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Provincias geológicas del mundo ( USGS )

Una orogenia es un evento que conduce tanto a la deformación estructural como a la diferenciación composicional de la litosfera de la Tierra ( corteza y manto superior ) en los márgenes de las placas convergentes . Un cinturón orógeno u orogénico se desarrolla cuando una placa continental se arruga y se eleva para formar una o más cadenas montañosas ; esto implica una serie de procesos geológicos denominados colectivamente orogénesis . [1] [2] Un evento sinorogénico es aquel que ocurre durante una orogenia.

La orogenia es el mecanismo principal por el cual se construyen montañas en los continentes. La palabra "orogenia" ( / ɒr ɔː dʒ ə n i / ) viene del griego antiguo ( ὄρος , Óros , lit.  '' montaña '' + γένεσις , génesis , lit.  '' creación, origen ''). [3] Aunque se usó antes que él, el término fue empleado por el geólogo estadounidense GK Gilbert en 1890 para describir el proceso de construcción de montañas a diferencia de la epeirogenia . [4]

Fisiografía [ editar ]

Ver también: subducción , tectónica de placas y colisión continental
Dos procesos que pueden contribuir a la formación de orógenos. Arriba: delaminación de raíces orogénicas hacia la astenosfera ; Abajo: Subducción de la placa litosférica a las profundidades del manto. Los dos procesos conducen a rocas metamórficas ubicadas de manera diferente (burbujas en el diagrama), lo que proporciona evidencia sobre qué proceso ocurrió realmente en los márgenes de las placas convergentes. [5]
Subducción de una placa oceánica debajo de una placa continental para formar un orógeno de acreción. (ejemplo: los Andes )
Colisión continental de dos placas continentales para formar un orógeno de colisión. Por lo general, la corteza continental se somete a profundidades litosféricas para el metamorfismo de facies de blueschist a eclogite, y luego se exhuma a lo largo del mismo canal de subducción. (ejemplo: el Himalaya )

La orogenia tiene lugar debido a la convergencia de las placas tectónicas. Esto puede tomar la forma de subducción (donde un continente cabalga con fuerza sobre una placa oceánica para formar una orogenia de acreción) o colisión continental (convergencia de dos o más continentes para formar una orogenia de colisión). [6]

La orogenia produce típicamente cinturones orogénicos , que son regiones alargadas de deformación que bordean los cratones continentales . Los cinturones orogénicos jóvenes, en los que todavía se produce la subducción, se caracterizan por frecuentes actividad volcánica y terremotos . Los cinturones orogénicos más antiguos suelen estar profundamente erosionados para exponer estratos desplazados y deformados . Estos a menudo están muy metamorfoseados e incluyen vastos cuerpos de roca ígnea intrusiva llamados batolitos . [7]

Los cinturones orogénicos están asociados con zonas de subducción, que consumen corteza , espesan la litosfera, producen terremotos y volcanes y, a menudo, construyen arcos de islas . Estos arcos de islas pueden agregarse a un margen continental durante una orogenia de acreción. La orogenia puede culminar con la corteza continental del lado opuesto de la placa oceánica en subducción que llega a la zona de subducción. Esto pone fin a la subducción y transforma la orogenia de acreción en una orogenia de colisión. [8] La orogenia de colisión puede producir montañas extremadamente altas, como ha estado ocurriendo en el Himalaya durante los últimos 65 millones de años. [9]

Los procesos de orogenia pueden tomar decenas de millones de años y construir montañas a partir de lo que alguna vez fueron cuencas sedimentarias . [7] La actividad a lo largo de un cinturón orogénico puede ser extremadamente duradera. Por ejemplo, gran parte del sótano subyacente a los Estados Unidos pertenece a las Provincias Proterozoicas Transcontinentales, que se acumularon en Laurentia (el antiguo corazón de América del Norte) en el transcurso de 200 millones de años en el Paleoproterozoico . [10] Las orogenias Yavapai y Mazatzal fueron picos de actividad orogénica durante este tiempo. Estos fueron parte de un período prolongado de actividad orogénica que incluyó la orogenia Picurisy culminó en la orogenia de Grenville , que duró al menos 600 millones de años. [11] Una secuencia similar de orogenias ha tenido lugar en la costa oeste de América del Norte, comenzando a finales del Devónico (hace unos 380 millones de años) con la orogenia Antler y continuando con la orogenia Sonoma y la orogenia Sevier y culminando con la orogenia Laramide. . La orogenia de Laramide por sí sola duró 40 millones de años, desde hace 75 millones a 35 millones de años. [12]

La altura topográfica de las montañas orogénicas está relacionada con el principio de isostasia , [13] es decir, un equilibrio de la fuerza gravitacional descendente sobre una cadena montañosa ascendente (compuesta de material ligero de corteza continental ) y las fuerzas ascendentes flotantes ejercidas por la densa manto subyacente . [14] La erosión de los estratos suprayacentes en cinturones orogénicos y el ajuste isostático a la remoción de esta masa de roca suprayacente pueden traer estratos profundamente enterrados a la superficie. El proceso de erosión se llama destecho y la exposición resultante de estratos anteriormente profundamente enterrados se llama exhumación . [15]

Un evento orogénico se puede estudiar: (a) como un evento estructural tectónico, (b) como un evento geográfico y (c) como un evento cronológico.

Eventos orogénicos:

  • Causar fenómenos estructurales distintivos relacionados con la actividad tectónica.
  • afectan las rocas y la corteza en regiones particulares, y
  • suceder dentro de un período específico

Orógeno (o "sistema orogénico") [ editar ]

El sistema de cuencas de Foreland

En general, hay dos tipos principales de orógenos en los márgenes de las placas convergentes: (1) los orógenos de acreción, que se producen por la subducción de una placa oceánica debajo de una placa continental para dar lugar a magmatismo de arco continental o la acumulación de terrenos de arco insular a terrenos continentales. márgenes; (2) orógenos de colisión, que se producen por la colisión entre dos bloques continentales, con subducción de un bloque continental debajo del otro bloque continental.

Una orogenia produce un orógeno , pero un sistema de cuencas cordilleras- antepaís (montañosas) solo se produce en los márgenes de las placas pasivas. La cuenca del antepaís se forma por delante del orógeno debido principalmente a la carga y la flexión resultante de la litosfera por el cinturón montañoso en desarrollo. Una cuenca de antepaís típica se subdivide en una cuenca de cuña por encima de la cuña orogénica activa, la proa inmediatamente más allá del frente activo, una protuberancia alta de origen de flexión y un área de protuberancia posterior más allá, aunque no todas están presentes en todo el antepaís. -sistemas de lavabo. La cuenca migra con el frente orogénico y los sedimentos de la cuenca del antepaís depositados temprano se involucran progresivamente en el plegamiento y el empuje. Sedimentosdepositados en la cuenca del antepaís se derivan principalmente de la erosión de las rocas que se levantan activamente de la cordillera, aunque algunos sedimentos se derivan del antepaís. El relleno de muchas de estas cuencas muestra un cambio en el tiempo desde los sedimentos marinos de aguas profundas ( estilo flysch ) a través de aguas someras a continentales ( estilo molasa ). [dieciséis]

Ciclo orogénico [ editar ]

Ver también: ciclo de Wilson

Aunque la orogenia implica la tectónica de placas , las fuerzas tectónicas dan como resultado una variedad de fenómenos asociados, que incluyen deformación de la corteza, engrosamiento de la corteza, adelgazamiento y fusión de la corteza, así como magmatismo , metamorfismo y mineralización. Lo que sucede exactamente en un orógeno específico depende de la fuerza y ​​la reología de la litosfera continental y de cómo cambian estas propiedades durante la orogénesis.

Además de la orogenia, el orógeno (una vez formado) está sujeto a otros procesos, como la sedimentación y la erosión . [2] La secuencia de ciclos repetidos de sedimentación, deposición y erosión, seguidos de enterramiento y metamorfismo, y luego de anatexis cortical para formar batolitos graníticos y levantamiento tectónico para formar cadenas montañosas , se denomina ciclo orogénico . [17] [18] Por ejemplo, la orogenia de Caledonia se refiere a una serie de eventos tectónicos debidos a la colisión continental de Laurentia con EasternAvalonia y otros antiguos fragmentos de Gondwana en el Paleozoico Temprano. El orógeno de Caledonia resultó de estos eventos y varios otros que forman parte de su peculiar ciclo orogénico. [19]

Los conjuntos de rocas deformadas y metamorfoseadas ocurren comúnmente en cinturones orogénicos de colisión. [20] Tales conjuntos litológicos son parte de complejos de napas que han sido empujados sobre un margen continental durante la orogénesis y el cierre de una cuenca oceánica. En particular, las astillas de las rocas del sótano, los restos de las cuencas de las fisuras, los conjuntos de ofiolitas y arcos de islas se conservan comúnmente en cinturones orogénicos. [21] Las cuencas de rift preservadas pueden incluir ensamblajes litológicos originalmente formados en segmentos proximales o distales del margen de rifted. En los Alpes, por ejemplo, las reconstrucciones de placas basadas en la distribución y estructura de complejos metasedimentarios con serpentinita sugirieron la formación en zonas de transición océano-continente distales antes de la orogénesis y el empuje del napa. [22]Los complejos metasedimentarios de tipo alpino también se han estudiado en las Caledónidas y los Pirineos escandinavos. [23] [24] La aparición de cuencas de rift en los complejos de nappe demuestra que la tectonoestratigrafía de los cinturones orogénicos se hereda en parte de los márgenes de rifted después de la subducción y colisión continental. [25]

En resumen, una orogenia es un episodio de deformación, metamorfismo y magmatismo en los márgenes de las placas convergentes, durante el cual intervienen muchos procesos geológicos. Cada orogenia tiene su propio ciclo orogénico, pero la orogénesis compuesta es común en los márgenes de las placas convergentes.

Erosión [ editar ]

La erosión representa una fase posterior del ciclo orogénico. La erosión elimina inevitablemente gran parte de las montañas, exponiendo el núcleo o las raíces de la montaña ( rocas metamórficas traídas a la superficie desde una profundidad de varios kilómetros). Los movimientos isostáticos pueden ayudar a dicha exhumación al equilibrar la flotabilidad del orógeno en evolución. Los académicos debaten sobre hasta qué punto la erosión modifica los patrones de deformación tectónica (ver erosión y tectónica ). Por lo tanto, la forma final de la mayoría de los cinturones orogénicos antiguos es una larga franja arqueada de rocas metamórficas cristalinas secuencialmente debajo de sedimentos más jóvenes que se empujan sobre ellos y que se separan del núcleo orogénico.

Un orógeno puede estar erosionado casi por completo y solo se puede reconocer mediante el estudio de rocas (antiguas) que tienen rastros de orogénesis. Los orógenos suelen ser extensiones de roca largas, delgadas y arqueadas que tienen una estructura lineal pronunciada que da como resultado terrenos o bloques de rocas deformadas, separados generalmente por zonas de sutura o fallas de empuje de inmersión . Estas fallas de empuje llevan rodajas de roca relativamente delgadas (que se llaman napas o láminas de empuje, y difieren de las placas tectónicas ) desde el núcleo del orógeno que se acorta hacia los márgenes, y están íntimamente asociadas con los pliegues y el desarrollo del metamorfismo . [26]

Biología [ editar ]

En los años 1950 y 1960 el estudio de orogeny, junto con biogeografía (el estudio de la distribución y evolución de la flora y fauna), [27] geografía y mediados océano crestas , contribuido en gran medida a la teoría de la tectónica de placas. Incluso en una etapa muy temprana, la vida jugó un papel importante en la existencia continua de los océanos, al afectar la composición de la atmósfera. La existencia de océanos es fundamental para la expansión y subducción del fondo marino. [28] [ necesita cotización para verificar ] [29] [ necesita cotización para verificar ]

Relación con la construcción de montañas [ editar ]

Un ejemplo de deformación de piel fina ( fallas de empuje ) de la orogenia Sevier en Montana . Tenga en cuenta la piedra caliza blanca de Madison repetida, con un ejemplo en primer plano (que se pellizca con la distancia) y otro en la esquina superior derecha y en la parte superior de la imagen.
Montañas de Sierra Nevada (resultado de la delaminación ) como se ve desde la Estación Espacial Internacional .

La formación de montañas se produce a través de varios mecanismos. [30] [31] [32]

Los complejos montañosos son el resultado de sucesiones irregulares de respuestas tectónicas debidas a la expansión del fondo marino, el desplazamiento de las placas de la litosfera, las fallas de transformación y los márgenes continentales en colisión, acoplados y desacoplados.

-  Peter J Coney [33]

Las grandes orogenias modernas a menudo se encuentran en los márgenes de los continentes actuales; las orogenias Alleghenian (Apalaches), Laramide y Andina ejemplifican esto en las Américas. Las orogenias inactivas más antiguas, como Algoman , Penokean y Antler , están representadas por rocas deformadas y metamorfoseadas con cuencas sedimentarias más hacia el interior.

Las áreas que se están separando, como las dorsales oceánicas y el Rift de África Oriental , tienen montañas debido a la flotabilidad térmica relacionada con el manto caliente debajo de ellas; esta flotabilidad térmica se conoce como topografía dinámica . En los orógenos de deslizamiento , como la falla de San Andrés , las curvas de restricción dan como resultado regiones de acortamiento de la corteza localizado y formación de montañas sin una orogenia en todo el margen de la placa. El vulcanismo de puntos calientes da como resultado la formación de montañas aisladas y cadenas montañosas que parecen no estar necesariamente en los límites actuales de las placas tectónicas, pero son esencialmente el producto del tectonismo de placas.

Las regiones también pueden experimentar un levantamiento como resultado de la delaminación de la litosfera orogénica , en la que una porción inestable de la raíz litosférica fría gotea hacia el manto astenosférico, disminuyendo la densidad de la litosfera y causando un levantamiento boyante. [34] Un ejemplo es Sierra Nevada en California. Esta cadena de montañas de bloques de fallas [35] experimentó un renovado levantamiento debido al abundante magmatismo después de una delaminación de la raíz orogénica debajo de ellas. [34] [36]

Finalmente, el levantamiento y la erosión relacionados con la epeirogénesis (movimientos verticales a gran escala de porciones de continentes sin mucho plegamiento, metamorfismo o deformación asociados) [37] pueden crear alturas topográficas locales.

Monte Rundle , Banff, Alberta .

El monte Rundle en la autopista Trans-Canada entre Banff y Canmore ofrece un ejemplo clásico de una montaña cortada en rocas con capas de inmersión. Hace millones de años, una colisión provocó una orogenia, lo que obligó a que las capas horizontales de una antigua corteza oceánica se empujaran hacia arriba en un ángulo de 50 a 60 °. Eso dejó a Rundle con una cara lisa arbolada y amplia, y una cara afilada y empinada donde quedan expuestos los bordes de las capas elevadas. [38]

Historia del concepto [ editar ]

Antes del desarrollo de los conceptos geológicos durante el siglo XIX, la presencia de fósiles marinos en las montañas se explicaba en contextos cristianos como resultado del Diluvio Bíblico . Esta fue una extensión del pensamiento neoplatónico , que influyó en los primeros escritores cristianos . [ cita requerida ]

El erudito dominico del siglo XIII Alberto el Grande postuló que, como se sabía que ocurría la erosión, debía haber algún proceso por el cual se levantaran nuevas montañas y otras formas de tierra, o de lo contrario eventualmente no habría tierra; sugirió que los fósiles marinos en las laderas de las montañas debieron haber estado alguna vez en el fondo del mar. La orogenia fue utilizada por Amanz Gressly (1840) y Jules Thurmann (1854) como orogénica en términos de la creación de elevaciones montañosas, ya que el término construcción de montañas todavía se usaba para describir los procesos. Elie de Beaumont(1852) utilizó la evocadora teoría de las "mandíbulas de un tornillo de banco" para explicar la orogenia, pero se preocupó más por la altura que por las estructuras implícitas creadas y contenidas en los cinturones orogénicos. Su teoría esencialmente sostenía que las montañas se creaban al apretar ciertas rocas. Eduard Suess (1875) reconoció la importancia del movimiento horizontal de las rocas. El concepto de una geosinclina precursora o deformación inicial hacia abajo de la tierra sólida (Hall, 1859) llevó a James Dwight Dana (1873) a incluir el concepto de compresión en las teorías que rodean la construcción de montañas. En retrospectiva, podemos descartar la conjetura de Dana de que esta contracción se debió al enfriamiento de la Tierra (también conocida como el enfriamiento de la Tierra).teoría). La teoría del enfriamiento de la Tierra fue el paradigma principal para la mayoría de los geólogos hasta la década de 1960. Fue, en el contexto de la orogenia, ferozmente impugnado por los defensores de los movimientos verticales en la corteza (similar a la tefrotectónica ), o convección dentro de la astenosfera o manto .

Gustav Steinmann (1906) reconoció diferentes clases de cinturones orogénicos, incluido el cinturón orogénico de tipo alpino , tipificado por una geometría de flysch y molasa en los sedimentos; ofiolito secuencias, toleíticos basaltos, y un nappe estructura de pliegues estilo.

En términos de reconocer la orogenia como un evento , Leopold von Buch (1855) reconoció que las orogenias podrían ubicarse en el tiempo colocando entre corchetes entre la roca deformada más joven y la roca no deformada más antigua, un principio que todavía se usa hoy en día, aunque comúnmente investigado por la geocronología. utilizando la datación radiométrica.

Basándose en las observaciones disponibles de las diferencias metamórficas en los cinturones orogénicos de Europa y América del Norte, HJ Zwart (1967) [39] propuso tres tipos de orógenos en relación con el entorno y estilo tectónicos: Cordillerotipo, Alpinotipo y Hercotipo. Su propuesta fue revisada por WS Pitcher en 1979 [40] en términos de la relación con las ocurrencias de granito. Cawood y col. (2009) [41]clasificó los cinturones orogénicos en tres tipos: acrecionalistas, de colisión e intracratónicos. Observe que tanto los orógenos de acreción como los de colisión se desarrollaron en los márgenes de las placas convergentes. En contraste, los orógenos de Hercotipo generalmente muestran características similares a los orógenos intracratónicos, intracontinentales, extensionales y ultracalientes, todos los cuales se desarrollaron en sistemas de desprendimiento continental en los márgenes de las placas convergentes.

  1. Orógenos de acreción, que se produjeron por subducción de una placa oceánica debajo de una placa continental para el vulcanismo de arco. Están dominados por rocas ígneas calco-alcalinas y series de facies metamórficas de alta T / baja P con altos gradientes térmicos de> 30 ° C / km. Existe una carencia generalizada de ofiolitas, migmatitas y sedimentos abisales. Los ejemplos típicos son todos los orógenos circunpacíficos que contienen arcos continentales.
  2. Orógenos de colisión, que fueron producidos por la subducción de un bloque continental debajo del otro bloque continental con la ausencia de volcanismo de arco. Se caracterizan por la aparición de zonas metamórficas de facies de esquistos azules a eclogitas, lo que indica un metamorfismo de alta P / baja T en gradientes térmicos bajos de <10 ° C / km. Las peridotitas orogénicas están presentes, pero son volumétricamente menores, y los granitos y migmatitas sin-colisión también son raros o de menor extensión. Ejemplos típicos son los orógenos de los Alpes-Himalaya en el margen sur del continente euroasiático y los orógenos de Dabie-Sulu en el centro-este de China.

Ver también [ editar ]

  • Biogeografía  : estudio de la distribución de especies y ecosistemas en el espacio geográfico y a lo largo del tiempo geológico.
  • Mecánica de fallas  : un campo de estudio que investiga el comportamiento de las fallas geológicas.
  • Montañas plegables  : montañas formadas por el aplastamiento por compresión de las capas de roca
  • Guyot  : una montaña volcánica submarina aislada y de cima plana
  • Lista de orogenias  - Eventos conocidos de construcción de montañas de la historia de la Tierra
  • Convección del manto  : movimiento lento del manto sólido de la Tierra causado por corrientes de convección que transportan calor desde el interior del planeta a su superficie.
  • Levantamiento tectónico  - La porción del levantamiento geológico total de la superficie terrestre media que no es atribuible a una respuesta isostática a la descarga.
  • Movimiento epeirogénico  : trastornos o depresiones de la tierra que exhiben longitudes de onda largas y poco pliegue.

Literatura [ editar ]

  • La trilogía de la Tierra Rota

Referencias [ editar ]

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Fuentes [ editar ]

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Enlaces externos [ editar ]

  • Mapas de las orogenias acadia y tacónica
  • Geología antártica