Las rocas tonalita-trondhjemita-granodiorita ( TTG ) son rocas intrusivas con una composición granítica típica ( cuarzo y feldespato ) pero que contienen solo una pequeña porción de feldespato potásico . La tonalita , la trondhjemita y la granodiorita suelen aparecer juntas en los registros geológicos , lo que indica procesos petrogenéticos similares . [1] Las rocas TTG posarqueanas (después de 2,5 Ga) están presentes en batolitos relacionados con el arco , así como en ofiolitas (aunque en una pequeña proporción), mientras que las rocas TTG arcaicas son componentes principales de los cratones arcaicos . [2] [1]
El porcentaje de cuarzo entre los minerales félsicos en las rocas TTG suele ser superior al 20% pero inferior al 60%. [1] En la tonalita y la trondhjemita, más del 90% de los feldespatos son plagioclasa , mientras que en la granodiorita , este número está entre el 65% y el 90%. [1] La trondhjemita es un tipo especial de tonalita , siendo la mayor parte de la plagioclasa de la roca oligoclasa . [3] Los principales minerales accesorios de las rocas TTG incluyen biotita , anfíboles (por ejemplo, hornblenda ), epidota y circón . [1] Geoquímicamente , las rocas TTG a menudo tienen un alto contenido de sílice (SiO 2 ) (comúnmente más del 70 por ciento de SiO 2 ), un alto contenido de óxido de sodio (Na 2 O) (con una baja relación K 2 O/Na 2 O) en comparación con otras rocas. rocas plutónicas y bajo contenido de elementos ferromagnesianos (el porcentaje en peso de óxido de hierro , óxido de magnesio , dióxido de manganeso y dióxido de titanio sumados comúnmente es inferior al 5%). [4]
Las rocas TTG arcaicas parecen ser gneis grises fuertemente deformados , mostrando bandas, lineamientos y otras estructuras metamórficas, cuyos protolitos eran rocas intrusivas . [4] La roca TTG es uno de los principales tipos de rocas en los cratones Arcaicos . [4]
En términos de características de oligoelementos, los TTG arcaicos exhiben un alto contenido de elementos ligeros de tierras raras (LREE) pero un bajo contenido de elementos pesados de tierras raras (HREE). Sin embargo, no muestran anomalías de Eu y Sr. [5] Estas características indican la presencia de granate y anfíbol , pero no de plagioclasa en la fase residual durante la fase de fusión parcial o precipitación durante la cristalización fraccionada .
Confirmado mediante modelos geoquímicos, el magma de tipo TTG puede generarse mediante la fusión parcial de rocas metamáficas hidratadas . [6] Para producir el patrón HREE muy bajo, la fusión debe realizarse bajo un campo de presión y temperatura estable al granate. [4] Dado que la estabilidad del granate aumenta dramáticamente al aumentar la presión, se espera que se formen fundidos de TTG fuertemente empobrecidos en HREE bajo una presión relativamente alta. [7] Además de la composición de la fuente y la presión, el grado de fusión y la temperatura también influyen en la composición de la masa fundida. [4]
Los TTG arcaicos se clasifican en tres grupos según sus características geoquímicas, que son TTG de baja, media y alta presión, aunque los tres grupos forman una serie continua. [8] El grupo de baja presión muestra un contenido relativamente bajo de Al 2 O 3 , Na 2 O , Sr y un contenido relativamente alto de Y , Yb , Ta y Nb , correspondiente a una fusión por debajo de 10-12 kbar con el conjunto mineral de roca madre de plagioclasa. , piroxeno y posiblemente anfíbol o granate. [8] El grupo de alta presión muestra las características geoquímicas opuestas, correspondientes a la fusión a una presión superior a 20 kbar, y la roca madre contiene granate y rutilo , pero no anfíbol ni plagioclasa. [8] El grupo de presión media tiene características de transición entre los otros dos grupos, correspondientes a la fusión bajo una presión de alrededor de 15 kbar con la roca fuente que contiene anfíbol, mucho granate, pero poco rutilo y nada de plagioclasa. [8] Los TTG de presión media son los más abundantes entre los tres grupos. [8]
Actualmente no se comprende bien el entorno geodinámico de la generación de rocas Archean TTG. Las hipótesis en competencia incluyen la generación relacionada con la subducción que involucra la tectónica de placas y otros modelos sin tectónica de placas.
Los investigadores han observado desde hace mucho tiempo la similitud geoquímica compartida entre TTG y adakites . [9] [10] [11] [7] [4] Las adakites son un tipo de lavas de arco modernas, que se diferencian de las lavas de arco comunes (principalmente granitoides) en su naturaleza félsica y sódica con alto contenido de LREE pero bajo de HREE. [12] Se interpreta que su producción es el derretimiento parcial de losas oceánicas en subducción jóvenes y calientes con interacción menor con las cuñas del manto circundantes, en lugar de derretimientos de cuñas del manto como otros arcogranitoides. [12] Según las características geoquímicas (por ejemplo, contenidos de Mg , Ni y Cr ), las adaquitas se pueden dividir en dos grupos, a saber, adaquitas con alto contenido de SiO 2 (HSA) y adaquitas con bajo contenido de SiO 2 (LSA). Luego se observó que los TTG arcaicos eran geoquímicamente casi idénticos a las adaquitas con alto contenido de sílice (HSA), pero ligeramente diferentes de las adaquitas con bajo contenido de sílice (LSA). [11]
Esta similitud geoquímica permitió a algunos investigadores inferir que la configuración geodinámica de los TTG arcaicos era análoga a la de los adakites modernos. [11] Piensan que los TTG arcaicos también se generaron por subducción caliente. Aunque las adakites modernas son raras y sólo se encuentran en unas pocas localidades (por ejemplo, la isla Adak en Alaska y Mindanao en Filipinas), sostienen que debido a una mayor temperatura potencial del manto de la Tierra, una corteza más caliente y más suave puede haber permitido una intensa actividad de las adakites. tipo de subducción durante la época Arcaica. [11] Luego se generaron paquetes TTG en tales entornos, y en una etapa posterior se formaron protocontinentes a gran escala mediante colisiones . [11] Sin embargo, otros autores dudan de la existencia de la subducción Arcaica al señalar la ausencia de importantes indicadores de placas tectónicas durante la mayor parte del Eón Arcaico. [13] También se observa que los TTG arcaicos eran rocas intrusivas, mientras que la adakita moderna es de naturaleza extrusiva , por lo que su magma debería diferir en composición, especialmente en contenido de agua. [14]
Diversas pruebas han demostrado que las rocas Arcaicas TTG se derivaron directamente de materiales máficos preexistentes. [15] [16] [17] La temperatura de fusión de las rocas metamáficas (generalmente entre 700 °C y 1000 °C) depende principalmente de su contenido de agua, pero sólo un poco de la presión. [8] Por lo tanto, diferentes grupos de TTG deberían haber experimentado distintos gradientes geotérmicos , que corresponden a diferentes entornos geodinámicos.
El grupo de baja presión se ha formado a lo largo de geotermas de alrededor de 20 a 30 °C/km, que son comparables a las que ocurren durante el recubrimiento de las bases de las mesetas. [8] Los afloramientos del manto añaden basamento máfico a la corteza y la presión debida al espesor de acumulación puede alcanzar el requisito de producción de TTG a baja presión. [4] [8] La fusión parcial de la base de la meseta (que puede ser inducida por un mayor afloramiento del manto) conduciría a la generación de TTG a baja presión. [18]
Los TTG de alta presión han experimentado geotermas inferiores a 10 °C/km, que están cercanas a las geotermas modernas de subducción caliente experimentadas por las losas jóvenes (pero alrededor de 3 °C/km más calientes que otras zonas de subducción modernas), mientras que las geotermas de las zonas más abundantes La subserie TTG, grupo de media presión, se sitúa entre 12 y 20 °C/km. [8] Además de la subducción caliente, tales geotermas también pueden ser posibles durante la delaminación de la base de la corteza máfica. [8] La delaminación puede atribuirse a la caída del manto [19] o a un aumento en la densidad de la base de la corteza máfica debido al metamorfismo o la extracción parcial por fusión . [20] Esos cuerpos metamáficos delaminados luego se hunden, se derriten e interactúan con el manto circundante para generar TTG. Este proceso de generación de TTG inducido por la delaminación es petrogenéticamente similar al de la subducción , los cuales implican un enterramiento profundo de rocas máficas en el manto. [4] [8] [17]
Las rocas TTG posarqueanas se encuentran comúnmente en entornos de arco , especialmente en arcos continentales . [1] La ofiolita también contiene una pequeña cantidad de rocas TTG. [1]
Las rocas TTG de arco continental se asocian a menudo con gabro , diorita y granito , que forman una secuencia plutónica en los batolitos . [21] Están formados por cientos de plutones que están directamente relacionados con la subducción . [21] Por ejemplo, el batolito costero del Perú se compone de 7 a 16 % de gabro y diorita, 48 a 60 % de tonalita (incluida la trondhjemita) y 20 a 30 % de granodiorita, con 1 a 4 % de granito. [22] Estas rocas TTG en batolitos de arco continental pueden originarse parcialmente a partir de la diferenciación del magma (es decir, cristalización fraccionada ) del derretimiento de la cuña del manto inducido por subducción en profundidad. [23] Sin embargo, el gran volumen de tales rocas TTG infiere que su principal mecanismo de generación es por el engrosamiento de la corteza inducido por la fusión parcial de la antigua placa inferior gabroica en la base de la corteza continental. [1] La roca de composición tonalítica cristalizó primero antes de que el magma se diferenciara a composición granodiorítica y luego granítica a poca profundidad. Algunas raíces plutónicas de arcos insulares también tienen rocas TTG, por ejemplo Tobago , pero rara vez están expuestas. [24]
Las tonalitas (incluidas las trondhjemitas) se pueden encontrar encima de la sección de gabro en capas en las ofiolitas , debajo o dentro de los diques laminados. [21] A menudo tienen forma irregular y se producen por diferenciación de magma . [21]