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Cratón Superior

El Cratón Superior es un bloque de corteza estable que cubre Quebec , Ontario y el sureste de Manitoba en Canadá , y el norte de Minnesota en los Estados Unidos . Es el cratón más grande entre los formados durante el período Arcaico . [1] Un cratón es una gran parte de la corteza terrestre que ha sido estable y sometida a muy pocos cambios geológicos durante mucho tiempo. [2] El tamaño del Cratón Superior es de aproximadamente 1.572.000 km 2 . [3] El cratón experimentó una serie de eventos desde hace 4,3 a 2,57 Ga . Estos eventos incluyeron el crecimiento, la deriva y la deformación de las cortezas oceánicas y continentales . [1]

Los investigadores han dividido el Cratón Superior en muchos dominios diferentes según los tipos de rocas y los estilos de deformación. [4] Estos dominios (agrupados en las provincias superiores occidental y oriental) incluyen el Superterreno Superior Norte y el Terrano Wawa, entre otros [4] (que se muestran en la tabla siguiente).

Los estudios sobre la formación del Cratón Superior variaron en progreso entre la parte occidental y la oriental. Para la parte occidental, estuvieron involucradas cinco orogenias principales . Incluyen la Orogenia Superior del Norte (2720 Ma ), la Orogenia Uchiana (2720–2700 Ma), la Orogenia Superior Central (2700 Ma), la Orogenia Shebandowaniana (2690 Ma) y la Orogenia Minnesotana (2680 Ma). [4] Para la parte oriental, se sugieren dos modelos. El primer modelo de Percival y Skulski (2000) se centra en la colisión entre los terranes . [5] El segundo modelo de Bédard (2003) [6] y Bédard et al. (2003) [7] se centra en el efecto de una actividad magmática anorogénica activa.

Ubicación

La parte occidental y nororiental del cratón está delimitada por los orógenos Trans-Hudson . El lado oriental y sudoriental está junto a los orógenos Grenville . El lado sur se encuentra generalmente con la grieta Keweenawan , mientras que el extremo más meridional del cratón en Minnesota se encuentra con el orógeno Central Plain.

El Cratón Superior cubre el centro de Canadá; ocupa la parte norte y central de Quebec, se extiende por la parte central y sur de Ontario y también cubre el sureste de Manitoba, con su punta alcanzando el límite entre los estados estadounidenses de Dakota del Sur y Minnesota. [8]

Entorno tectónico

El Cratón Superior Arqueano se extiende sobre 1572000 km2 del continente norteamericano . [ 3] Formando el núcleo del Escudo Canadiense , el Cratón Superior Arqueano está rodeado por orógenos del Proterozoico temprano . [1] La parte occidental a nororiental del cratón está limitada por los orógenos Trans-Hudson . [9] Al lado oriental y sureste están los orógenos vecinos de Grenville . [4] El lado sur se encuentra con el rift de Keweenawan , mientras que la punta más meridional del cratón en Minnesota alcanza el orógeno de la llanura central. [10]

En cuanto a las fallas , existen tres tendencias principales de fallas subparalelas que dividen el cratón en subprovincias lineales. En la parte noroeste, las fallas se producen en dirección oeste-noroeste. La parte noreste tiene fallas con dirección noroeste. [8] Las fallas en la parte sur restante poseen una dirección este-oeste. [4]

Historial de crecimiento de los terrenos

Los terrenos que forman el cratón se crean a partir de entornos muy diversos, como arco oceánico , antearco antiguo , mezcla tectónica oceánica, levantamiento dentro del cratón, cinturón de pliegues y cabalgamientos, etc. Lo que tienen en común es que estas características se formaron principalmente en un entorno de compresión.

Algunos de los terrenos se formaron a partir de las estructuras de un arco volcánico, incluida la cadena del arco volcánico y el entorno del antearco.

Configuración del arco oceánico

Algunos terrenos, como el occidental Wabigoon Terrane, se forman a partir de la formación de un arco oceánico. Un arco oceánico es una cadena de volcanes que se formó por encima y en paralelo a las zonas de subducción . Debido a las actividades tectónicas en la Tierra, las cortezas continental y oceánica relevantes colisionaron antes de 2,70 Ga. [1] La corteza oceánica más densa se subdujo debajo de la corteza continental y se fundió en el manto , lo que generó más magma . La enorme cantidad de magma luego se elevó, penetró a través de la corteza superior y entró en erupción. La erupción continua de material volcánico se enfrió y se acumuló alrededor de los centros de erupción, formando una cadena de volcanes en forma de arco. [11]

Entorno de cuenca de antearco antiguo

Algunos terrenos, como el Terreno Quetico, fueron antearcos en el pasado. Un antearco es la región entre el arco volcánico y la zona de subducción. Incluye varios componentes, incluyendo la fosa de subducción , el alto del arco exterior de la corteza oceánica, las cuñas de acreción y la cuenca sedimentaria . El alto del arco exterior se forma por el movimiento ascendente de flexión del borde de la corteza oceánica antes de que entre en la zona de subducción. Las cuñas de acreción se forman a partir de la acumulación de sedimento marino raspado de la corteza oceánica antes de que sea subducida. La cuenca sedimentaria se forma a partir de la acumulación de material erosivo de los volcanes, que se encuentran planos entre los volcanes y el alto topográfico de la cuña de acreción. [11]

Configuración de elevación

Algunos terrenos, como el Levantamiento de Kapuskasing, se formaron a partir del levantamiento del bloque de corteza. Por ejemplo, durante 1,85 Ga, el Medio Continente Americano y el Cratón Superior colisionaron. La colisión entre los dos cratones desencadenó una falla inversa del Arcaico , la falla del lago Ivanhoe. El movimiento ascendente del muro colgante provoca el levantamiento de un bloque de corteza, conocido como el Levantamiento de Kapuskasing. [12]

Algunos terrenos, como el de Pontiac, anteriormente eran un cinturón de pliegues y cabalgamientos. Un cinturón de pliegues y cabalgamientos es una zona que consta de una serie de cabalgamientos (fallas inversas) y pliegues de fallas-curvas separados por fallas de cabalgamiento principales.

Ajuste del cinturón de plegado y empuje

Algunos terrenos, como el Pontiac Terrane, eran anteriormente un cinturón de pliegues y cabalgamientos . Un cinturón de pliegues y cabalgamientos es una zona que consiste en una serie de cabalgamientos (fallas inversas) y pliegues de falla-curva separados por fallas de cabalgamiento principales. El cinturón de pliegues y cabalgamientos se forma en un entorno de compresión como una colisión de corteza. Cuando la corteza se comprime, se forman empujes que se inclinan hacia donde se forma la compresión. Las paredes colgantes de los empujes se deslizan hacia arriba a lo largo del plano de falla y se apilan sobre el muro inferior, formando un anticlinal en rampa o un pliegue de falla-curva . [13]

Composición general

Este mapa muestra los principales dominios del Cratón Superior. NSS: Superterreno Superior Norte; OSD Oxford-Stull Terrane; NCT: Terreno Caribú Norte; ERT: Dominio del Río Inglés; WRT: Dominio del río Winnipeg; WWT: Terreno Wabigoon occidental; EWT: Terreno Wabigoon Oriental; MT: Marmion Terreno; QT: Quetico Terreno; Peso: Wawa Terrane; MRVT: Terreno del valle del río Minnesota; KU: Levantamiento de Kapuskasing; EN: Abitibi Terrane; PT: Pontiac Terrane; OcS: Subprovincia de Opatica; AC: Complejo Ashuanipi; OnS: Subprovincia de Opinaca; LG: Subprovincia La Grande; BS: Subprovincia de Bienville; I: Dominio Inukjuak; II Dominio Tikkerutuk; IV: Dominio del Lago Minto; V: Dominio Goudalie: VI Dominio Utsalik; VII: Dominio del puerto de Douglas

La Provincia Superior se puede dividir en tres partes. La primera parte es la región noroeste caracterizada por gneis de alto grado , como Minto y Pikwitonei. [8] [14] La segunda parte es la región noreste, que se caracteriza por rocas metamórficas generalizadas de facies de granulita . [8] La última parte es la región sur como el valle del río Minnesota , que son subprovincias metavolcánicas o metasedimentarias con una orientación este-oeste. [8] [14]

A continuación se enumeran las características geológicas generales de los terrenos.

Lista de subprovincias y sus rocas dominantes

Desarrollo

En el pasado, las investigaciones sobre el Cratón Superior se centraban en cómo se formó la parte occidental, lo que deja dudas sobre la relación entre el oeste y el este. [68]

Cratón Superior Occidental

El Cratón Superior occidental está formado por diferentes terrenos que se unen entre sí de forma continua durante el período Neoarqueano. [39] [69] [70] [71] Este ensamblaje progresivo se puede explicar mediante cinco orogenias discretas (procesos de formación de montañas). Son, desde el evento más antiguo hasta el más reciente, la orogenia Superior del Norte, la orogenia Uchiana, la orogenia Superior Central, la orogenia Shebandowaniana y la orogenia Minnesotana. [71] Estos eventos muestran que la cronología de las acreciones comienza desde el norte con una dirección de ensamblaje hacia el sur. [68]

Para estas acreciones, el Terrane Caribou del Norte actuó como núcleo de acreción al cual se acoplan otros terrane en su lado norte y sur.

Orogenia Superior del Norte (2720 Ma)

Antes de 2720 Ma, había muchos fragmentos de microcontinentes que estaban separados por cortezas oceánicas con forma de conducto con dirección EW (con extensión desconocida). [70]
El Superterrane Superior del Norte se mueve hacia el sur para atracar en el Terrane Caribou del Norte. [70] [71]

Antes de 2720 Ma, había muchos fragmentos de microcontinentes que estaban separados por cortezas oceánicas tipo conducto con tendencia EW (con extensión desconocida). [70] Durante 2720 Ma, la subducción activa a lo largo del Superterreno Superior Norte y el Superterreno Caribú Norte causó la deriva hacia el sur del Superterreno Superior Norte. Con el tiempo, unió el Superterreno Caribú Norte y confinó el dominio Oxford-Stull, que contiene conjuntos de rocas relacionados con el margen continental y la corteza oceánica. [70] [71] La combinación del Superterreno Superior Norte y el Superterreno Caribú Norte por subducción marcó el inicio de la formación del Cratón Superior. El movimiento hacia el sur del Superterreno Superior Norte al Superterreno Caribú Norte impulsado por la actividad de subducción es evidente por a) magmatismo relacionado con el arco en el dominio Oxford-Stull durante 2775-2733 Ma; [71] b) la zona de cizallamiento de sur a norte en el contacto entre los dos terrenos. [72] Se infiere que la zona de sutura de la subducción es el margen de la falla de Kenyon del Norte. [71] El acoplamiento del Superterreno Superior del Norte es evidente por los circones detríticos de >3,5 Ga encontrados en rocas sedimentarias sinorogénicas (lo que significa que se forma durante un evento orogénico) de <2,711 Ga. [71] El acoplamiento también inició la erupción de rocas volcánicas shoshoníticas durante 2710 Ma y el acortamiento regional. El acortamiento regional había sufrido plegamiento y foliación para formar zonas de cizallamiento de tendencia NW, de lado derecho. [70] [71]

Orogenia Uchiana (2720–2700 Ma)

Durante este período, el Terrane del río Winnipeg en el sur se unió al Terrane del Caribú del Norte hacia el norte. [71] Luego, los dos Terranes se unieron para formar el cinturón del río English, que no fue anterior a <2705 Ma. Además, marca la acreción del Terrane Wabigoon occidental más joven al margen suroeste del Terrane del río Winnipeg. [71]

Durante este período, el Terrane del río Winnipeg en el sur se unió al Terrane del Caribú del Norte hacia el norte. Los dos Terranes luego se unieron para formar el cinturón del río English, que no fue anterior a <2705 Ma. [71]

Durante la orogenia, en el Superterrane North Caribou del centro-sur, las rocas se deformaron profundamente (desde 2718 a 2712 Ma). Después de la deformación, se emplazaron plutones en el área después de los movimientos tectónicos y se enfriaron alrededor de 2700 Ma. Después del enfriamiento del plutón se produjo el rápido enterramiento y fusión de las rocas en el cinturón del río English y el Terrane del río Winnipeg, así como el cabalgamiento del Superterrane North Caribou sobre la cuenca del río English en dirección sur. [71] Las actividades magmáticas relacionadas con el arco se mantuvieron en otras áreas del margen sur del Superterrane North Caribou a <2710 Ma. Lo que siguió fue la deformación penetrante tanto en los márgenes oriental (ocurrió a 2714-2702 Ma) como occidental (ocurrió a <2704 Ma), seguida de fallas dúctiles-frágiles. [70] [71]

Orogenia Superior Central (2700 Ma)

La orogenia central es importante porque implica la acreción del terreno más joven de Wabigoon occidental hasta el margen suroeste del terreno del río Winnipeg. [71]

Se propusieron dos tipos de modelos para ilustrar el proceso de acreción con una polaridad de subducción distintiva: Sanborn-Barrie y Skulski (2006) [73] sugirieron que la acreción se logró mediante la subducción hacia el noreste del Terrane Western Wabigoon debajo del Terrane Winnipeg River. Este modelo está respaldado por evidencia como la formación de rocas tonalíticas y piroclásticas en 2715-2700Ma y el estilo de deformación del conjunto de turbiditas Warclub que infiere la superposición del Terrane Winnipeg River sobre el Terrane Western Wabigoon. [71]

Davis y Smith (1991), [74] Percival et al. (2004a) [75] y Melnyk et al. (2006), [29] sugirieron otro tipo de modelos que sugerían una dirección opuesta de subducción (hacia el sudoeste). Estos modelos están respaldados por las texturas de roca dúctil en la placa inferior del Terrane del río Winnipeg y los pliegues abiertos en el Terrane Wabigoon occidental, lo que implica el papel predominante del Terrane Wabigoon occidental en lugar del Terrane del río Winnipeg que se mostró en el modelo anterior. [71]

Orogenia Shebandowaniana (2690 Ma)

El terreno Wawa-Abitibi se desplazó hacia el norte para colisionar con el cratón en crecimiento. [1]

La orogenia Shebandowaniana marca la acreción del terreno Wawa-Abitibi al superterreno Superior compuesto en el margen sur de los terrenos Wabigoon. [1]

La dirección norte de la subducción es evidente debido al cese del magmatismo de arco en el superterreno del río Winnipeg alrededor de 2695 Ma. Aparte del cese del magmatismo, los plutones sanukitoides formados en el área durante 2695-2685 Ma (que infirieron la ruptura de una placa de subducción) también indicaron la subducción hacia el norte. Después de la subducción, los dos terranes se suturaron bajo el cinturón de Quetico. Esto también atrapó los sedimentos clásticos que fluían hacia el cinturón, marcando su transición de una cuña de acreción a una cuenca de antepaís . [71] En el terrane norte de Wawa-Abitibi, los investigadores identificaron dos eventos de deformación ocurridos durante la orogenia. El primero (evento de deformación D 1 ) es la deformación intraarco acompañada de magmatismo calcoalcalino durante 2695 Ma. El segundo (evento de deformación D 2 ) es la deformación transpresiva en el margen entre los terrenos Wawa-Abitibi y Wabigoon durante 2685-2680 Ma. [71]

Orogenia Minnesotana (2680 Ma)

El Terrane del Valle del Río Minnesotan se movió hacia el norte para colisionar con el cratón prematuro. [71]

Como último evento de acreción significativo, la orogenia minnesotana está asociada con la acreción del terraneo oceánico del valle del río Minnesota y el cratón superior compuesto. La subducción entre los dos terranes impulsó al terraneo del valle del río Minnesota hacia el norte para encontrarse con el gigantesco cratón, que los dos terranes unieron a lo largo de la zona tectónica del Gran Lago. [71]

La dirección norte de la subducción está probada por el magmatismo granitoide peraluminoso en el margen sur del terreno de Abitibi, así como por la firma isotópica de la corteza antigua debajo de él. [71]

La orogenia minnesotana explica la mayoría de los eventos de deformación en el Terrane Wawa-Abitibi y el Terrane Minnesota River Valley. Las investigaciones anteriores consideraban al Terrane Minnesota River Valley como una corteza rígida con mayor resistencia en relación con las zonas más débiles entre el Terrane Minnesota River Valley y el Terrane Wawa-Abitibi, como una "mandíbula" rígida que se yuxtapone a una zona débil en los modelos de "tornillo" sugeridos por Ellis et al. (1998). [76] Sin embargo, el estudio de imágenes de reflexión sísmica por Percival et al. [71] revela que el Terrane Minnesota River Valley se ubica en la parte inferior de una secuencia de empuje, lo que proporciona evidencia de que es una placa oceánica. [71]

Resumen del desarrollo del Cratón Superior Occidental

Orogénesis en el Cratón Superior Noreste

Las correlaciones entre los diferentes procesos de construcción del Cratón NE Superior aún son complejas. Sin embargo, existen dos interpretaciones generales que permiten desvelar las relaciones entre los eventos magmáticos y metamórficos superpuestos.

El primero de ellos es el propuesto por Percival y Skulski (2000). [5] Se trata de un modelo de colisión que, a 2700 Ma, el terreno de Rivière, ubicado al este, colisionó con el terreno de la Bahía de Hudson, ubicado al oeste. Esta colisión conduce a un metamorfismo de alto grado seguido de un evento de plegamiento regional. Además, el modelo relaciona la colisión con la orogenia Uchiana, que ocurre simultáneamente en el sur y el oeste. [71]

El segundo es sugerido por Bédard (2003) [77] y Bédard et al. (2003). [78] Este modelo pone énfasis en el papel del diapirismo magmático en la estructura lineal y metamorfismo del cratón superior NE, implicando un magmatismo anorogénico activo durante la acreción del Cratón Superior Sur.

Véase también

Referencias

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