . [13]

composición general

Este mapa muestra los principales dominios del Cratón Superior. NSS: Superterreno Superior Norte; OSD Oxford-Stull Terrane; NCT: Terreno Caribú Norte; ERT: Dominio del Río Inglés; WRT: Dominio del río Winnipeg; WWT: Terreno Wabigoon occidental; EWT: Terreno Wabigoon Oriental; MT: Marmion Terreno; QT: Quetico Terreno; Peso: Wawa Terrane; MRVT: Terreno del valle del río Minnesota; KU: Levantamiento de Kapuskasing; EN: Abitibi Terrane; PT: Pontiac Terrane; OcS: Subprovincia de Opatica; AC: Complejo Ashuanipi; OnS: Subprovincia de Opinaca; LG: Subprovincia La Grande; BS: Subprovincia de Bienville; I: Dominio Inukjuak; II Dominio Tikkerutuk; IV: Dominio del Lago Minto; V: Dominio Goudalie: VI Dominio Utsalik; VII: Dominio del puerto de Douglas

La Provincia Superior se puede dividir en tres partes. La primera parte es la región noroeste caracterizada por gneis de alta ley , como Minto y Pikwitonei. [8] [14] La segunda parte es la región noreste, que se caracteriza por rocas metamórficas generalizadas de facies de granulita . [8] La última parte es la región sur como el valle del río Minnesota , que son subprovincias metavolcánicas o metasedimentarias con orientación este-oeste. [8] [14]

Las características geológicas generales de los terrenos se enumeran a continuación.

Lista de subprovincias y sus peñas dominantes

Desarrollo

Las investigaciones del Cratón Superior en el pasado se centraron en cómo se formó la parte occidental. Esto deja incertidumbres en el vínculo entre Occidente y Oriente. [68]

Cratón superior occidental

El Cratón Superior occidental está formado por diferentes terrenos que se unieron continuamente durante el período Neoarqueano. [39] [69] [70] [71] Un ensamblaje tan progresivo puede explicarse mediante cinco orogenias discretas (procesos de construcción de montañas). Son, desde el evento más antiguo hasta el más joven, la Orogenia Superior del Norte, la Orogenia Uchiana, la Orogenia Superior Central, la Orogenia Shebandowaniana y la Orogenia Minnesotana. [71] Estos eventos muestran que la línea de tiempo de las acreciones comienza desde el norte con una dirección de ensamblaje hacia el sur. [68]

Para estas acreciones, el Terreno North Caribou actuó como núcleos de acreción en los que atracan otros terrenos en sus lados norte y sur.

Orogenia Superior del Norte (2720 Ma)

Antes de 2720 Ma, había muchos fragmentos de microcontinentes que las cortezas oceánicas en forma de conductos de tendencia EW (con extensión desconocida) los separan. [70]
Northern Superior Superterrane se mueve hacia el sur para atracar en North Caribou Terrane. [70] [71]

Antes de 2720 Ma, había muchos fragmentos de microcontinentes que las cortezas oceánicas en forma de conductos de tendencia EW (con extensión desconocida) los separan. [70] Durante 2720 Ma, la subducción activa a lo largo del Superterreno Superior del Norte y el Terreno Caribú del Norte provocó la deriva hacia el sur del Superterreno Superior del Norte. Con el tiempo, unió el Superterreno North Caribou y confinó el dominio Oxford-Stull, que contiene conjuntos de rocas relacionadas con el margen continental y la corteza oceánica. [70] [71] La combinación del Superterreno Superior del Norte y el Superterreno Caribú del Norte por subducción marcó el inicio de la formación del Cratón Superior. El movimiento hacia el sur del Superterreno Superior Norte hacia el Superterreno Caribú Norte impulsado por la actividad de subducción es evidente por a) magmatismo relacionado con arcos en el dominio Oxford-Stull durante 2775-2733 Ma; [71] b) la zona de corte de sur a norte en el contacto entre los dos terrenos. [72] Se infiere que la zona de sutura de la subducción es el margen de la falla de North Kenyon. [71] El acoplamiento del Superterreno Superior del Norte es evidente por los circones detríticos >3,5 Ga que se encuentran en rocas sedimentarias sinorogénicas (lo que significa que se forman durante un evento orogénico) de <2,711 Ga. [71] El acoplamiento también inició la erupción de shoshonitic rocas volcánicas durante 2710 Ma y el acortamiento regional. El acortamiento regional había sufrido plegamiento y foliación para formar zonas de corte laterales derechas con tendencia NO. [70] [71]

Orogenia uchiana (2720-2700 Ma)

Durante este período, el río Winnipeg Terrane en el sur atracó hacia el norte en North Caribou Terrane. [71] Los dos terrenos luego se suturaron para formar el cinturón del río English, que no fue anterior a <2705 Ma. Además, marca la acumulación del terreno más joven de Western Wabigoon hacia el margen suroeste del terreno del río Winnipeg. [71]

Durante este período, el río Winnipeg Terrane en el sur atracó hacia el norte en North Caribou Terrane. Luego, los dos terrenos se suturaron para formar el cinturón del río English, que no fue anterior a <2705 Ma. [71]

Durante la orogenia, en el superterreno North Caribou del centro-sur, las rocas se deformaron completamente (de 2718 a 2712 Ma). Después de la deformación, los plutones se colocaron en la zona tras los movimientos tectónicos y se enfriaron unos 2700 Ma. Después del enfriamiento del plutón se produjo el rápido entierro y derretimiento de las rocas en el cinturón del río English y el terreno del río Winnipeg, así como el desbordamiento del superterreno North Caribou sobre la cuenca del río English en dirección sur. [71] Actividades magmáticas relacionadas con el arco sostenidas en otras áreas del margen sur del Superterrane North Caribou en <2710 Ma. Lo que siguió es la deformación penetrativa tanto en el margen oriental (ocurrió entre 2714-2702 Ma) como en el occidental (ocurrió en <2704 Ma), seguida de fallas dúctiles-frágiles. [70] [71]

Orogenia Central Superior (2700 Ma)

La orogenia central es importante ya que implica la acreción del terreno más joven de Wabigoon occidental hasta el margen suroeste del terreno del río Winnipeg. [71]

Se propusieron dos tipos de modelos para ilustrar el proceso de acreción con una polaridad de subducción distintiva: Sanborn-Barrie y Skulski (2006) [73] sugirieron que la acreción se logró mediante la subducción hacia el noreste del terreno de Wabigoon occidental debajo del terreno del río Winnipeg. Este modelo está respaldado por evidencia como la formación de rocas tonalíticas y piroclásticas en 2715-2700 Ma y el estilo de deformación del conjunto de turbiditas Warclub que infiere la superación del terreno del río Winnipeg sobre el terreno occidental de Wabigoon. [71]

Otro tipo de modelos fue sugerido por Davis y Smith (1991), [74] Percival et al. (2004a) [75] y Melnyk et al. (2006), [29] que sugirió una dirección opuesta de subducción (hacia el suroeste). Estos modelos están respaldados por las texturas de roca dúctil en la placa inferior del Winnipeg River Terrane y los pliegues abiertos en Western Wabigoon Terrane, lo que implica el papel predominante de Western Wabigoon Terrane en lugar del Winnipeg River Terrane que se muestra en el modelo anterior. [71]

Orogenia shebandowaniana (2690 Ma)

El terreno Wawa-Abitibi se movió hacia el norte para chocar con el cratón en crecimiento. [1]

La orogenia shebandowaniana marca la acumulación del terreno Wawa-Abitibi al superterreno superior compuesto en el margen sur de los terrenos Wabigoon. [1]

La dirección norte de la subducción es evidente debido al cese del magmatismo del arco en el superterreno del río Winnipeg aproximadamente hace 2695 Ma. Además del cese del magmatismo, los plutones sanukitoides formados en la zona durante 2695-2685 Ma (lo que infirió la ruptura de una losa de subducción) también indicaron la subducción hacia el norte. Después de la subducción, los dos terrenos fueron suturados bajo el cinturón Quetico. Esto también atrapó los sedimentos clásticos que fluían hacia el cinturón, marcando su transición de una cuña de acreción a una cuenca de antepaís . [71] En el terreno norte de Wawa-Abitibi, los investigadores identificaron dos eventos de deformación ocurridos durante la orogenia. El primero (evento de deformación D 1 ) es la deformación intraarco acompañada de magmatismo calco-alcalino durante 2695 Ma. El segundo (evento de deformación D 2 ) es la deformación transpresiva en el margen entre los terrenos Wawa-Abitibi Terrane y Wabigoon durante 2685-2680 Ma. [71]

Orogenia de Minnesota (2680 Ma)

Minnesotan River Valley Terrane se movió hacia el norte para chocar con el cratón prematuro. [71]

Como último evento de acreción significativo, la orogenia de Minnesota está asociada con la acreción del terreno oceánico del valle del río Minnesota y el cratón superior compuesto. La subducción entre los dos terrenos impulsó el terreno del valle del río Minnesota hacia el norte para encontrarse con el gigantesco cratón, que los dos terrenos suturaron a lo largo de la zona tectónica del Gran Lago. [71]

La dirección norte de la subducción está probada por el magmatismo granitoide peraluminoso en el margen sur del terreno Abitibi, así como por la firma isotópica de la antigua corteza debajo de él. [71]

La orogenia de Minnesota representa la mayoría de los eventos de deformación en Wawa-Abitibi Terrane y Minnesota River Valley Terrane. Las investigaciones realizadas en el pasado consideraban el terreno del valle del río Minnesota como una corteza rígida con mayor resistencia en relación con las zonas más débiles entre el terreno del valle del río Minnesota y el terreno Wawa-Abitibi, como una "mandíbula" rígida que yuxtapone una zona débil en el "vicio". modelos sugeridos por Ellis et al. (1998). [76] Sin embargo, el estudio de imágenes de reflexión sísmica realizado por Percival et al. [71] revela que el terreno del valle del río Minnesota se posiciona en la parte inferior de una secuencia de empuje, lo que proporciona evidencia de que se trata de una losa oceánica. [71]

Resumen del desarrollo del Cratón Superior Occidental

Orogénesis en el Cratón Superior nororiental

Las correlaciones de los diferentes procesos de construcción del NE Superior Craton siguen siendo sofisticadas. Aún así, hay dos interpretaciones generales para revelar las relaciones entre los eventos magmáticos y metamórficos superpuestos.

La primera es la sugerida por Percival y Skulski (2000). [5] Es un modelo de colisión en el que a 2700 Ma, el terreno Rivière del este chocó con el terreno de la Bahía de Hudson ubicado en el lado oeste. Esta colisión conduce a un metamorfismo de alto grado seguido de un evento de plegamiento regional. Además, el modelo relaciona la colisión con la orogenia uchiana que se produce simultáneamente en el sur y el oeste. [71]

El segundo es sugerido por Bédard (2003) [77] y Bédard et al. (2003). [78] Este modelo pone énfasis en el papel del diapirismo magmático en la estructura lineal y el metamorfismo del cratón superior NE, lo que implica un magmatismo anogénico activo durante la acreción del Cratón Superior sur.

Ver también

Referencias

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