La anortosita ( / ə ˈ n ɔːr θ ə s aɪ t / ) es una roca ígnea fanerítica , intrusiva , que se caracteriza por su composición: mayoritariamente feldespato plagioclasa (90-100%), con un mínimo componente máfico (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, porque aún no se comprende completamente cómo se forman. La mayoría de los modelos implican separar cristales de plagioclasa en función de su densidad. Los cristales de plagioclasa suelen ser menos densos que el magma; entonces, cuando la plagioclasa cristaliza en una cámara de magma, los cristales de plagioclasa flotan hacia la superficie, 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 de 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]
Las anortositas proterozoicas se emplazaron durante el Eón Proterozoico (c. 2500-542 Ma ), aunque la mayoría se emplazaron entre 1800 y 1000 Ma. [2]
Los anortositos proterozoicos suelen presentarse como stocks extensos o batolitos . [1] La extensión territorial de los batolitos de anortosita varía desde relativamente pequeña (docenas o cientos de kilómetros cuadrados) hasta casi 20.000 km 2 (7.700 millas cuadradas), en el caso de la suite plutónica de Nain o el cráter Mistastin [5] en el norte de Labrador. Canadá.
Las principales apariciones de anortosita proterozoica se encuentran en el sureste de EE. UU., las Montañas Apalaches (p. ej., Honeybrook Upland del este de Pensilvania), el este de Canadá (p. ej., la provincia de Grenville), en el sur de Escandinavia y en el este de Europa . Mapeados en la configuración continental pangeana de ese eón, todos estos sucesos están contenidos en un único cinturón recto y todos deben haber sido emplazados intracratonalmente . Las condiciones y limitaciones de este patrón de origen y distribución no están claras. [ cita necesaria ] Sin embargo, consulte la sección Orígenes a continuación.
Muchas anortositas del Proterozoico se encuentran en asociación espacial con otros tipos de rocas contemporáneas muy distintivas: el llamado 'conjunto de anortositas' o ' complejo anortosita- mangerita - charnockita -granito (AMCG)'.
Estos tipos de rocas pueden incluir:
Aunque coetáneas , estas rocas probablemente representan magmas químicamente independientes, probablemente producidos por la fusión de rocas rurales en las que invadieron las anortositas. [2]
Es importante destacar que no se encuentran grandes volúmenes de rocas ultramáficas asociadas con anortositas proterozoicas. [6]
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Dado que están compuestos principalmente de feldespato plagioclasa, la mayoría de los anortositos proterozoicos parecen, en afloramiento , grises o azulados. Los cristales de plagioclasa individuales pueden ser negros, blancos, azules o grises y pueden exhibir una iridiscencia conocida como labradorescencia en superficies frescas. La labradorita variedad feldespato está comúnmente presente en anortositas. Mineralógicamente, labradorita es un término de composición para cualquier feldespato de 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 proterozoica puede ser clinopiroxeno , ortopiroxeno , olivino o, más raramente, anfíbol . También son habituales los óxidos , como la magnetita o la ilmenita .
La mayoría de los plutones de anortosita son de grano muy grueso ; es decir, los cristales de plagioclasa individuales y el mineral máfico que los acompaña tienen más de unos pocos centímetros de largo. Con menos frecuencia, los cristales de plagioclasa son megacrísticos o miden más de un metro de largo. Sin embargo, la mayoría de las anortositas proterozoicas están deformadas y cristales de plagioclasa tan grandes se han recristalizado para formar cristales más pequeños, dejando sólo el contorno de los cristales más grandes.
Si bien muchos plutones de anortosita del Proterozoico parecen no tener estructuras ígneas relictas a gran escala (en lugar de ello tienen estructuras deformacionales post-emplazamiento), algunos sí tienen capas ígneas, que pueden definirse por el tamaño del cristal, el contenido máfico o las características químicas. Dichas capas claramente tienen su origen en un magma reológicamente en estado líquido .
Las anortositas proterozoicas suelen tener >90% de plagioclasa, y la composición de plagioclasa suele estar 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 ser >An 80 ). [1]
Las anortositas proterozoicas suelen tener componentes máficos importantes además de la 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 composición, pero generalmente no son altamente magnesianos. [ cita necesaria ]
Los investigadores han examinado con cierto detalle la química de los oligoelementos de las anortositas proterozoicas y los tipos de rocas asociadas con el objetivo de llegar a una teoría genética plausible. Sin embargo, todavía hay poco acuerdo sobre lo que significan los resultados para la génesis de la anortosita; consulte la sección 'Orígenes' a continuación. Una lista muy breve de resultados, incluidos resultados de rocas que se cree que están relacionadas con anortositas proterozoicas, [7] [ se necesita aclaración ]
Algunas investigaciones se han centrado en determinaciones isotópicas de neodimio (Nd) y estroncio (Sr) para anortositas, particularmente para anortositas de Nain Plutonic Suite (NPS). Estas determinaciones isotópicas son útiles para medir la viabilidad de posibles fuentes de magmas que dieron lugar a 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 llamados megacristales de ortopiroxeno con alto contenido de alúmina (HAOM). [8] [9]
Los HAOM se distinguen porque 1) contienen mayores cantidades de Al que las que normalmente se ven en los ortopiroxenos; 2) están cortados por numerosos tornos delgados de plagioclasa, que pueden representar laminillas de exsolución; [10] y 3) parecen ser más antiguos que las anortositas en las que se encuentran. [9]
Se debaten los orígenes de los HAOM. Un posible modelo [9] sugiere que, durante la formación de anortosita, se inyectó en la corteza inferior una masa fundida derivada del manto (o papilla parcialmente cristalina) y comenzó a cristalizar. Los HAOM habrían cristalizado durante este tiempo, quizás entre 80 y 120 millones de años. El material fundido que contiene HAOM podría haber ascendido a la corteza superior. Este modelo está respaldado por el hecho de que el aluminio es más soluble en ortopiroxeno a alta presión. [10] [11] En este modelo, los HAOM representan acumulados de la corteza inferior que están relacionados con la fuente de magma de anortosita. Un problema con este modelo es que requiere que la fuente de magma de anortosita permanezca en la corteza inferior durante un tiempo considerable. Para resolver esto, algunos autores [10] sugieren que los HAOM pueden haberse formado en la corteza inferior independientemente de la fuente de magma de anortosita. Más tarde, la fuente de magma de anortosita puede haber arrastrado pedazos de la corteza inferior que contiene HAOM en su camino hacia arriba. Otros investigadores consideran que las composiciones químicas del HAOM son producto de una cristalización rápida a presiones moderadas o bajas, [12] eliminando por completo la necesidad de un origen de la corteza inferior.
Los orígenes de las anortositas proterozoicas han sido objeto de debate teórico durante muchas décadas. Una breve sinopsis de este problema es la siguiente:
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. [6] Esto ahora se conoce como "el problema de la anortosita". Las soluciones propuestas al problema de la anortosita han sido diversas, y muchas de las propuestas se basan en diferentes subdisciplinas geológicas.
Al principio de la historia del debate sobre la anortosita se sugirió que un tipo especial de magma, el magma anortosítico, se había generado en profundidad y se había emplazado en la corteza. Sin embargo, el solidus de un magma anortosítico es demasiado alto para que exista como líquido durante mucho tiempo a temperaturas ambiente normales de la corteza, por lo que esto parece poco probable. Se ha demostrado que la presencia de vapor de agua reduce la temperatura sólida del magma anortosítico a valores más razonables, pero la mayoría de los anortositos están relativamente secos. Se puede postular, entonces, que el vapor de agua es expulsado por 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 terrestre. [13] Sin embargo, más tarde se demostró que los diques eran más complejos de lo que se pensaba originalmente.
En resumen, aunque los procesos en estado líquido operan claramente en algunos plutones anortosíticos, los plutones probablemente no se derivan de magmas anortosíticos.
Muchos investigadores han argumentado que las anortositas son productos del magma basáltico y que se ha producido una eliminación mecánica de minerales máficos. Dado 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 de magma 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 cocristalizados flotan y, finalmente, se emplazan 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 a continuación en la sección dedicada al HAOM. Sin embargo, por sí sola, esta hipótesis no puede explicar coherentemente 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 haberse derivado únicamente del manto. En cambio, el magma que dio origen a las anortositas de Nain Plutonic Suite 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 de magma en la base de la corteza y, mientras cristalizan, asimilan grandes cantidades de corteza. [14]
Este pequeño apéndice explica tanto las características isotópicas como algunas otras sutilezas químicas de la anortosita proterozoica. 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 el derretimiento de la corteza terrestre, y una pequeña cantidad de energía parcial. fundirse en forma de magma basáltico. Por lo tanto, desde este punto de vista, las anortositas se derivan casi en su totalidad de derretimientos de la corteza inferior. [15]
En la Luna , la anortosita es el tipo de roca dominante de las tierras altas lunares que cubre aproximadamente el 80% de la superficie lunar. La anortosita lunar se caracteriza como anortosita ferroana (FAN) o anortosita de magnesio (MAN). [16] La prístina FAN lunar es una de las rocas lunares más antiguas y el acumulado original del océano de magma lunar , con la suite de Mg formándose a partir de impactos y plutonismo posteriores. [17] Sin embargo, existe un debate sobre el fraccionamiento del océano de magma complicado por la mezcla del impacto en la superficie con evidencia que potencialmente indica que el MAN es más antiguo y primitivo. [18]
La anortosita lunar está asociada con otros dos tipos de rocas: norita y troctolita . Juntos, forman el conjunto de rocas lunares "ANT". [19] [20]
Las anortositas arcaicas representan los segundos depósitos de anortosita más grandes de la Tierra. La mayoría han sido fechadas entre 3.200 y 2.800 Ma, y comúnmente se asocian con basaltos y/o cinturones de piedra verde. [1]
Las anortositas arcaicas son distintas textural y mineralógicamente de los cuerpos de anortositas proterozoicas. Su rasgo más característico es la presencia de megacristales euhédricos ecuantes (de hasta 30 cm) de plagioclasa rodeados por una masa fundamental máfica de grano fino. La plagioclasa en estos anortositos suele ser An80-90.
El principal valor económico de los cuerpos de anortosita es la ilmenita , que contiene óxido de titanio . 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 arcaicas, debido a que son ricas en aluminio , tienen grandes cantidades de aluminio en sustitución del silicio ; Algunos de estos cuerpos se extraen como minerales de aluminio.
La anortosita estuvo representada de manera destacada en muestras de rocas traídas de la Luna y es importante en las investigaciones de Marte , Venus y meteoritos .
En las montañas de Adirondack, los suelos sobre rocas anortosíticas tienden a ser arenosos franco-pedregosos con un desarrollo clásico del perfil de podzol generalmente evidente. [21] En las montañas de San Gabriel , los suelos sobre anortosita tienen un predominio de minerales arcillosos 1:1 (caolinita y halloysita) en contraste con rocas más máficas sobre las cuales se desarrollan arcillas 2:1. [22]
