En geología , el término exhumación se refiere al proceso por el cual una parcela de roca (que antes estaba enterrada) se acerca a la superficie de la Tierra. [1]
Se diferencia de las ideas relacionadas de levantamiento de rocas y levantamiento de superficie en que se mide explícitamente en relación con la superficie de la Tierra, en lugar de con referencia a algún marco de referencia absoluto, como el geoide de la Tierra . [1]
La exhumación de rocas enterradas debe considerarse como dos categorías diferentes, a saber, exhumación por denudación / erosión o exhumación por procesos tectónicos seguidos de erosión . En el último caso, las rocas (o paquetes de rocas) de niveles corticales más profundos (metros a kilómetros de profundidad por debajo de la superficie de la Tierra) son traídas hacia la superficie de la Tierra (niveles corticales inferiores) por engrosamiento de la corteza (ver comparado también elevación tectónica ) y / o extensión tectónica y posteriormente quedan expuestos por la erosión. A menudo, la exhumación implica una interacción compleja entre el engrosamiento de la corteza, la tectónica extensional y la erosión.
Cabe destacar que existen características superpuestas entre los diferentes modos de enterramiento y exhumación y la distinción y entre ellos se basa en una serie de parámetros como: [2]
- La distribución espacial y temporal del patrón de deformación finito
- El gradiente de campo metamórfico
- La distribución espacial de las edades de enfriamiento (ver, por ejemplo, la datación radiométrica de la hornblenda)
- La distribución espacial de las rutas metamórficas de presión-temperatura-tiempo (PTt)
El modelado geológico detallado e integrado , la geología estructural , la geocronología y las disciplinas geológicas metamórficas son clave para comprender estos procesos.
Denudación
La exhumación mediante denudación podría considerarse como el proceso de exponer paquetes de rocas únicamente mediante la eliminación de sus sedimentos no consolidados o capas de roca sólida superpuestas. La denudación se considera aquí como un proceso que elimina partes de la corteza superior de la Tierra mediante procesos físicos que ocurren naturalmente (por ejemplo , glaciares , viento, agua, deslizamientos de tierra ). A través de esta forma de exhumación, algo previamente enterrado en sedimentos , por ejemplo, un accidente geográfico , se descubre y puede quedar expuesto.
Exhumación por procesos tectónicos
La exhumación por procesos tectónicos se refiere a cualquier mecanismo geológico que lleve rocas desde niveles corticales más profundos a niveles corticales menos profundos. Si bien la erosión o la denudación es fundamental para eventualmente exponer estas rocas más profundas en la superficie de la Tierra, el fenómeno geológico que lleva a las rocas a una corteza menos profunda todavía se considera procesos de exhumación. La exhumación geológica ocurre en una variedad de escalas, desde empujes de menor escala que ocurren típicamente dentro de la corteza poco profunda (menos de ca. 10 km de profundidad) [3] que resulta en exhumaciones en el orden de centímetros a escalas de metros, hasta características de mayor escala. originándose en niveles más profundos de la corteza a lo largo de los cuales, la exhumación es del orden de cientos de metros a kilómetros.
Los mecanismos geológicos que impulsan la exhumación de la corteza profunda pueden ocurrir en una variedad de entornos tectónicos, pero en última instancia son impulsados por la convergencia de las placas tectónicas a través de la subducción . Dependiendo del tipo de límite convergente , la exhumación ocurre empujando en la cuña de acreción , por obducción y / o como un proceso durante el ciclo orogénico (es decir, ciclo de formación de montañas y colapso).
Obducción
Durante la subducción de una placa oceánica debajo de la corteza continental, algunos fragmentos de la corteza oceánica pueden quedar atrapados sobre la corteza continental a través de la obducción . Las rocas resultantes obtenidas en la corteza continental se denominan ofiolitas . [4] Si bien el mecanismo exacto detrás de la formación de ofiolitas aún está en debate, [4] esas rocas todavía muestran un ejemplo de rocas exhumadas y expuestas en la superficie por el proceso tectónico de obducción y luego expuestas.
Exhumación de la corteza profunda durante un ciclo orogénico.
La exhumación de rocas de la corteza profunda durante un ciclo orogénico ocurre principalmente durante la colisión continental o durante la extensión posterior a la colisión [2] y, por lo tanto, se agrupa ampliamente en los tres mecanismos que se utilizan para describir el entierro y la exhumación del ciclo, a saber, sin- cuñas orogénicas convergentes, [5] [6] canal de flujo (también conocido como extrusión dúctil) [7] y colapso gravitacional post-convergencia.
Cuña orogénica Syn-convergente
Durante la subducción a las fases de colisión del ciclo orogénico, se forma una cuña tectónica en la proa (lado de la placa subductora) y comúnmente en el retroborde (lado continental) del orógeno. Durante la convergencia continua, la cuña mantiene su forma manteniendo su ángulo crítico de ahusamiento [6] [5] mediante la interacción del engrosamiento a través de la acumulación basal o la propagación del antepaís (acumulación frontal) y el adelgazamiento a través de fallas normales y erosión en la parte superior de la cuña. La erosión de la cuña impacta significativamente la dinámica dentro de la cuña, lo que promueve la exhumación al empujar rocas de la corteza media a la pared colgante de la cuña. [8] [9] Las características de este modo de exhumación incluyen, evidencia de un fuerte cizallamiento inverso no coaxial, metamorfismo a favor del grado, las edades de enfriamiento son progresivamente más jóvenes hacia niveles estructurales más profundos y que la exhumación en niveles estructurales más altos es coetánea al entierro del niveles estructurales. [2] La tectónica de este tipo da como resultado cinturones de plegado y empuje o, si se acumulan durante períodos prolongados, pueden formar orógenos largos y calientes apilados gruesos, [7] como el Himalaya .
Flujo de canal
El flujo del canal ocurre típicamente en orógenos de calor largo cuando el orógeno es lo suficientemente grueso como para promover el derretimiento parcial en la parte media-baja del orógeno hasta un punto donde las rocas alcanzan una viscosidad críticamente baja que les permite fluir. [7] [10] [11] Posteriormente, estas rocas pueden desacoplarse de su base y comenzar a fluir a niveles más altos de la corteza a lo largo de gradientes de presión litoestática que pueden ser causados por la flotabilidad inducida por el derretimiento o por diferencias en la topografía y los contrastes de densidad lateral. [12] ambos afectados por la erosión. [13] Las características de este modo de exhumación incluyen cizallamiento normal simultáneo y cizallamiento inverso a lo largo del techo y la base del canal, respectivamente, ensamblajes metamórficos retrógrados de alta temperatura, las edades de arrullo deben ser más jóvenes al frente del canal y trayectorias de PTt que sugieren prolongadas entierro y exhumación sincrónica en todo el canal. [2]
Colapso gravitacional posconvergente
El colapso (extensión) gravitacional posconvergente ocurre una vez que las fuerzas de convergencia ya no pueden soportar la fuerza gravitacional del orógeno que se acumuló durante la colisión. [ cita requerida ] Durante el colapso, las rocas de alto grado del núcleo del orógeno son exhumadas a través del flujo ascendente hacia áreas de la corteza ahora adelgazadas que forman complejos centrales metamórficos en forma de domo . [14] [15] Alternativamente, o junto con la extensión del centro del orógeno, la propagación del macizo rocoso hacia el margen puede conducir a la exhumación a lo largo de una serie de empujes frágiles o dúctiles y fallas normales [11] y, en última instancia, la formación de cinturones de tipo pliegue y empuje a lo largo de los márgenes del orogeno colapsado. Las características del colapso gravitacional incluyen bordes hacia afuera, zonas de cizallamiento de sentido normal a lo largo de los márgenes de los complejos del núcleo y trayectorias PTt de tipo exhumación solamente. [2]
Referencias
- ^ a b Inglaterra, Felipe; Molnar, Peter (1 de diciembre de 1990). "Levantamiento de superficie, levantamiento de rocas y exhumación de rocas". Geología . 18 (12): 1173-1177. Código Bibliográfico : 1990Geo .... 18.1173E . doi : 10.1130 / 0091-7613 (1990) 018 <1173: SUUORA> 2.3.CO; 2 . ISSN 0091-7613 .
- ^ a b c d e Gervais, Félix; Brown, Richard L. (2011). "Modos de prueba de exhumación en orógenos de colisión: flujo del canal sinconvergente en el sureste de la Cordillera de Canadá" . Litosfera . 3 (1): 55–75. Código Bibliográfico : 2011Lsphe ... 3 ... 55G . doi : 10.1130 / L98.1 .
- ^ Sibson, RH (1 de mayo de 1986). "Terremotos y deformación de rocas en zonas de fallas corticales". Revista anual de ciencias terrestres y planetarias . 14 (1): 149-175. Código Bibliográfico : 1986AREPS..14..149S . doi : 10.1146 / annurev.ea.14.050186.001053 . ISSN 0084-6597 .
- ^ a b Robinson, Paul T .; Malpas, John; Dilek, Yildirim; Zhou, Mei-fu (2008). "La importancia de los complejos de dique laminado en ofiolitas" . GSA hoy . 18 (11): 4. doi : 10.1130 / GSATG22A.1 . ISSN 1052-5173 .
- ^ a b Dahlen, FA (1995). "Modelo cónico crítico de correas de plegado y empuje y cuñas de acreción". Revista anual de ciencias terrestres y planetarias . 18 (1): 55–99. doi : 10.1146 / annurev.ea.18.050190.000415 . ISSN 0084-6597 . S2CID 128774151 .
- ^ a b Platt, JP (1986). "Dinámica de cuñas orogénicas y levantamiento de rocas metamórficas de alta presión". Boletín de la Sociedad Geológica de América . 97 (9): 1037. Código Bibliográfico : 1986GSAB ... 97.1037P . doi : 10.1130 / 0016-7606 (1986) 97 <1037: DOOWAT> 2.0.CO; 2 . ISSN 0016-7606 .
- ^ a b c Beaumont, C .; Jamieson, RA; Nguyen, MH; Lee, B. (2001). "Tectónica del Himalaya explicada por la extrusión de un canal de la corteza de baja viscosidad acoplado a la denudación superficial enfocada". Naturaleza . 414 (6865): 738–742. Código Bibliográfico : 2001Natur.414..738B . doi : 10.1038 / 414738a . ISSN 0028-0836 . PMID 11742396 .
- ^ Willett, Sean D. (1999). "Orogenia y orografía: Los efectos de la erosión en la estructura de los cinturones montañosos" . Revista de Investigación Geofísica: Tierra sólida . 104 (B12): 28957–28981. Código Bibliográfico : 1999JGR ... 10428957W . doi : 10.1029 / 1999JB900248 . ISSN 2156-2202 .
- ^ Willett, Sean D. (1999). "Dependencia reológica de la extensión en modelos de cuña de orógenos convergentes". Tectonofísica . 305 (4): 419–435. Código Bibliográfico : 1999Tectp.305..419W . doi : 10.1016 / S0040-1951 (99) 00034-7 .
- ^ Grujic, D. (2006). "Canal de flujo y tectónica de colisión continental: una descripción general". Sociedad Geológica, Londres, Publicaciones especiales . 268 (1): 25–37. Código Bibliográfico : 2006GSLSP.268 ... 25G . doi : 10.1144 / GSL.SP.2006.268.01.02 . ISSN 0305-8719 .
- ^ a b Jamieson, RA; Beaumont, C. (1 de noviembre de 2013). "Sobre el origen de los orógenos". Boletín de la Sociedad Geológica de América . 125 (11-12): 1671-1702. Código Bibliográfico : 2013GSAB..125.1671J . doi : 10.1130 / B30855.1 . ISSN 0016-7606 .
- ^ Gervais, Félix; Ranalli, Giorgio (2017). "Los efectos de los gradientes de densidad lateral, pendientes y flotabilidad en el flujo del canal: soluciones analíticas 1D y aplicaciones al SE de la Cordillera Canadiense". Tectonofísica . 712–713: 578–588. Código Bibliográfico : 2017Tectp.712..578G . doi : 10.1016 / j.tecto.2017.06.023 .
- ^ Godin, L .; Grujic, D .; Ley, RD; Searle, MP (2006). "Canal de flujo, extrusión dúctil y exhumación en zonas de colisión continental: una introducción". Sociedad Geológica, Londres, Publicaciones especiales . 268 (1): 1–23. Código bibliográfico : 2006GSLSP.268 .... 1G . doi : 10.1144 / gsl.sp.2006.268.01.01 . ISSN 0305-8719 . S2CID 56520730 .
- ^ Brun, Jean-Pierre; Sokoutis, Dimitrios; Driessche, Jean Van Den (1 de abril de 1994). "Modelado analógico de sistemas de fallas de desprendimiento y complejos de núcleos" . Geología . 22 (4): 319–322. Código bibliográfico : 1994Geo .... 22..319B . doi : 10.1130 / 0091-7613 (1994) 022 <0319: AMODFS> 2.3.CO; 2 . ISSN 0091-7613 .
- ^ Tirel, Céline; Brun, Jean-Pierre; Burov, Evgueni (2008). "Dinámica y desarrollo estructural de núcleos complejos metamórficos" . Revista de Investigación Geofísica: Tierra sólida . 113 (B4): B04403. Código bibliográfico : 2008JGRB..113.4403T . doi : 10.1029 / 2005JB003694 . ISSN 2156-2202 .