Las rocas de 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 a menudo aparecen juntas en los registros geológicos , lo que indica procesos petrogenéticos similares . [1] Las rocas TTG postarqueanas (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 , y la mayor parte de la plagioclasa de la roca es 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 ), alto contenido de óxido de sodio (Na 2 O) (con baja relación K 2 O/Na 2 O) en comparación con otras 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 agregados juntos comúnmente es menor al 5%). [4]
Las rocas TTG del Arcaico parecen ser gneis gris fuertemente deformado , que muestra bandas, lineación y otras estructuras metamórficas, cuyos protolitos eran rocas intrusivas . [4] La roca TTG es uno de los principales tipos de roca en los cratones del Arcaico . [4]
En términos de características de elementos traza, los TTG arcaicos exhiben un alto contenido de elementos de tierras raras ligeras (LREE) pero un bajo contenido de elementos de tierras raras pesadas (HREE). Sin embargo, no muestran anomalías de Eu y Sr. [5] Estas características indican la presencia de granate y anfíbol , pero no plagioclasa en la fase residual durante la fusión parcial o la fase de precipitación durante la cristalización fraccionada .
Confirmado por modelado geoquímico, el magma tipo TTG puede generarse a través de la fusión parcial de rocas metamáficas hidratadas . [6] Para producir el patrón HREE muy bajo, la fusión debe realizarse bajo un campo de presión-temperatura estable al granate. [4] Dado que la estabilidad del granate aumenta drásticamente con el aumento de la presión, se espera que se formen fundidos 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 del fundido. [4]
Los TTG arcaicos se clasifican en tres grupos según sus características geoquímicas: TTG de presión baja, media y alta, aunque los tres grupos forman una serie continua. [8] El grupo de baja presión muestra un contenido relativamente bajo de Al2O3 , Na2O , Sr y un contenido relativamente alto de Y , Yb , Ta y Nb , lo que corresponde a una fusión por debajo de 10-12 kbar con el conjunto mineral de la roca fuente de plagioclasa, piroxeno y posiblemente anfíbol o granate. [8] El grupo de alta presión muestra las características geoquímicas opuestas, que corresponden a una fusión a una presión superior a 20 kbar, con la roca fuente que contiene granate y rutilo pero sin anfíbol ni plagioclasa. [8] El grupo de presión media tiene características de transición entre los otros dos grupos, que corresponden a una fusión a una presión de alrededor de 15 kbar con la roca fuente que contiene anfíbol, mucho granate, pero poco rutilo y sin plagioclasa. [8] Los TTG de presión media son los más abundantes entre los tres grupos. [8]
Actualmente no se comprende bien el contexto geodinámico de la generación de rocas TTG del Arcaico. Las hipótesis en pugna incluyen la generación relacionada con la subducción que involucra la tectónica de placas y otros modelos no tectónicos de placas.
Los investigadores han notado desde hace mucho tiempo la similitud geoquímica compartida entre TTG y adakitas . [9] [10] [11] [7] [4] Las adakitas 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 contenido de HREE. [12] Se interpreta que su producción es la fusión parcial de losas oceánicas jóvenes y calientes en subducción con una interacción menor con las cuñas del manto circundantes, en lugar de derretimientos de cuñas del manto como otros granitoides de arco. [12] Según las características geoquímicas (por ejemplo, contenidos de Mg , Ni y Cr ), las adakitas se pueden dividir en dos grupos, a saber, adakitas con alto contenido de SiO2 ( HSA) y adakitas con bajo contenido de SiO2 ( LSA). Luego se observó que los TTG del Arcaico eran geoquímicamente casi idénticos a las adakitas con alto contenido de sílice (HSA), pero ligeramente diferentes de las adakitas con bajo contenido de sílice (LSA). [11]
Esta similitud geoquímica permitió a algunos investigadores inferir que el entorno geodinámico de los TTG del Arcaico era análogo al de las adakitas modernas. [11] Piensan que los TTG del Arcaico también se generaron por subducción caliente. Aunque las adakitas modernas son raras y solo se encuentran en unas pocas localidades (por ejemplo, la isla Adak en Alaska y Mindanao en Filipinas), argumentan que debido a una mayor temperatura potencial del manto de la Tierra, una corteza más caliente y blanda puede haber permitido una intensa subducción de tipo adakita durante el tiempo Arcaico. [11] Los paquetes de TTG se generaron entonces en tales entornos, con protocontinentes a gran escala formados por colisiones en una etapa posterior. [11] Sin embargo, otros autores dudan de la existencia de subducción Arcaica al señalar la ausencia de indicadores tectónicos de placas importantes durante la mayor parte del Eón Arcaico. [13] También se observa que los TTG del Arcaico 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]
Varias evidencias han demostrado que las rocas TTG del Arcaico 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 solo un poco de la presión. [8] Por lo tanto, diferentes grupos de TTG deberían haber experimentado gradientes geotérmicos distintos , que corresponden a diferentes configuraciones geodinámicas.
El grupo de baja presión se ha formado a lo largo de geotermas de alrededor de 20–30 °C/km, que son comparables a las que se producen durante el subsuelo de las bases de la meseta. [8] Las surgencias del manto añaden basamento máfico a la corteza y la presión debida al espesor de acumulación puede alcanzar el requisito de producción de TTG de baja presión. [4] [8] La fusión parcial de la base de la meseta (que puede ser inducida por una mayor surgencia del manto) conduciría entonces a la generación de TTG de baja presión. [18]
Los TTG de alta presión han experimentado geotermas inferiores a 10 °C/km, que son cercanas a las geotermas de subducción caliente modernas experimentadas por losas jóvenes (pero alrededor de 3 °C/km más calientes que otras zonas de subducción modernas), mientras que las geotermas para la subserie TTG más abundante, el grupo de presión media, están 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 al hundimiento del manto [19] o un aumento en la densidad de la base de la corteza máfica debido al metamorfismo o la extracción parcial del material fundido . [20] Esos cuerpos metamáficos delaminados luego se hunden, se funden e interactúan con el manto circundante para generar TTG. Tal proceso de generación de TTG inducido por delaminación es petrogenéticamente similar al de la subducción , los cuales implican el entierro profundo de rocas máficas en el manto. [4] [8] [17]
Las rocas TTG postarqueanas 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 del arco continental a menudo se asocian con gabro , diorita y granito , que forman una secuencia plutónica en batolitos . [21] Están formados por cientos de plutones que se relacionan directamente con la subducción . [21] Por ejemplo, el batolito costero de Perú consta de un 7-16% de gabro y diorita, un 48-60% de tonalita (incluida la trondhjemita) y un 20-30% de granodiorita, con un 1-4% de granito. [22] Estas rocas TTG en los batolitos del arco continental pueden originarse parcialmente a partir de la diferenciación del magma (es decir, la cristalización fraccionada ) del manto fundido en profundidad inducido por la subducción. [23] Sin embargo, el gran volumen de dichas rocas TTG infiere que su principal mecanismo de generación es 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 una 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 por encima de la sección de gabro estratificado en ofiolitas , debajo o dentro de diques estratificados. [21] A menudo tienen forma irregular y se producen por diferenciación de magma . [21]