Laurentia o Cratón norteamericano es un gran cratón continental que forma el antiguo núcleo geológico de América del Norte . Muchas veces en su pasado, Laurentia ha sido un continente separado , como lo es ahora en la forma de América del Norte, aunque originalmente también incluía las áreas cratónicas de Groenlandia y también la parte noroeste de Escocia , conocida como el Terreno de las Hébridas . Durante otras épocas de su pasado, Laurentia ha sido parte de continentes y supercontinentes más grandes y consta de muchos terrenos más pequeños ensamblados en una red de cinturones orogénicos del Proterozoico temprano . Pequeños microcontinentes e islas oceánicas colisionaron y se suturaron a la siempre creciente Laurentia, y juntos formaron el cratón precámbrico estable que se ve hoy. [1] [2] [3]
El cratón lleva el nombre del Escudo Laurenciano , a través de las Montañas Laurencianas , que recibieron su nombre del río San Lorenzo , que lleva el nombre de San Lorenzo de Roma. [4]
En el este y centro de Canadá, gran parte del cratón estable está expuesto en la superficie como el Escudo Canadiense , un área de roca precámbrica que cubre más de un millón de millas cuadradas. Esto incluye algunas de las rocas más antiguas de la Tierra, como la roca Arcaica de Acasta Gneis , que tiene 4.040 millones de años ( Ga ), y el Complejo Istaq Gneis de Groenlandia, que tiene 3,8 Ga . Considerando esto, el término más amplio Escudo Laurenciano es más común, sobre todo porque grandes partes de la estructura se extienden fuera de Canadá. En los Estados Unidos, el lecho de roca del cratón está cubierto de rocas sedimentarias en la amplia plataforma interior de las regiones del Medio Oeste y las Grandes Llanuras y está expuesto sólo en el norte de Minnesota, Wisconsin, los Adirondacks de Nueva York y la Península Superior de Michigan . [6] La secuencia de rocas sedimentarias varía desde aproximadamente 1.000 m hasta más de 6.100 m (3.500 a 20.000 pies) de espesor. Las rocas cratónicas son metamórficas o ígneas y las capas sedimentarias suprayacentes están compuestas principalmente de calizas , areniscas y lutitas . [7] Estas rocas sedimentarias se depositaron en gran medida entre 650 y 290 Ma. [8]
El lecho de roca más antiguo, asignado a las provincias Archean Slave , Rae , Hearne , Wyoming , Superior y Nain , se encuentra en los dos tercios norte de Laurentia. Durante el Proterozoico temprano estuvieron cubiertos por sedimentos, la mayor parte de los cuales ahora han sido erosionados. [1]
Groenlandia es parte de Laurentia. La isla está separada de América del Norte por el estrecho de Nares , pero se trata de una característica erosiva del Pleistoceno . El estrecho está cubierto de corteza continental y no muestra indicios de un evento térmico o tectonismo marítimo. [9] [10] Groenlandia está compuesta principalmente por corteza de edades Arcaica a Proterozoica, con formaciones de plataforma del Paleoceno inferior en su margen norte y formaciones del Devónico al Paleógeno en sus márgenes occidental y oriental. Los márgenes este y norte sufrieron fuertes deformaciones durante la orogenia de Caledonia . [11] [10]
El Cinturón de Piedras Verdes de Isua, en el oeste de Groenlandia, conserva la corteza oceánica que contiene complejos de diques laminares . Estos proporcionan evidencia a los geólogos de que existieron dorsales en medio del océano hace 3,8 Ga. El cinturón de oro de Abitibi en la Provincia Superior es el cinturón de piedra verde más grande del Escudo Canadiense. [12]
Laurentia se ensambló por primera vez a partir de seis o siete grandes fragmentos de corteza arcaica alrededor del 2,0 al 1,8 Ga. [3] [13] El ensamblaje comenzó cuando el cratón Slave chocó con el cratón Rae-Hearne, y el cratón Rae-Hearne chocó poco después con el Cratón Superior. Estos luego se fusionaron con varios fragmentos más pequeños de la corteza Arcaica, incluidos los bloques de Wyoming, Medicine Hat, Sask, Marshfield y Nain. Esta serie de colisiones elevaron las montañas del cinturón orogénico Trans-Hudson , que probablemente eran similares al Himalaya moderno , [3] y al orógeno Wopmay del noroeste de Canadá. [14] Durante el ensamblaje del núcleo de Laurentia, se depositó una formación de bandas de hierro en Michigan, Minnesota y Labrador. [15]
El núcleo resultante de Laurentia fue en su mayor parte corteza arcaica reelaborada, pero con algo de corteza juvenil en forma de cinturones de arco volcánico . La corteza juvenil es una corteza formada a partir de magma recién extraído del manto terrestre en lugar de reciclado de rocas de la corteza más antiguas. [3] La intensa formación montañosa de la orogenia Trans-Hudson formó raíces gruesas y estables debajo del cratón, [3] posiblemente mediante un proceso de "amasamiento" que permitió que el material de baja densidad subiera y el material de alta densidad bajara. [dieciséis]
Durante los siguientes 900 millones de años, Laurentia creció mediante la acumulación de arcos de islas y otra corteza juvenil y fragmentos ocasionales de corteza más antigua (como el bloque de Mojave). Esta acreción se produjo a lo largo del margen sureste de Laurentia, donde había un límite de placa convergente de larga duración . Los principales episodios de acreción incluyeron la orogenia Yavapai entre 1,71 y 1,68 Gya, que unió la provincia de 1,8 a 1,7 Ga Yavapai con Laurentia; la orogenia de Mazatzal entre 1,65 y 1,60 Gya, acumulando la provincia de 1,71 a 1,65 Ga Mazatzal; [3] la orogenia Picuris entre 1,49 y 1,45 Gya, [17] que puede haber soldado la provincia de Granito-Riolita de 1,50 a 1,30 Ga con Laurentia; y la orogenia de Grenville entre 1,30 y 0,95 Gya, que acrecentó la provincia de 1,30 a 1,00 Ga Llano-Grenville hasta Laurentia.
La orogenia Picuris , en particular, se caracterizó por la intrusión de grandes volúmenes de magma granitoide en la corteza juvenil, lo que ayudó a madurar la corteza y unirla. El retroceso de la losa a 1,70 y 1,65 Gya depositó lechos característicos de cuarcita y riolita en el margen sur del cratón. Este largo episodio de acreción duplicó el tamaño de Laurentia pero produjo un cratón sustentado por una litosfera de manto relativamente débil, hidratada y fértil (madura para la extracción de magma). [3] La subducción bajo el margen sureste del continente probablemente causó el enriquecimiento del manto litosférico debajo de los cinturones orogénicos de la provincia de Grenville . [18] Alrededor de 1,1 Gya, el centro del cratón casi se separó a lo largo del sistema Midcontinent Rift . Esto produjo el Supergrupo Keweenawan , cuyos basaltos de inundación son ricos en mineral de cobre. [19]
Laurentia se formó en un mundo tectónicamente activo. [20] [3] Se cree que la subducción bajo el margen sureste del continente contribuyó a la formación de Rodinia . [18] [21] [22] Según la hipótesis del suroeste de EE. UU. y la Antártida oriental o SWEAT , Laurentia se convirtió en el núcleo del supercontinente . Se giró aproximadamente 90 grados en el sentido de las agujas del reloj en comparación con su orientación moderna, con la Antártida Oriental y Australia al norte (lo que ahora es el oeste), Siberia al este (actual norte), el Báltico y la Amazonia al sur (actual este) y el Congo. al suroeste (actual sureste). El orógeno de Grenville se extendía a lo largo de todo el margen suroeste (actual sureste) de Laurentia, donde había chocado con Congo, Amazonia y Báltica. Laurentia yacía a lo largo del ecuador. [23]
La evidencia reciente sugiere que América del Sur y África nunca se unieron del todo a Rodinia, aunque estaban ubicadas muy cerca de ella. Reconstrucciones más recientes sitúan a Laurentia más cerca de su orientación actual, con la Antártida Oriental y Australia al oeste, el sur de China al noroeste, el Báltico al este y la Amazonia y el Río de la Plata al sur. [24]
La desintegración de Rodinia comenzó hacia 780 Ma, cuando se emplazaron numerosos enjambres de diques máficos en el oeste de Laurentia. [25] Las primeras etapas de la ruptura produjeron el Supergrupo del Cinturón , que tiene más de 12 kilómetros (7,5 millas) de espesor. [26] Hacia 750 Ma, la ruptura estaba casi completa y Gondwana (compuesta por la mayoría de los continentes del sur de hoy) se había alejado de Laurentia, que quedó aislada cerca del ecuador. [25] La desintegración de Rodinia puede haber desencadenado un episodio de glaciaciones severas (la hipótesis de la Tierra Bola de Nieve ). [24]
Hay alguna evidencia de que los fragmentos de Rodinia se reunieron en otro supercontinente de corta duración, Pannotia , al final del Proterozoico. Este continente se rompió de nuevo casi de inmediato, y Laurentia se separó de América del Sur alrededor de 565 Ma para volver a convertirse en un continente aislado cerca del ecuador, separado de Gondwana por el océano Jápeto occidental . En algún momento del Cámbrico temprano , alrededor de 530 Ma, Argentina se separó de Laurentia y se acrecentó en Gondwana. [28]
La desintegración de Pannotia produjo seis continentes principales: Laurentia, Báltica, Kazajistán, Siberia, China y Gondwana. [29] Laurentia siguió siendo un continente independiente hasta el Silúrico medio . [10] Durante el Ordovícico temprano y medio , varios arcos volcánicos chocaron con Laurentia a lo largo de lo que hoy es la costa atlántica de América del Norte. Esto provocó un episodio de formación de montañas llamado orogenia tacónica . [30] A medida que las montañas levantadas por la orogenia Taconic fueron posteriormente erosionadas, produjeron el inmenso Delta de Queenston , registrado en las rocas de la Formación Queenston . [29] También hubo actividad volcánica violenta, incluida la erupción que produjo el lecho de cenizas de Millburg/Big Bentonita. En este evento estallaron alrededor de 1.140 kilómetros cúbicos (270 millas cúbicas) de ceniza. Sin embargo, esto no parece haber provocado ninguna extinción masiva. [31] [32]
A lo largo del Paleozoico temprano, Laurentia se caracterizó por un interior tectónicamente estable inundado por los mares, con cinturones orogénicos marginales . [29] Una característica importante fue el Arco Transcontinental, que corría hacia el suroeste desde las tierras bajas del Escudo Canadiense. El escudo y el arco fueron las únicas partes del continente que estuvieron sobre el agua durante gran parte del Paleozoico temprano. [33] Hubo dos transgresiones marinas importantes (episodios de inundaciones continentales) durante el Paleozoico temprano, el Sauk y el Tippecanoe. Durante esta época, la Cordillera Occidental fue un margen pasivo . [29] Las rocas sedimentarias que se depositaron sobre el complejo del basamento se formaron en un entorno de tranquilas aguas marinas y fluviales. El cratón estaba cubierto por un mar epicontinental o epicratónico tropical, cálido y poco profundo (que significa literalmente "en el cratón") que tenía profundidades máximas de sólo unos 60 m (200 pies) en el borde de la plataforma . [34]
La posición del ecuador durante la época del Ordovícico tardío ( c. 458 - c. 444 Ma) en Laurentia se ha determinado mediante extensos registros de lechos de conchas. [35] Las inundaciones del continente que ocurrieron durante el Ordovícico proporcionaron aguas cálidas y poco profundas para el éxito de la vida marina y, por lo tanto, un aumento en las conchas carbonatadas de los mariscos. Hoy en día, los lechos están compuestos de conchas fosilizadas o facies de Thalassinoides con estratos masivos y conchas sueltas o lechos de conchas de braquiópodos no amalgamados. [35] Estos lechos implican la presencia de un cinturón climático ecuatorial libre de huracanes que se encontraba dentro de los 10° del ecuador. [35] Esta conclusión ecológica coincide con los hallazgos paleomagnéticos anteriores que confirman esta ubicación ecuatorial. [35]
Al final del Cámbrico, alrededor de 490 millones de años, Avalonia se separó de Gondwana. Al final del Ordovícico, Avalonia se había fusionado con el Báltica, y los dos se fusionaron con Laurentia al final del Silúrico (alrededor de 420 Ma) [30] en la orogenia de Caledonia . Esto produjo el continente de Laurussia. [30] [10]
Durante este tiempo, varios pequeños fragmentos continentales se fusionaron con otros márgenes del cratón. Estos incluían la vertiente norte de Alaska, que se fusionó durante el Devónico temprano . [36] Varios pequeños fragmentos de corteza se acumularon desde finales del Devónico hasta el Mesozoico para formar la Cordillera Occidental. [37]
La Cordillera Occidental se convirtió en un margen de placa convergente durante el Ordovícico, y el Arco Transcontinental quedó sumergido, para reaparecer en el Devónico. [38] El Devónico también vio la deposición de Chattanooga Shale [39] y la orogenia Antler en la Cordillera Occidental. [40]
Durante el Carbonífero y el Pérmico , Laurussia se fusionó con Gondwana para formar Pangea . La orogenia Alleghaniana resultante creó las Montañas Pangeanas Centrales . [41] [42] [10] Las montañas estaban ubicadas cerca del ecuador y produjeron una zona de fuertes precipitaciones durante todo el año que promovió la deposición de extensos lechos de carbón , incluidos los lechos de carbón de los Apalaches en los EE. UU. [43] Mientras tanto, Gondwana se había desplazado hacia el Polo Sur, y los ciclos de glaciación extensa produjeron un patrón característico de lechos pantanosos marinos y de carbón alternados llamados ciclotemas . [44]
Durante el Pensilvania , las Montañas Rocosas Ancestrales se levantaron en la parte suroeste de Laurentia. Esto se ha atribuido a la colisión con Gondwana [45] o a la subducción bajo el margen continental desde el suroeste. [46] Dos transgresiones marinas adicionales tuvieron lugar durante el Paleozoico tardío: Kaskaskia y Absaroka. [29]
La gran masa continental de Pangea afectó fuertemente los patrones climáticos. [43] El Pérmico fue relativamente árido y las evaporitas se depositaron en la cuenca del Pérmico . [47] Los lechos sedimentarios depositados en el suroeste a principios del Triásico eran de carácter fluvial , pero dieron paso a lechos eólicos a finales del Triásico. [48] Pangea alcanzó su apogeo alrededor de 250 Ma, al comienzo del Triásico . [49]
La desintegración de Pangea comenzó en el Triásico, con una ruptura a lo largo de lo que hoy es la costa este de Estados Unidos que produjo lechos rojos , arenisca arcósica y depósitos de esquisto lacustre . [48] El Atlántico central comenzó a abrirse alrededor de 180 Ma. [49] Florida, que había sido parte de Gondwana antes de la asamblea de Pangea, quedó con Laurentia durante la apertura del Atlántico central. Este antiguo fragmento de Gondwana incluye el cinturón de Carolina Slate y partes de Alabama. [10]
El Golfo de México se abrió durante el Triásico Tardío y el Jurásico. Esto fue acompañado por la deposición de lechos de evaporita que luego dieron lugar a domos de sal que hoy son importantes reservorios de petróleo . [48] Europa se separó de América del Norte entre 140 y 120 Ma, [49] y Laurentia volvió a convertirse en el núcleo de un continente independiente con la apertura del Atlántico Norte en el Paleógeno . [10]
Cuatro orogenias ocurrieron en el Mesozoico en la Cordillera Occidental: Sonoma , Nevadan , Sevier y Laramide . La orogenia nevadan emplazó los extensos batolitos de Sierra Nevada . [50] La regresión del Mar de Sundance a finales del Jurásico estuvo acompañada por la deposición de la Formación Morrison , notable por sus fósiles de vertebrados. [48]
Durante el Cretácico , la vía marítima interior occidental iba desde el golfo de México hasta el océano Ártico , dividiendo América del Norte en masas de tierra oriental y occidental. De vez en cuando, masas de tierra o cadenas montañosas se elevaban en los bordes distantes del cratón y luego se erosionaban, derramando su arena por el paisaje. [51] En esta época se depositaron lechos de tiza de la Formación Niobrara y la acumulación de fragmentos de la corteza continuó a lo largo de la Cordillera Occidental. [48]
El noreste de México se añadió al cratón de América del Norte en un tiempo geológico relativamente reciente. Este bloque se formó desde el Mesozoico hasta casi la actualidad, con sólo pequeños fragmentos de roca basal anterior . Se movió como una unidad coherente después de la desintegración de Pangea. [10] Las costas del Atlántico y del Golfo experimentaron ocho transgresiones en el Cenozoico. [52] La orogenia Laramide continuó elevando las actuales Montañas Rocosas hasta el Paleoceno. [52] La Cordillera Occidental continuó sufriendo deformaciones tectónicas, incluida la formación de la Provincia de Cuenca y Cordillera en el Cenozoico medio y el levantamiento de la Meseta de Colorado . La meseta del Colorado se levantó con una deformación notablemente pequeña. Los basaltos de inundación de la meseta de Columbia también entraron en erupción durante el Cenozoico. [52]
La parte suroeste de Laurentia está formada por rocas de basamento precámbrico deformadas por colisiones continentales. Esta área ha estado sujeta a una considerable división a medida que la Provincia de Cuenca y Cordillera se ha extendido hasta el 100% de su ancho original. [53] El área experimentó numerosas erupciones volcánicas grandes . Baja California se separó de América del Norte durante el Mioceno . [49] Este bloque de corteza consta de formaciones volcánicas de arco del Proterozoico al Paleozoico temprano y del Mesozoico. [54] [10] El Holoceno es un período interglaciar , un período cálido entre episodios de glaciación extensa. [52]
Varios eventos climáticos ocurrieron en Laurentia durante el eón Fanerozoico . Desde finales del Cámbrico hasta el Ordovícico , el nivel del mar fluctuó con el derretimiento de la capa de hielo . Se produjeron nueve fluctuaciones a escala macro de "hipercalentamiento global", o condiciones de alta intensidad de gases de efecto invernadero . [55] Debido a la fluctuación del nivel del mar, estos intervalos llevaron a depósitos de lutita en Laurentia que actúan como un registro de eventos. [55] El Ordovícico tardío trajo un período de enfriamiento, aunque todavía se debate el alcance de este enfriamiento. [56] Más de 100 millones de años después, en el Pérmico , se produjo una tendencia general al calentamiento. [57] Como lo indican los invertebrados fosilizados, el margen occidental de Laurentia se vio afectado por una corriente fría duradera que se dirigía hacia el sur. Esta corriente contrastó con el calentamiento de las aguas en la región de Texas. [57] Esta oposición sugiere que, durante el período de calentamiento global del Pérmico , el norte y el noroeste de Pangea (oeste de Laurentia) permanecieron relativamente fríos. [57]