La anortosita ( / ə ˈ n ɔːr θ ə s aɪ t / ) es una roca ígnea fanerítica intrusiva que se caracteriza por su composición: principalmente feldespato plagioclasa (90-100%), con un componente máfico mínimo (0-10%). El piroxeno , la ilmenita , la magnetita y el olivino son los minerales máficos más comúnmente presentes.
Las anortositas son de enorme interés geológico, ya que aún no se entiende completamente cómo se forman. La mayoría de los modelos implican la separación de los cristales de plagioclasa en función de su densidad. Los cristales de plagioclasa suelen ser menos densos que el magma; por lo tanto, a medida que la plagioclasa cristaliza en una cámara de magma, los cristales de plagioclasa flotan hacia la parte superior, concentrándose allí. [1] [2] [3]
La anortosita en la Tierra se puede dividir en cinco tipos: [3]
De estos, los dos primeros son los más comunes. Estos dos tipos tienen diferentes modos de aparición, parecen estar restringidos a diferentes períodos en la historia de la Tierra y se cree que tuvieron orígenes diferentes. [2]
Las anortositas lunares constituyen las áreas de color claro de la superficie de la Luna y han sido objeto de mucha investigación. [4]
También se ha confirmado la presencia de anortositas marcianas y es objeto de investigaciones en curso. [5]
Las anortositas proterozoicas se emplazaron durante el eón Proterozoico (hace unos 2500–542 Ma ), aunque la mayoría se emplazaron entre 1800 y 1000 Ma. [2]
Las anortositas proterozoicas suelen presentarse como extensos depósitos o batolitos . [1] La extensión superficial de los batolitos de anortosita varía desde relativamente pequeños (docenas o cientos de kilómetros cuadrados) hasta casi 20 000 km2 ( 7700 millas cuadradas), en el caso de la Suite Plutónica Nain o el cráter Mistastin [6] en el norte de Labrador, Canadá.
Las principales apariciones de anortosita proterozoica se encuentran en el sureste de los EE. UU., los montes Apalaches (por ejemplo, Honeybrook Upland en el este de Pensilvania), el este de Canadá (por ejemplo, la provincia de Grenville), en el sur de Escandinavia y el este de Europa . Situadas en el mapa de la configuración continental pangea de ese eón, estas apariciones están todas contenidas en un único cinturón recto y todas deben haber estado emplazadas intracratonalmente . Las condiciones y limitaciones de este patrón de origen y distribución no están claras. [ cita requerida ] Sin embargo, consulte la sección Orígenes a continuación.
Muchas anortositas proterozoicas se presentan en asociación espacial con otros tipos de rocas contemporáneas muy distintivos: el llamado "conjunto de anortositas" o "complejo anortosita- mangerita - charnoquita -granito (AMCG)".
Estos tipos de rocas pueden incluir:
Aunque son coetáneas , estas rocas probablemente representan magmas químicamente independientes, posiblemente producidos por la fusión de la roca del terreno en el que se introdujeron las anortositas. [2]
Es importante destacar que no se encuentran grandes volúmenes de rocas ultramáficas asociadas con anortositas del Proterozoico. [7]
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Dado que están compuestas principalmente de feldespato plagioclasa, la mayoría de las anortositas del Proterozoico parecen, en afloramiento , grises o azuladas. Los cristales individuales de plagioclasa pueden ser negros, blancos, azules o grises, y pueden exhibir una iridiscencia conocida como labradorescencia en superficies frescas. La variedad de feldespato labradorita está presente comúnmente en anortositas. Mineralógicamente, labradorita es un término compositivo para cualquier feldespato plagioclasa rico en calcio que contenga entre un 50 y un 70 por ciento molecular de anortita (An 50-70), independientemente de si muestra labradorescencia. El mineral máfico en la anortosita del Proterozoico puede ser clinopiroxeno , ortopiroxeno , olivino o, más raramente, anfíbol . Los óxidos , como la magnetita o la ilmenita , también son comunes.
La mayoría de los plutones de anortosita tienen un grano muy grueso , es decir, los cristales individuales de plagioclasa y el mineral máfico que los acompaña tienen más de unos pocos centímetros de largo. Con menos frecuencia, los cristales de plagioclasa son megacristalinos, o más grandes que un metro de largo. Sin embargo, la mayoría de las anortositas del Proterozoico están deformadas , y esos grandes cristales de plagioclasa se han recristalizado para formar cristales más pequeños, dejando solo el contorno de los cristales más grandes.
Si bien muchos plutones de anortosita del Proterozoico parecen no tener estructuras ígneas relictas a gran escala (sino estructuras deformacionales posteriores al emplazamiento), algunos sí tienen estratificación ígnea, que puede definirse por el tamaño del cristal, el contenido máfico o las características químicas. Dicha estratificación claramente tiene su origen en un magma en estado líquido reológicamente .
Las anortositas proterozoicas contienen típicamente >90% de plagioclasa, y la composición de plagioclasa se encuentra comúnmente entre An 40 y An 60 (40–60% de anortita ). [1] Este rango de composición es intermedio, y es una de las características que distinguen a las anortositas proterozoicas de las anortositas arcaicas (que suelen tener >An 80 ). [1]
Las anortositas proterozoicas suelen tener componentes máficos significativos además de plagioclasa. [1] Estas fases pueden incluir olivino, piroxeno, óxidos de Fe-Ti y/o apatita. [2] Los minerales máficos en las anortositas proterozoicas tienen una amplia gama de composiciones, pero generalmente no son altamente magnésicos. [ cita requerida ]
Los investigadores han examinado en detalle la química de los elementos traza de las anortositas del Proterozoico y los tipos de rocas asociadas con el objetivo de llegar a una teoría genética plausible. Sin embargo, todavía hay poco acuerdo sobre qué significan exactamente los resultados para la génesis de las anortositas; consulte la sección "Orígenes" a continuación. Una lista muy breve de resultados, incluidos los resultados de rocas que se cree que están relacionadas con las anortositas del Proterozoico, [8] [ se necesita aclaración ]
Algunas investigaciones se han centrado en las determinaciones isotópicas de neodimio (Nd) y estroncio (Sr) para anortositas, en particular para las anortositas de la Serie Plutónica de Nain (NPS). Estas determinaciones isotópicas son útiles para evaluar la viabilidad de posibles fuentes de magmas que dieron origen a las anortositas. Algunos resultados se detallan a continuación en la sección "Orígenes".
Muchas anortositas de la era Proterozoica contienen grandes cristales de ortopiroxeno con composiciones distintivas. Se trata de los denominados megacristales de ortopiroxeno con alto contenido de alúmina (HAOM). [9] [10]
Las HAOM se distinguen porque 1) contienen mayores cantidades de Al que las que se observan normalmente en los ortopiroxenos; 2) están cortadas por numerosas láminas delgadas de plagioclasa, que pueden representar láminas de exsolución; [11] y 3) parecen ser más antiguas que las anortositas en las que se encuentran. [10]
Los orígenes de los HAOM son objeto de debate. Un modelo posible [10] sugiere que, durante la formación de la anortosita, se inyectó un material fundido derivado del manto (o una masa parcialmente cristalina) en la corteza inferior y comenzó a cristalizar. Los HAOM se habrían cristalizado durante este tiempo, quizás hasta hace 80-120 millones de años. El material fundido que contenía HAOM podría haber ascendido a la corteza superior. Este modelo se ve respaldado por el hecho de que el aluminio es más soluble en ortopiroxeno a alta presión. [11] [12] En este modelo, los HAOM representan acumulaciones de la corteza inferior que están relacionadas con el magma fuente de la anortosita. Un problema con este modelo es que requiere que el magma fuente de la anortosita permanezca en la corteza inferior durante un tiempo considerable. Para resolver esto, algunos autores [11] sugieren que los HAOM pueden haberse formado en la corteza inferior independientemente del magma fuente de la anortosita. Más tarde, el magma fuente de anortosita puede haber arrastrado fragmentos de la corteza inferior portadora de HAOM en su camino hacia arriba. Otros investigadores consideran que las composiciones químicas de la HAOM son el producto de una cristalización rápida a presiones moderadas o bajas, [13] eliminando por completo la necesidad de un origen en la corteza inferior.
El origen de las anortositas proterozoicas ha sido objeto de debate teórico durante muchas décadas. A continuación se ofrece una breve sinopsis de este problema:
El problema comienza con la generación de magma, precursor necesario de cualquier roca ígnea.
El magma generado por pequeñas cantidades de fusión parcial del manto es generalmente de composición basáltica . En condiciones normales, la composición del magma basáltico requiere que cristalice entre un 50 y un 70% de plagioclasa, y la mayor parte del resto del magma cristaliza como minerales máficos. Sin embargo, las anortositas se definen por un alto contenido de plagioclasa (90-100% de plagioclasa) y no se encuentran asociadas con rocas ultramáficas contemporáneas. [7] Esto ahora se conoce como "el problema de la anortosita". Las soluciones propuestas para el problema de la anortosita han sido diversas, y muchas de las propuestas se basan en diferentes subdisciplinas geológicas.
En los inicios del debate sobre la anortosita se sugirió que se había generado en profundidad un tipo especial de magma, el magma anortosítico, y que este se había depositado en la corteza. Sin embargo, la solidificación de un magma anortosítico es demasiado alta para que pueda existir en estado líquido durante mucho tiempo a temperaturas ambientales normales de la corteza, por lo que esto parece poco probable. Se ha demostrado que la presencia de vapor de agua reduce la temperatura de solidificación del magma anortosítico a valores más razonables, pero la mayoría de las anortositas son relativamente secas. Se puede postular, entonces, que el vapor de agua se expulse mediante el metamorfismo posterior de la anortosita, pero algunas anortositas no están deformadas, lo que invalida la sugerencia.
El descubrimiento, a finales de la década de 1970, de diques anortosíticos en la Suite Plutónica de Nain sugirió que era necesario reexaminar la posibilidad de que existieran magmas anortosíticos a temperaturas de la corteza. [14] Sin embargo, más tarde se demostró que los diques eran más complejos de lo que se pensaba originalmente.
En resumen, aunque claramente en algunos plutones de anortosita operan procesos en estado líquido, es probable que estos plutones no se deriven de magmas anortosíticos.
Muchos investigadores han sostenido que las anortositas son productos del magma basáltico y que se ha producido una eliminación mecánica de los minerales máficos. Puesto que los minerales máficos no se encuentran con las anortositas, estos minerales deben haber quedado en un nivel más profundo o en la base de la corteza. Una teoría típica es la siguiente: la fusión parcial del manto genera un magma basáltico, que no asciende inmediatamente a la corteza. En cambio, el magma basáltico forma una gran cámara magmática en la base de la corteza y fracciona grandes cantidades de minerales máficos, que se hunden hasta el fondo de la cámara. Los cristales de plagioclasa que cocristalizan flotan y, finalmente, se depositan en la corteza como plutones de anortosita. La mayoría de los minerales máficos que se hunden forman acumulaciones ultramáficas que permanecen en la base de la corteza.
Esta teoría tiene muchas características atractivas, una de las cuales es la capacidad de explicar la composición química de los megacristales de ortopiroxeno con alto contenido de alúmina (HAOM). Esto se detalla más adelante en la sección dedicada a los HAOM. Sin embargo, por sí sola, esta hipótesis no puede explicar de forma coherente los orígenes de las anortositas, porque no encaja, entre otras cosas, con algunas mediciones isotópicas importantes realizadas en rocas anortosíticas en la Suite Plutónica de Nain. Los datos isotópicos de Nd y Sr muestran que el magma que produjo las anortositas no puede haber derivado solo del manto. En cambio, el magma que dio lugar a las anortositas de la Suite Plutónica de Nain debe haber tenido un componente cortical significativo. Este descubrimiento condujo a una versión ligeramente más complicada de la hipótesis anterior: grandes cantidades de magma basáltico forman una cámara magmática en la base de la corteza y, mientras cristalizan, asimilan grandes cantidades de corteza. [15]
Este pequeño apéndice explica tanto las características isotópicas como otras particularidades químicas de la anortosita del Proterozoico. Sin embargo, al menos un investigador ha argumentado convincentemente, basándose en datos geoquímicos, que el papel del manto en la producción de anortositas debe ser en realidad muy limitado: el manto proporciona sólo el impulso (calor) para la fusión de la corteza y una pequeña cantidad de fusión parcial en forma de magma basáltico. Por lo tanto, las anortositas, desde este punto de vista, se derivan casi en su totalidad de las fusiones de la corteza inferior. [16]
En la Luna , la anortosita es el tipo de roca dominante de las tierras altas lunares que cubren aproximadamente el 80% de la superficie lunar. La anortosita lunar se caracteriza como anortosita ferrosa (FAN) o anortosita de magnesio (MAN). [17] La FAN lunar prístina es una de las rocas lunares más antiguas y el cúmulo original del océano de magma lunar , con la suite de Mg formándose a partir de impactos posteriores y plutonismo. [18] Sin embargo, existe un debate sobre la fraccionación del océano de magma complicada por la mezcla de impactos de la superficie con evidencia que potencialmente indica que MAN es más antigua y más primitiva. [19]
La anortosita lunar está asociada con otros dos tipos de rocas: norita y troctolita . Juntas, forman el conjunto de rocas lunares "ANT". [20] [21]
Las anortositas del Arcaico representan los segundos depósitos de anortositas más grandes de la Tierra. La mayoría se han datado entre 3200 y 2800 millones de años atrás y suelen estar asociadas a basaltos y/o cinturones de rocas verdes. [1]
Las anortositas arcaicas se diferencian textural y mineralógicamente de los cuerpos de anortositas proterozoicas. Su rasgo más característico es la presencia de megacristales euhedrales equidistantes (de hasta 30 cm) de plagioclasa rodeados por una masa fundamental máfica de grano fino. La plagioclasa presente en estas anortositas es comúnmente An80-90.
El principal valor económico de los cuerpos de anortosita es el óxido de titanio ilmenita . Sin embargo, algunos cuerpos de anortosita del Proterozoico tienen grandes cantidades de labradorita , que se extrae por su valor como piedra preciosa y material de construcción. Las anortositas del Arcaico, debido a que son ricas en aluminio , tienen grandes cantidades de aluminio que sustituye al silicio ; algunos de estos cuerpos se extraen como minerales de aluminio.
La anortosita estuvo representada prominentemente en muestras de rocas traídas de la Luna y es importante en las investigaciones de Marte , Venus y meteoritos .
En las montañas Adirondack, los suelos sobre roca anortosítica tienden a ser arenosos franco-pedregosos con un desarrollo de perfil podzol clásico generalmente evidente. [22] En las montañas San Gabriel , los suelos sobre anortosita tienen un predominio de minerales arcillosos 1:1 (caolinita y halloysita) en contraste con la roca más máfica sobre la que se desarrollan arcillas 2:1. [23]
