Eclogitización

El proceso tectónico en el que se forma la roca metamórfica densa, de alta presión, la eclogita.

Fig. 1 Facies metamórficas (cuerpos de roca con características específicas). Obsérvese la facies de eclogita, que se forma a las presiones más altas.

La eclogitización es el proceso tectónico en el que se forma la facies metamórfica de alta presión , la eclogita (una roca muy densa). Esto conduce a un aumento en la densidad de las regiones de la corteza terrestre , lo que conduce a cambios en el movimiento de las placas en los límites convergentes (donde una roca se hunde debajo de otra roca).

Relación con la tracción de losa

Existe el argumento de que la colisión entre dos continentes debería ralentizarse debido a la flotabilidad continental, y que para que la convergencia continúe, debería hacerlo en una nueva zona de subducción donde se pueda consumir la corteza oceánica. ^[1] Ciertas zonas como los Alpes , Zagros y el Himalaya (donde las colisiones continentales han continuado durante decenas de millones de años, en medio de la tierra, creando cadenas montañosas) contradicen este argumento, y han llevado a los geólogos a proponer una resaca continental . que continúa la subducción. Esta resaca continental se explica por el concepto de tracción de losa. La tracción de losa es el concepto de que el movimiento de las placas es impulsado por el peso de placas densas y frías y que las placas más pesadas comenzarán a subducirse. ^[2] Una vez que se desconecta una losa descendente, debe haber una fuerza que continúe la subducción. La eclogización es el mecanismo para continuar la subducción después del desprendimiento de la losa en una zona de subducción. ^[1]

Entorno geológico y efecto de la eclogización.

Fig 2. Esquema de eclogización que muestra el desprendimiento de la losa dentro del manto y el área de eclogización y densificación de la corteza en subducción, que es una posible explicación de la "resaca" continental.

La eclogización ocurre típicamente en dos lugares en una montaña de pliegue colisional (figura 2): en la subducción de la corteza y en la base de la raíz de la corteza suprayacente. ^[3] En estas zonas se alcanzan altas presiones, así como temperaturas medias a altas, y comienza la eclogitización. La recristalización metamórfica durante el entierro puede conducir a un aumento significativo de la densidad (hasta un 10% en el caso de la eclogización), ^[4] lo que significa que aproximadamente entre 300 y 600 kg/m ³ de rocas de la corteza terrestre y la corteza continental inferior y la corteza oceánica alcanzan una mayor densidad. que el manto . ^[5]

Este aumento de densidad actúa como el principal impulsor de la convección del manto terrestre. También explica la desconexión de una unidad tectónica de la litosfera descendente , la posterior continuación de la subducción y la exhumación posterior a la subducción. ^[1]

Localidades

La eclogización es difícil de estudiar porque las rocas son raras: las eclogitas constituyen sólo un volumen muy pequeño de basamento continental expuesto hoy en la superficie de la Tierra. ^[6] Las pocas áreas que están disponibles para estudiar la eclogitización y ver eclogitas incluyen peridotitas de granate en Groenlandia y en otros complejos de ofiolitas . También se conocen ejemplos en Sajonia , Baviera , Carintia , Noruega y Terranova . Algunas eclogitas también se encuentran en las tierras altas del noroeste de Escocia y en el Macizo Central de Francia . Las eclogitas glaucofanas se encuentran en Italia y los Alpes Peninos . Existen ocurrencias en el oeste de América del Norte, incluido el suroeste ^[7] y la Formación Franciscana de las Cordilleras de la Costa de California . ^[8] Facies transicionales de granulita-eclogita granitoides, volcánicas félsicas , rocas máficas y granulitas se encuentran en el bloque Musgrave de la orogenia Petermann , en Australia central. Recientemente, se han encontrado eclogitas con coesita y glaucofana en el noroeste del Himalaya . Aunque hay localidades limitadas disponibles para estudiar, estas áreas proporcionan muestras cruciales para comprender la exhumación, así como la subducción continua por la "resaca" continental.

Influencia fluida en la eclogización.

Los fluidos, más que las condiciones de presión y temperatura, son la clave que hace posible el proceso de eclogización y la delaminación (desprendimiento) de las raíces de la corteza, en orógenos de colisión (montañas plegadas). Anfibolitas , gabros y granulitas parcialmente eclogitizadas de la región occidental de Gneis de Noruega, el complejo Marun-Keu en los Montes Urales polares y el cinturón de Dabie-Sulu en China demuestran que se requiere líquido para una eclogitización completa. ^[3] En estos lugares, la eclogita se produce junto a rocas que no han reaccionado y sometidas a las mismas temperaturas y presiones, y la eclogita se forma donde el fluido puede llegar, por ejemplo a lo largo de las fracturas.

Una afluencia de fluidos hacia la zona de subducción o desde el manto subyacente es vital para que continúen estas reacciones metamórficas: los fluidos desempeñan un papel mucho más importante en el metamorfismo de la eclogita que la temperatura o la presión. ^[9] Sin H ₂ O, las reacciones no se completarán, dejando las rocas metamórficas metaestables (atascadas en un estado incompleto) a temperaturas y presiones inesperadamente altas. Sin la metamorfosis de las rocas menos densas en eclogita, que es la eclogitización, la "resaca" continental puede verse obstaculizada y la subducción puede ralentizarse o incluso detenerse.

Estudios de campo y simulaciones.

Fig. 3 Corte transversal de dibujos animados que representa la evolución tectónica del terreno de eclogitas, es decir, la colisión de Laurentia y el Báltico A) Fase de colisión temprana con eclogización inicial del margen de transición entre Laurentia y Báltico B) Subducción continental C) Extensión y exhumación donde las eclogitas quedan expuestas. Los símbolos de eclogitas verdes representan áreas de eclogitización activa y los símbolos blancos representan eclogitas que pasan por condiciones retrógradas.

• La región de Gneis occidental y el arco de Bergen en Noruega occidental : Conocida como una de las piezas eclogitizadas más grandes de corteza continental que fue exhumada durante la orogenia de Caledonia , los estudios aquí han demostrado que la recristalización de las facies de eclogita también va acompañada de una reducción significativa de la roca. fortaleza. ^[10] Esto se muestra mediante la localización de zonas de cizallamiento donde las granulitas hospedantes se han transformado en eclogitas. ^[6] El objetivo principal de este estudio fue explorar la cinemática de la deformación de la sineclogita en el arco de Bergen, lo que sugirió que la eclogitización es en última instancia responsable de la separación de las unidades tectónicas de la litosfera descendente. Además, a pesar del aumento de densidad, los estudios muestran que la eclogización puede desencadenar la exhumación debido a la reducción de la resistencia de la roca y requiere que la eclogización no sea completa. Esto es especialmente cierto en litologías básicas e intermedias que pueden volverse más densas que el manto en casos de recristalización completa ^[10] , lo que se muestra mediante la localización de zonas de cizalla donde las granulitas hospedantes se han transformado en eclogitas. ^[6] Así, el Arco de Bergen proporciona un excelente ejemplo del papel de la eclogitización en el desprendimiento de losas y el inicio de la exhumación en una región de subducción continental .
• Modelos mecánicos : se han utilizado simulaciones con reologías viscosa (dúctil) y plástica (frágil) para investigar el efecto de la eclogización en la dinámica de convergencia. Se han modelado una gran cantidad de entornos geológicos, como la deformación intracontinental, la subducción y la colisión continental, para determinar el impacto de la densidad y la flotabilidad de la eclogitización. En los casos en los que hubo acortamiento litosférico, los modelos sugirieron que las transformaciones metamórficas, como la eclogitización, tienen poca o ninguna influencia y, en cambio, la deformación inicial se produce debido a la presencia o ausencia de zonas débiles en la corteza. Sin embargo, en otros modelos se observaron resultados diferentes, donde se obtiene flexión o subducción litosférica, material de la corteza continental inferior y, en el caso de la subducción oceánica, la corteza oceánica es arrastrada a grandes profundidades (más de 100 km). En todos estos casos la eclogitización fue un factor de una forma u otra, incluidos los siguientes:

1. La fuerza requerida para la convergencia a una velocidad constante se reduce significativamente cuando se ha producido la eclogización, en comparación con los modelos sin eclogización. ^[11]
2. Los modelos han demostrado que la eclogitización no afecta el inicio de la subducción, pero la corteza oceánica eclogitizada contribuye a la flotabilidad negativa de la losa y podría ayudar a la subducción de la litosfera oceánica joven. ^[11]
3. Las consecuencias de la eclogitización dependen en gran medida de la temperatura dentro de la discontinuidad de Mohorovičić (MOHO) y del desacoplamiento en la corteza.

Referencias

1. Álvarez, Walter (22 de mayo de 2010). "Las colisiones continentales prolongadas abogan por placas continentales impulsadas por tracción basal". Cartas sobre ciencias planetarias y de la Tierra . 296 (3–4): 434–442. Código Bib : 2010E y PSL.296..434A. doi :10.1016/j.epsl.2010.05.030.
2. Schellart, WP; Stegman, DR; Farrington, RJ; Freeman, J.; Moresi, L. (16 de julio de 2010). "Tectónica cenozoica del oeste de América del Norte controlada por la evolución del ancho de la losa Farallon". Ciencia . 329 (5989): 316–319. Código Bib : 2010 Ciencia... 329.. 316S. doi : 10.1126/ciencia.1190366. PMID  20647465. S2CID  12044269.
3. Leech, Mary L. (15 de febrero de 2001). "Desarrollo orogénico detenido: eclogización, delaminación y colapso tectónico". Cartas sobre ciencias planetarias y de la Tierra . 185 (1–2): 149–159. Código Bib : 2001E y PSL.185..149L. doi :10.1016/S0012-821X(00)00374-5.
4. Jolivet, L; et al. (6 de junio de 2005). "Ablandamiento provocado por la eclogización, el primer paso hacia la exhumación durante la subducción continental" (PDF) . Cartas sobre ciencias planetarias y de la Tierra . 237 (3–4): 533–545. Código Bib : 2005E y PSL.237..532J. doi : 10.1016/j.epsl.2005.06.047 . Consultado el 11 de octubre de 2012 .
5. Doin, Marie-Pierre; et al. (Diciembre de 2001). "Inicio de subducción y reciclaje de la corteza continental: las funciones de la reología y la eclogización". Tectonofísica . 342 (1–2): 163–191. Código Bib : 2001Tectp.342..163D. doi :10.1016/S0040-1951(01)00161-5.
6. Steltonphol, Mark; et al. (15 de septiembre de 2010). "Eclogización y exhumación del sótano continental de Caledonia en Lofoten, norte de Noruega". Sociedad Geológica de América. págs. 202-218 . Consultado el 12 de octubre de 2012 .
7. William Alexander Deer, RA Howie y J. Zussman (1997) Minerales formadores de rocas, Sociedad Geológica, 668 páginas ISBN 1-897799-85-3 
8. C. Michael Hogan (2008) Ring Mountain, El portal megalítico, ed. Andy Burnham
9. Austrheim, H. (1998). "Influencia del fluido y deformación sobre el metamorfismo de la corteza profunda y consecuencias para la geodinámica de las zonas de colisión". En Bradley R. Hacker; Juhn G. Liou (eds.). Cuando los continentes chocan: geodinámica y geoquímica de rocas de ultraalta presión . Petrología y Geología Estructural. vol. 10. Editores académicos de Kluwer. págs. 297–323. doi :10.1007/978-94-015-9050-1_12. ISBN 978-90-481-4028-2.
10. Austrheim, H.; Grifo, WL (1985). "Deformación por corte y formación de eclogita con anortositas de facies de granulita de Bergen, Noruega occidental". Química. Geol . 50 (1–3): 267–281. doi :10.1016/0009-2541(85)90124-x.
11. Doin, Marie-Pierre; et al. (Diciembre de 2001). "Inicio de subducción y reciclaje de la corteza continental: las funciones de la reología y la eclogización". Tectonofísica . 342 (1–2): 163–191. Código Bib : 2001Tectp.342..163D. doi :10.1016/S0040-1951(01)00161-5.