La zona tectónica de los Grandes Lagos (GLTZ) está delimitada por Dakota del Sur en su punta y se dirige de noreste a sur de Duluth, Minnesota , luego se dirige hacia el este a través del norte de Wisconsin , Marquette, Michigan , y luego se dirige hacia el noreste para rozar las orillas de los lagos más al norte.
La orogenia algomana agregó masa de tierra a la provincia Superior por la actividad volcánica y la colisión continental a lo largo de un límite que se extiende desde la actual Dakota del Sur, EE. UU., Hasta la región del lago Huron cerca de Sudbury , Ontario , Canadá.
Tiene 1.400 km (870 millas) de largo y separa el terreno gneísico arcaico más antiguo al sur del terreno granito- piedra verde del Arcaico tardío más joven al norte.
La zona se caracteriza por una compresión activa durante la orogenia de Algoman (hace unos 2.700 millones de años ), una tectónica que se separa ( extensional ) (hace 2.450 a 2.100 millones de años), una segunda compresión durante la orogenia de Penokean (hace 1.900 a 1.850 millones de años). ), una segunda extensión durante el tiempo del Proterozoico Medio (hace 1.600 millones de años) y una reactivación menor durante el tiempo del Fanerozoico (los últimos 500 millones de años).
La colisión comenzó a lo largo de la zona tectónica de los Grandes Lagos con el evento de formación de montañas de Algoman y continuó durante decenas de millones de años. Durante la formación del GLTZ, la subprovincia gneísica del valle del río Minnesota fue empujada hacia el borde de la provincia Superior mientras consumía la corteza oceánica de la provincia Superior. La fragmentación del supercontinente de Kenorland comenzó hace 2.450 millones de años y se completó hace 2.100 millones de años . La provincia de Wyoming es la masa continental que se supone que se separó de la parte sur de la provincia Superior de Kenorland, antes de moverse rápidamente hacia el oeste y acoplarse con el supercontinente Laurentia hace 1.850 a 1.715 millones de años. La sedimentación del entorno de ruptura GLTZ continuó en la orogenia de Penokean, que es el próximo gran evento tectónico en la región de los Grandes Lagos . Se han documentado varios terremotos en Minnesota, la península superior de Michigan y Sudbury en los últimos 120 años a lo largo del GLTZ.
Localización
Durante el Eón Arcaico Tardío, la orogenia de Algoman, que ocurrió hace unos 2.750 millones de años, agregó masa de tierra a través de la actividad volcánica y la colisión continental a lo largo de un límite que se extiende desde la actual Dakota del Sur, EE. UU., Hasta la región de Sudbury, Ontario, Canadá. El más al oeste en Dakota del Sur es 99 ° W, [1] que está a unos 55 km (34 millas) de la frontera entre Minnesota y Dakota del Sur. Este límite de la corteza es la zona tectónica de los Grandes Lagos (GLTZ). Es una sutura paleo de 1.400 km (870 millas) de largo que separa el terreno gneísico arcaico de más de 3.000 millones de años al sur, la subprovincia del valle del río Minnesota, del granito de piedra verde arcaica tardía de 2.700 millones de años de antigüedad. terrane al norte - Subprovincia de Wawa de la provincia Superior. [2] El GLTZ tiene 50 km (30 millas) de ancho. [3]
Mecanismo
Colisión
La colisión de la subprovincia gneissic Minnesota River Valley (MRV) en el borde sur de la provincia Superior fue otro proceso en el lento cambio en la tectónica [4] que marca el final del Archean Eon. Este terreno gneísico se extendía originalmente varios cientos de kilómetros de este a oeste, por lo que es más un protocontinente que un futuro cinturón de provincia Superior. [4] El límite que separa los dos cuerpos en colisión es la zona tectónica de los Grandes Lagos; es una zona de falla de rocas altamente deformadas. [4] La colisión comenzó a lo largo del GLTZ hace unos 2.700 millones de años y continuó durante decenas de millones de años. [4] Se interpreta que la colisión ocurrió oblicuamente en un ángulo, [5] comenzando en el oeste.
Suturar
La subprovincia MRV experimentó dos eventos metamórficos de alto grado distintos , uno hace 3.050 millones de años y el otro hace 2.600 millones de años . [4] El primero fue probablemente durante la formación del terreno, el segundo fue durante la sutura. [4] El crecimiento de los terrenos graníticos de piedra verde de la provincia Superior terminó con la sutura del terreno gneis del valle del río Minnesota a la subprovincia basáltica de Wawa. [6] : 145 La sutura, la última etapa del cierre, comenzó en Dakota del Sur y continuó hacia el este. [4]
Durante la formación del GLTZ, el protocontinente MRV consumió la corteza oceánica de la provincia Superior cuando la subprovincia llegó desde el sur. [4] La sutura de un bloque continental sobre otro generalmente ocurre porque existe una zona de subducción debajo de uno de los bloques. [4] La zona de subducción consume la corteza oceánica conectada al otro bloque. [4] Después de que se consume la corteza oceánica, los dos bloques se encuentran y la corteza oceánica subductora tira del bloque continental adjunto debajo del otro. [4] Durante la colisión con la provincia Superior, el bloque gneísico MRV fue lanzado al borde de la provincia Superior; esto resultó en una falla arrugada empujada de decenas de kilómetros de ancho que produjo una cadena montañosa y una zona de cizallamiento que define el límite entre los dos terrenos. [4] El tectonismo a lo largo de la zona comenzó durante el acoplamiento de los dos terrenos en una sola masa continental y culminó en el Proterozoico temprano, donde la deformación tuvo lugar bajo presiones bajas a intermedias. [7]
Rifting
Después de la sutura, la región estuvo tectónicamente tranquila durante unos cientos de millones de años. [4] Las montañas de Algoman habían sido construidas y luego erosionadas en sedimentos que cubrían el área. [4] La fragmentación de este supercontinente Arcaico comenzó hace unos 2.450 millones de años bajo un punto caliente cerca de Sudbury y se completó hace unos 2.100 millones de años . [6] : 145 Aquí es cuando se supone que la provincia de Wyoming se ha alejado de la provincia Superior.
Cese de la ruptura
El patrón de sedimentación de este ambiente de ruptura continuó en la orogenia de Penokean, que es el próximo gran evento tectónico en la región de los Grandes Lagos. [4] Durante la orogenia de Penokean (hace 1.850 a 1.900 millones de años), la compresión deformó las secuencias en la región del Lago Superior. [7]
GLTZ en Marquette, Michigan, área
El mapeo geológico reciente en el área de Marquette, Michigan, EE. UU., Proporciona información de la estructura de la zona a lo largo de un rumbo de 10 km (6.2 millas). [5] : 409 El GLTZ era una zona de deslizamiento dextral activa al sur de Marquette, pasando bajo el gran anticlinal de Marquette . [6] : 147 PK Sims y WC Day sugieren que la cinemática determinada en el GLTZ expuesto, que es consistente, es aplicable a toda su longitud. [5] : 409
En el área de Marquette, el GLTZ es una zona de roca metamórfica que golpea el noroeste de unos 2 km (1,2 millas) de ancho que fue aplastada por la dinámica de los movimientos tectónicos. [5] : 409 Los límites de la zona de cortante son subparalelos y rumbo N60 ° W; la foliación en mylonite dentro del GLTZ golpea N70 ° W y desciende S75 ° W. [5] : 409 Un estiramiento lineación (línea de transporte tectónico) en la foliación milonita sumerge 42 ° en una dirección S43 ° E. [5] : 409 En el modelo Sims-and-Day, esta última colisión en el conjunto de la provincia Superior resultó del transporte tectónico dirigido hacia el noroeste del terreno de la subprovincia del valle del río Minnesota contra el terreno de la provincia Superior. [5] : 410 La colisión fue oblicua, lo que resultó en un cizallamiento de empuje dextral a lo largo del límite. [5] : 410
Composición de la roca
Las rocas arcaicas tempranas generalmente forman cuerpos alargados, abovedados o circulares que tienen varios kilómetros de espesor. [8] : 3 Late etapa diques y alféizares de diabasa, rocas de feldespato de cuarzo de grano fino intrusivo ( aplita ) y rocas intrusivas de grano grueso de feldespato de cuarzo-mica ( pegmatita ) son comunes. [8] : 3
La mayoría de los cuerpos rocosos cristalinos de la región de la era Arcaica tardía son parte del terreno de piedra verde-granito del norte de Minnesota, noroeste de Wisconsin y la parte occidental de la península superior de Michigan. [8] : 8 litologías de las rocas son generalmente gneissose y migmatítica . [8] : 8 El metamorfismo y la deformación repetidos causaron recristalización extensa, foliación intensa, zonas de cizallamiento y plegamiento. [8] : 3 Hay fallas de este-noreste a este en las rocas gneísicas al sur de la zona tectónica de los Grandes Lagos en Minnesota, al sur del Sistema de Rift del Mediocontinente en Wisconsin y en la Península Superior de Michigan. [8] : 1
Minnesota
Las rocas cristalinas son más prominentes en Minnesota, donde subyacen a 8.882 km 2 (3.429 millas cuadradas), que en Wisconsin o en la península superior de Michigan. [8] : 4
Complejos de gneis de Montevideo y Morton
Datos recientes de edad radiométrica indican que hay cuatro complejos de rocas cristalinas de 3.400 millones de años en la región del Lago Superior. [8] : 3 Las unidades más conocidas son los complejos Morton Gneiss y Montevideo Gneiss [9] , a lo largo del valle del río Minnesota en el suroeste de Minnesota. [8] : 3 Las rocas expuestas en el valle del río Minnesota incluyen un complejo de gneises graníticos migmatíticos, anfibolitas esquistosas a gneísicas, metagabro y paragneis. [9] El complejo de los antiguos gneises está invadido por un cuerpo de granito más joven y débilmente deformado, el granito del Sagrado Corazón. [9]
Cuerpos graníticos del Sagrado Corazón
Los cuerpos graníticos del Sagrado Corazón que se encuentran a lo largo de partes del valle del río Minnesota están relativamente no fracturados y sin foliar, y pueden representar intrusiones pasivas en rocas metasedimentarias plegadas. [8] : 8 Es un granito rosado de grano medio de tectónica tardía típica que se introdujo hace unos 2.600 millones de años , después de la sutura del terreno gneísico MRV en la provincia Superior. [4] Intrusiones similares más al este a lo largo del GLTZ muestran fechas posteriores, lo que refuerza el cierre teorizado de oeste a este. [4]
Wisconsin del norte
Las litologías arcaicas tardías en el noroeste de Wisconsin y la península superior de Michigan son similares al granito del Sagrado Corazón y consisten en gneis y migmatitas. [8] : 8
El magmatismo penokeano de 1.850 años en Wisconsin representa una actividad ígnea de tipo margen terminada por colisión. [8] : 1 Algunos de los granitos de Penokean muestran un enriquecimiento de hierro similar al de la serie de magnetita , en lugar de la baja concentración de oxígeno de los óxidos magnéticos de titanio. [8] : 1 Las rocas de la edad de Penokean en el norte de Wisconsin y la península superior de Michigan contienen áreas de metamorfismo de baja presión y baja a alta temperatura. [8] : 3 El plegamiento y el metamorfismo aumentaron en intensidad hacia el sur y el sureste, [8] : 1 y produjeron el gneisico aislado de 1755 millones de años de antigüedad [2] : 342 Domos Watersmeet que se extienden a ambos lados de la frontera de Michigan y el noreste Wisconsin. [8] : 3
Península superior de Michigan
La deformación por compresión durante la orogenia de Penokea reactivó el GLTZ, que siguió a la deposición de los sedimentos del Supergrupo de la Cordillera de Marquette [2] : 322 y resultó en un movimiento del lado norte hacia arriba a lo largo de fallas empinadas dúctiles quebradizas en la porción este de baja pendiente de Marquette Trough [6] : 165 En la parte occidental del sinclinal de Marquette , tuvo lugar un segundo episodio de reactivación de GLTZ durante el levantamiento del Complejo Sur granítico post-huroniano de 2.400 a 2.100 millones de años de antigüedad. [6] : 165
Los complejos norte y sur de la península superior están altamente migmatizados y foliados intensamente, con la intensidad de la foliación aumentando hacia los márgenes. [8] : 8 La parte occidental del Complejo Sur muestra intrincadas fases de plegamiento y foliación. [8] : 8 Estas rocas del Arcaico tardío forman un cinturón aproximadamente de norte a sur que se extiende al sur de Marquette y se extiende hasta la frontera entre Michigan y Wisconsin. [8] : 8
Sudbury, Ontario
La estructura de la Cuenca de Sudbury se encuentra en el Gran Sudbury [10] : 1891 en el límite erosivo entre la provincia de Arcaico Superior y la secuencia suprayacente de los primeros depósitos del margen continental del Proterozoico. [10] : 1890 [nota 1] La estructura consiste en el Complejo Ígneo de Sudbury , una secuencia diferenciada de rocas volcánicas intrusivas - norita , gabro y granophyre - cubiertas por brechas y rocas metasedimenarias. [10] : 1890 La subcapa consiste en una masa de inclusiones básicas a ultrabásicas de tamaño variable y frecuencia de aparición. [10] : 1891 El gabro de Sudbury varía entre un gabro y una norita, dependiendo de las proporciones de los silicatos locales. [11] El gabro de biotita de cuarzo es de grano medio a grueso, [11] la monzonita de cuarzo Climax es de grano medio. [11]
En el área oriental de Sudbury, la roca es un gneis hornblendic altamente cristalino, que aparentemente se hunde en un ángulo bastante bajo hacia el sureste. [12]
Un análisis de paleostresión de las exposiciones orientales cerca de Sudbury muestra un desplazamiento dextral continuo durante la orogenia penokeana. [6] : 147
Hipótesis de separación de la provincia de Wyoming
Información general
Hace 2.480 millones de años se produjo un episodio de magmatismo de gabro hotspot en el borde oriental del cratón de Wyoming , [13] : 1 al sur del actual Sudbury. La fisura continental se manifiesta por el emplazamiento de rocas ígneas máficas a cada lado de los márgenes de la fisura. [13] : 9 por 2.100 millones de años las provincias Superior y Wyoming habían separado completamente. [6] : 145 Desde hace unos 2.100 a 1.865 millones de años, el cratón de Wyoming se desplazó hacia el oeste hasta que se acopló hace 1.865 millones de años con la provincia Superior, [13] : 10 al noroeste de su posición original.
Antes de la ruptura
El ensamblaje final del supercontinente Kenorland se terminó hace entre 2.600 y 2.550 millones de años; la provincia de Superior sur --con la subprovincia del valle del río Minnesota adjunta-- y la frontera sureste de la provincia de Wyoming en la actualidad colindaban entre sí desde el área de Sudbury hacia el oeste a unos 625 km (390 millas) hasta la línea estatal de Wisconsin-Michigan en el lago Superior. [13] : 8 [nota 2] El punto de acceso estaba a 125 km (80 millas) al sur de la suite East Bull Lake, aproximadamente debajo de la actual Sudbury. Los Blue Draw Metagabbros - en Black Hills de Dakota del Sur - estaban a 625 km (390 millas) al oeste de Sudbury y 150 km (90 millas) al sur del contacto más occidental de las dos provincias en la provincia de Wyoming.
Durante el rifting
Los eventos intrusivos de 2170 millones de años que afectaron a los cratones Superior y Wyoming indican que la columna se había movido 330 km (210 millas) al oeste, centrada en la abertura entre la provincia Superior y la provincia de Wyoming. [13] : 8 La provincia de Wyoming estaba rotando, siendo el Blue Draw Metagabbro el punto de giro. La reconstrucción de Harlan de este pivote se muestra a la derecha. En este momento, las dos provincias están en contacto en sólo un punto al norte del Metagabbro Blue Draw; ese punto de contacto estaba a 875 km (540 millas) de Sudbury y 95 km (60 millas) al suroeste de Duluth, Minnesota. El Blue Draw Metagabbro se encuentra ahora a 935 km (580 millas) al oeste de Sudbury y permanece a unos 150 km (90 millas) al sur del cruce de las provincias Superior-Wyoming.
Después de la separación completa
Los eventos magmáticos máficos de 2,125 a 2,090 millones de años de antigüedad que afectaron a los cratones Superior y Wyoming muestran que el hotspot se ha movido 500 km (310 millas) al oeste de Sudbury, y las dos provincias se han dividido de modo que están separadas por 100 km ( 60 millas). [13] : 8 La distancia más estrecha entre los dos cratones es de 1.150 km (710 millas) de Sudbury, en el centro-este de Dakota del Sur. El Blue Draw Metagabbro se encuentra ahora a 950 km (590 millas) al oeste de Sudbury y a 200 km (120 millas) al sur de la frontera sur de la provincia Superior.
Evidencia de apoyo
Antes de la ruptura
Los enjambres de diques y alféizares máficos son típicos del rifting continental y pueden usarse para medir el tiempo de la ruptura de supercontinentes. [13] : 2 La intrusión del enjambre de diques máficos Matachewan-Hearst de 2,475 a 2,445 millones de años y el conjunto de rocas intrusivas máficas en capas de East Bull Lake de 2,490 a 2,475 millones de años se interpretan como indicadores tempranos La ruptura paleoproterozoica impulsada por el punto caliente del manto se centró cerca de Sudbury, Ontario, durante el inicio de la ruptura de Kenorland. [13] : 2 La datación radiométrica muestra que el Blue Draw Metagabbro de la provincia de Wyoming estaba sufriendo rupturas hace 2.480 millones de años , al mismo tiempo que el cinturón de 250 km (160 millas) de largo de intrusiones de capas máficas en la región de Sudbury. [13] : 9
En el norte de Black Hills, en el suroeste de Dakota del Sur, el núcleo cristalino precámbrico de 2.600 a 2.560 millones de años, el Blue Draw Metagabbro, es un umbral de capas de 1 km (0,62 millas) de espesor. [13] : 1 La suite intrusiva de East Bull Lake, en la provincia de Superior sur cerca de Sudbury, Ontario, se alinea espacialmente con Blue Draw Metagabbro si los cratones Superior y Wyoming se restauran a la configuración de Kenorland propuesta por Roscoe y Card (1993). [13] : 2 Estas intrusiones máficas en capas son de grosor similar y antigüedad idéntica, y ocurren a lo largo de un cinturón estriado. [13] : 1
Datos paleomagnéticos y geocronológicos recientes del cratón central de Wyoming apoyan la hipótesis de que los supergrupos Huronian (en el sur de Ontario) y Snowy Pass (en el sureste de Wyoming) estaban adyacentes entre sí hace 2.170 millones de años y pueden haber evolucionado como una única cuenca sedimentaria de rift. hace entre 2.450 y 2.100 millones de años. [13] : 2 Estas rocas sedimentarias Huronian y Snowy Pass son similares, cada una con grietas epicratónicas de 2.450 a 2.100 millones de años, seguidas de márgenes sedimentarios pasivos de 2.100 a 1.800 millones de años. [13] : 2
Durante el rifting
Gran parte del sudeste de la provincia Superior fue dividida en dos por el enjambre de diabasas biscotasing de más de 300.000 km 2 (120.000 millas cuadradas) de 2.172 a 2.167 millones de años de antigüedad que tenía una tendencia al noreste de Sudbury. [13] : 9 En la provincia centro-sur de Wyoming hay un dique de diorita de cuarzo de 2.170 ± 8 millones de años de antigüedad en Wind River Range . [13] : 9
Después de la separación completa
Por 2.100 millones de años atrás , se pensaba que el cratón de Wyoming se ha separado completamente de la provincia meridional superior, esto es consistente con la ocurrencia de un punto de acceso a 2,076- 2,067 millones de años de edad, centrada justo al sur de la provincia Superior y al este de el MRV. [13] : 2 El Marathon de 2.125 a 2.101 millones de años y los diques de Fort Frances de 2.077 a 2.076 millones de años, ambos en la actual provincia Superior al norte de la zona tectónica de los Grandes Lagos, son consistentes con rifting durante este período de tiempo. [13] : 9
Temblores
Minnesota ha sido el país con mayor actividad sísmica en la región de Minnesota, Wisconsin, la península superior de Michigan y el sur de Ontario. Se han documentado varios terremotos en Minnesota en los últimos 120 años, [15] con al menos seis en el GLTZ. [16] Los epicentros muestran una clara relación con las características tectónicas del estado; cuatro epicentros se encuentran a lo largo de la zona tectónica de los Grandes Lagos. [15] Las profundidades se estiman en 5 a 20 km (3 a 12 millas). [15] El evento mejor documentado ocurrió el 9 de julio de 1975, cerca de Morris, Minnesota , con una magnitud de 4,6 y un área de fieltro de 82.000 km 2 (32.000 millas cuadradas) que cubre partes de cuatro estados. [15]
Wisconsin no ha tenido terremotos a lo largo del GLTZ, [17] La península superior de Michigan ha tenido cuatro terremotos en las proximidades del GLTZ: Negaunee, Newberry y dos en Sault Ste. Marie [18] - y el área de Sudbury ha tenido tres terremotos. [19]
Notas
- ^ La URL original utilizada mostraba el artículo completo como PDF. No parece funcionar cuando se escribe la URL en Google. La url = ftp: // geo.igemi.troisk.ru/archive/Geophysics/geo2000/geo65n06/geo6506r18901899.pdf
- ^ Las medidas de distancia en la sección de la provincia de Wyoming son derivadas por el autor original de este artículo con el uso de tres recursos: 1. Guía geológica para los plutones de la suite intrusiva Paleoproterozoic East Bull Lake en East Bull Lake, Agnew Lake y River Valley, Ontario . [14] La página 4 tiene un mapa con una escala dada. 2. Usar esa escala con puntos de referencia en los mapas de la página 8 de la referencia Dahl y 3. Mapquest. El autor original llegó a valores aproximados utilizando escalas, mapas y una regla. Las ubicaciones geográficas (Sudbury, Duluth, Wisconsin, etc.) proporcionadas con las mediciones son ubicaciones actuales.
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