El Superior Craton es un bloque cortical 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 se ha mantenido estable y se ha sometido a muy pocos cambios geológicos durante mucho tiempo. [2] El tamaño de Superior Craton es de aproximadamente 1.572.000 km 2 . [3]El cratón sufrió una serie de eventos de 4.3 a 2.57 Ga . Estos eventos incluyeron el crecimiento, la deriva y la deformación de la corteza oceánica y continental . [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 provincias superiores occidentales y orientales), incluyen el Superterrane superior norte y Wawa Terrane, entre otros [4] (que se muestran en la tabla siguiente).
Los estudios sobre la formación del Cratón Superior variaron 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 Uchian (2720–2700 Ma), la Orogenia Superior Central (2700 Ma), la Orogenia Shebandowanian (2690 Ma) y la Orogenia Minnesotan (2680 Ma). [4] Para la parte este, se sugieren dos modelos. El primer modelo de Percival y Skulski (2000) se centra en la colisión entre los terrenos . [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.
Localización
El Superior Craton cubre el centro de Canadá; ocupa la parte norte y central de Quebec, extendiéndose a lo largo de la parte central y sur de Ontario, y también cubre el sureste de Manitoba, con su punta llegando al límite entre los estados de Dakota del Sur y Minnesota de EE. UU . [8]
Entorno tectónico
La Arqueana Superior Cratón se extiende sobre 1.572.000 kilometros 2 de la América del Norte continente . [3] Formando el núcleo del Escudo Canadiense , el cratón Superior Arcaico está rodeado por los primeros orógenos del Proterozoico . [1] La parte occidental a noreste del cratón está unida por los orógenos Trans-Hudson . [9] Al este y al sureste se encuentran los orógenos vecinos de Grenville . [4] El lado sur se encuentra con la grieta de Keweenawan , mientras que la punta más al sur del cratón en Minnesota llega al orógeno de la llanura central. [10]
Con respecto a las fallas , hay tres tendencias principales de fallas subparalelas que dividen el cratón en subprovincias lineales. En la parte noroeste, las fallas ocurren en dirección oeste-noroeste. La parte noreste tiene fallas con tendencia noroeste. [8] Las fallas en la parte sur restante poseen una dirección este-oeste. [4]
Historia de crecimiento de los terrenos
Los terrenos que forman el cratón se crean a partir de entornos muy diversos, como el arco oceánico , el antearco antiguo , la mezcla tectónica oceánica, la elevación dentro del cratón, el cinturón de plegado y más. Entre ellos, es común que estas características se hayan formado principalmente en un entorno de compresión.
Ajuste del arco oceánico
Algunos terrenos, como el Wabigoon Terrane occidental, se forman a partir de la configuración de un arco oceánico. Un arco oceánico es una cadena de volcanes que se formaron arriba y paralelamente a las zonas de subducción . Debido a las actividades tectónicas en la Tierra, las costras continentales y oceánicas relevantes chocaron 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 de arriba y estalló. 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]
Configuración de la cuenca del antearco antiguo
Algunos terrenos, como el Quetico Terrane, fueron antearcos en el pasado. Un antearco es la región entre el arco volcánico y la zona de subducción. Incluye varios componentes, incluida la trinchera de subducción , el arco exterior alto de la corteza oceánica, las cuñas de acreción y la cuenca sedimentaria . La altura del arco exterior está formada 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 sedimentos marinos raspados de la corteza oceánica antes de ser subducidos. La cuenca sedimentaria se forma a partir de la acumulación de material erosivo de los volcanes, que se encuentra plano entre los volcanes y la altura topográfica de la cuña de acreción. [11]
Ajuste de elevación
Algunos terrenos, como el levantamiento Kapuskasing, se formaron a partir del levantamiento del bloque de la corteza. Por ejemplo, durante 1,85 Ga, chocaron el Midcontinent americano y el Superior Craton. La colisión entre los dos cratones provocó una falla inversa arcaica, la falla del lago Ivanhoe. El movimiento ascendente del muro colgante provoca la elevación de un bloque de la corteza, conocido como Kapuskasing Uplift. [12]
Ajuste de cinturón de empuje plegable
Algunos terrenos, como el Pontiac Terrane, eran anteriormente un cinturón de empuje plegable . Un cinturón de plegado de empuje es una zona que consta de una serie de empujes (fallas inversas) y pliegues de fallas de doblez separados por fallas de empuje principales. El cinturón de plegado de empuje se forma en un ajuste de compresión como la colisión de la corteza. cuando la corteza se comprime, se forman empujes que se sumergen hacia donde viene la compresión. Las paredes colgantes de los empujes se deslizan hacia arriba a lo largo del plano de falla y se apilan sobre la pared de los pies, formando un anticlinal de rampa o pliegue de falla . [13]
Composición general
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 penetrantes rocas metamórficas de granulita -facies. [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]
Las características geológicas generales de los terrenos se enumeran a continuación.
Lista de subprovincias y sus rocas dominantes
Subprovincia | Edad | Dominando el rock | Posible evento tectónico | Deposito mineral |
---|---|---|---|---|
Provincia Superior Occidental | ||||
Superterrano superior del norte (NSS) | - Rocas graníticas y gneísicas [15] - Rocas volcánicas máficas intermedias [4] [16] [17] - Grauvaca menor [4] [16] [17] | - graníticas magmatismo [18] - Metamorfismo formador de anfibolitas causado por acreción tectónica [4] | - Lode depósitos de oro [19] - Tubos de kimberlita que contienen diamantes [19] | |
Dominio de Oxford-Skull (OSD) | - Basalto (conjunto del río Hayers) [20] - Rocas volcánicas (conjunto del lago Oxford) [20] - sustentada por tonalítica , granodiorítico , granítico pluton con intrusión mafic [4] | - Entorno oceánico [4] - Sellado el sedimento después de la colisión de NSS y NCS [4] | - Depósitos de oro Lode [21] (como el depósito de oro de Monument Bay) | |
North Caribou Superterrane (NCS) | - Base plutónica superpuesta por secuencias de arco [22] - Plutón penetrante de granítico a tonalítico en la región central [4] | - Plutonismo dominante [4] - Rifting en el margen sur [4] | - Depósitos de oro (como Red Lake Gold Camp) [4] - Depósitos masivos de sulfuros [23] | |
Dominio del río inglés (ERT) | - Rocas sedimentarias como wackes [24] - Anfibolita y granulita de baja presión [4] [25] - Migmatita y diatexita [26] | - Relacionado con la sutura del NCS y WRT [26] | / | |
Río Winnipeg Terrane (WRT) | - Gneis y tonalita foliada [27] [28] [29] - Granito [28] | - Plutonismo tonalítico seguido de plutonismo granítico [4] | - Depósitos de hierro [4] [30] - Depósitos de plata nativa [4] [30] | |
Wabigoon Terrane (WwT / EwT) | - Rocas volcánicas máficas y plutón tonalítico en Occidente [31] - Cinturones de piedra verde invadidos por plutón granitoide en el este [4] | - Configuración del arco oceánico en el oeste [32] [33] [34] [35] - Establecimiento del margen continental en el este [36] | / | |
Quetico Terrane (QT) | - Principalmente grauvaca, migmatita, granito [4] - Sucesiones metarsedimentarias introducidas por tonalita, [4] nefelina , sienita , carbonatita [37] y granito [38] | - Antearco antiguo [31] [39] [40] | / | |
Wawa Terrane (WT) | - Calc-alcalinas a rocas alcalinas [41] - Sanukitoides [4] | - Oceanic tectónica mélange [42] [43] [44] | - Cinturón Michipicoten-Mishubishu (Fe, Au, Cu y Ni menor) [45] - Cinturón de Shebandowan-Schreiber (Fe, Au, [45] VMS, [46] Ni) [47] | |
Elevación de Kapuskasing (KU) | - Tonalita, paragneis y anortosita | - Impulso intraracratónico [48] | / | |
Provincia Superior Oriental | ||||
Abitibi Terrane (AT) | - Norte: rocas volcánicas estratificadas relacionadas con la intrusión [4] [49] - Central: rocas plutónicas y rocas volcánicas menores [50] - Sur: grauvacas jóvenes, conglomerados y rocas volcánicas alcalinas [51] | / | - Norte: Depósitos masivos de sulfuros, depósitos de vetas de Cu-Zn, depósitos de vetas de oro [4] - Central: depósitos masivos de sulfuros y depósitos de oro en vetas [50] - Sur: depósitos de oro, depósitos masivos de sulfuros de Cu-Zn, depósitos intrusivos de Ni y depósitos de pórfidos menores [4] [52] | |
Pontiac Terrane (PT) | - Norte: esquistos y paragneis [53] - Sur: rocas volcánicas [53] | - Cinturón de empuje plegable [54] | - Depósitos de oro alojados en venas de cuarzo [4] - Depósitos de sulfuro de Ni-Cu alojados en silos gabroicos [4] | |
Subprovincia de Opatica (OcS) | - Tonalita, granodiorita, granito y pegmatita [55] [56] [57] | - Cizalla en el lado oeste seguida de un movimiento en el lado sur [57] | - Depósitos volcanogénicos de sulfuros masivos (VMS), depósitos de vetas de Cu-Au, depósitos de Ni-Cu alojados en intrusiones y formación de hierro [4] | |
Subprovincia de Opinaca (OnS) | - metagreywacke [58] - intrusión masiva de leucogranito [59] | / | - Metales raros en granitos peraluminosos y pegmatitas [4] | |
Complejo Ashuanipi (AC) | - Tonalita y diorita [60] - Granulita [61] - Intrusión de diatexita, [61] sienita, granodiorita y granito [4] [62] | / | / | |
Subprovincia de La Grande (LG) | - Sótano gneísico [63] - komatitas [4] | / | - Mineralización de pórfidos e ígneas [4] | |
Subprovincia de Bienville (BS) | - Norte: intrusiones graníticas y granodioríticas [64] - Sur: complejo granodiorítico masivo [64] [65] | / | / | |
Provincia Superior Noreste | - I: tonalita y gneis tonalítico [4] - II: piroxeno llevando los rocas plutónicas [4] - IV: metasedimentaria y pluton piroxeno-cojinete [66] - V: pluton piroxeno-cojinete con menor tonalita [4] - VI: pluton magnético piroxeno-cojinete [67] - VII: complejo tonalítico [7] [6] | / | - Simgenético: formación de hierro tipo Algoma, sulfuro masivo volcanogénico, depósitos de Ni-Cu, depósitos de Fe-Ti-V (alojados por intrusiones máficas) y depósitos de pórfidos que contienen U-Th-Mo [4] - Epigenéticos: Cu, Ni, Ag, Au, elementos de tierras raras (REE) y depósitos de U limitados [4] |
Desarrollo
La investigación del Cratón Superior en el pasado se centró en cómo se formó la parte occidental. Esto deja incertidumbres en el vínculo entre el oeste y el este. [68]
Craton superior occidental
El Cratón Superior occidental está formado por diferentes terrenos que se cosen entre sí de forma continua durante el período neoarqueano. [39] [69] [70] [71] Este ensamblaje progresivo puede explicarse por cinco orogenias discretas (procesos de construcción de montañas). Son, desde el evento más antiguo hasta el más joven, la Orogenia Superior Norte, la Orogenia Uchian, la Orogenia Superior Central, la Orogenia Shebandowanian y la Orogenia Minnesotan. [71] Estos eventos muestran que la línea de tiempo de las acumulaciones comienza desde el norte con una dirección de ensamblaje hacia el sur. [68]
Para estas acumulaciones, el North Caribou Terrane actuó como el núcleo de acreción en el que se acoplan otros terrenos en su lado norte y sur.
Orogenia superior del norte (2720 Ma)
Antes de 2720 Ma, había muchos trozos de fragmentos de microcontinentes que los separaban con costras oceánicas similares a conductos de tendencia EW (con extensión desconocida). [70] Durante 2720 Ma, la subducción activa a lo largo del Superterrano superior del norte y el Terrano del caribú del norte causó el desplazamiento hacia el sur del Superterrano superior del norte. Con el tiempo, unió el Superterrano del norte del caribú 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 Superterrano superior del norte y el Superterrano del caribú del norte por subducción marcó el inicio de la formación del Cratón superior. El movimiento hacia el sur del Superterrano superior del norte al Superterrano del caribú del norte impulsado por la actividad de subducción es evidente por a) el magmatismo relacionado con el arco en el dominio de Oxford-Stull durante 2775-2733 Ma; [71] b) la zona de cizallamiento sur-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 North Kenyon. [71] El acoplamiento del Superterrano superior septentrional es evidente por los zircones detríticos> 3,5 Ga que se encuentran en rocas sedimentarias sinorogénicas (es decir, que se forman durante un evento orogénico) de <2.711 Ga. [71] El acoplamiento también inició la erupción de shoshonitic rocas volcánicas durante 2710 Ma y el acortamiento regional. El acortamiento regional se había sometido a plegamiento y foliación para formar zonas de cizallamiento lateral derecho con tendencia NW. [70] [71]
Orogenia de Uchian (2720-2700 Ma)
Durante este período, el río Winnipeg Terrane en el sur atracó hacia el norte en North Caribou Terrane. Luego, los dos terrenos se suturaron para formar el cinturón del río Inglés, que no fue antes de <2705 Ma. [71]
Durante la orogenia, en el centro-sur de North Caribou Superterrane, las rocas se deformaron completamente (de 2718 a 2712 Ma). Después de la deformación, se colocaron plutones en el área después de los movimientos tectónicos y se enfriaron alrededor de 2700 Ma. Tras el enfriamiento del plutón se produjo el rápido entierro y el derretimiento de las rocas en el cinturón del río Inglés y el río Winnipeg Terrane, así como el derrocamiento del Superterrane del norte del caribú en la cuenca del río Inglés en dirección sur. [71] Actividades magmáticas relacionadas con el arco sostenidas en otras áreas del margen sur del norte del Caribú Superterrano en <2710 Ma. Lo que siguió es la deformación penetrativa en los márgenes este (ocurrida en 2714-2702 Ma) y occidental (ocurrida en <2704 Ma), seguida de fallas dúctil-frágiles. [70] [71]
Orogenia Superior Central (2700 Ma)
La orogenia central es significativa, ya que implica la acumulación del terreno más joven de Wabigoon occidental en el margen suroeste del río Winnipeg Terrane. [71]
Se propusieron dos tipos de modelos para ilustrar el proceso de acreción con polaridad de subducción distintiva: Sanborn-Barrie y Skulski (2006) [73] sugirieron que la acreción se logró mediante la subducción hacia el noreste del Wabigoon Terrane occidental debajo del río Winnipeg Terrane. Este modelo está respaldado por evidencias como la formación de rocas tonalíticas y piroclásticas en 2715-2700Ma y el estilo de deformación del conjunto de turbiditas Warclub que infiere el dominio del río Winnipeg Terrane en Western Wabigoon Terrane. [71]
Otro tipo de modelos fue sugerido por Davis y Smith (1991), [74] Percival et al. (2004a) [75] y Melnyk et al. (2006), [29] que sugirió una dirección opuesta de subducción (hacia el suroeste). Estos modelos están respaldados por las texturas de roca dúctil en la placa inferior del río Winnipeg Terrane y los pliegues abiertos en el oeste de Wabigoon Terrane, lo que implica el papel primordial de Western Wabigoon Terrane en lugar del río Winnipeg Terrane que se muestra en el modelo anterior. [71]
Orogenia de Shebandowanian (2690 Ma)
La orogenia shebandowaniana marca la acumulación del terreno Wawa-Abitibi en el superterrano superior compuesto en el margen sur de los terrenos Wabigoon. [1]
La dirección norte de la subducción es evidente debido al cese del magmatismo del arco en el superterrano del río Winnipeg alrededor de los 2695 Ma. Aparte del magmatismo cesado, los plutones sanukitoides formados en el área durante 2695-2685 Ma (lo que infirió la ruptura de una losa de subducción) también indicaron la subducción hacia el norte. Después de la subducción, los dos terrenos se suturaron bajo el cinturón Quetico. Esto también atrapó los sedimentos clásticos fluyendo hacia el cinturón, marcando su transición de una cuña de acreción a una cuenca de antepaís . [71] En el terreno 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 calco-alcalino durante 2695 Ma. El segundo ( evento de deformación D 2 ) es la deformación transpresiva en el margen entre los terrenos Wawa-Abitibi Terrane y Wabigoon durante 2685-2680 Ma. [71]
Orogenia de Minnesotan (2680 Ma)
Como último evento significativo de acreción, la orogenia de Minnesotan está asociada con la acreción del oceánico Minnesota River Valley Terrane y el compuesto Superior Craton. La subducción entre los terrenos to llevó al Minnesota River Valley Terrane hacia el norte para encontrarse con el gigantesco cratón, que los dos terrenos suturaron 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 Abitibi, así como por la firma isotópica de la corteza antigua debajo de él. [71]
La orogenia Minnesotan explica la mayoría de los eventos de deformación en Wawa-Abitibi Terrane y Minnesota River Valley Terrane. Investigaciones en el pasado consideraban al Minnesota River Valley Terrane como una corteza rígida con mayor resistencia en comparación con las zonas más débiles entre Minnesota River Valley Terrane y Wawa-Abitibi Terrane, como una "mandíbula" rígida que yuxtapone una zona débil en el "vicio". modelos sugeridos por Ellis et al. (1998). [76] Sin embargo, el estudio de imágenes de reflexión sísmica de Percival et al. [71] revela que Minnesota River Valley Terrane se posiciona en la parte inferior de una secuencia de empuje, proporcionando evidencia de que es una losa oceánica. [71]
Resumen del desarrollo del Western Superior Craton
Hora | Evento | Descripción |
---|---|---|
2720 Ma | Orogenia Superior Norte | Northern Superior Superterrane se mueve hacia el sur para atracar en el North Caribou Terrane. [70] [71] |
2700 Ma | Orogenia de Uchian | Winnipeg River Terrane atracó hacia el norte en North Caribou Terrane. [71] |
2720-2700 Ma | Orogenia Superior Central | Sanborn-Barrie y Skulski (2006): [73] Western Wabigoon Terrane atracó hacia el noreste hasta el río Winnipeg Terrane. Davis y Smith (1991), [74] Percival et al. (2004a) [75] y Melnyk et al. (2006): [29] El cratón joven se movió hacia el suroeste para fusionarse con el Wabigoon Terrane occidental. |
2690 Ma | Orogenia shebandowaniana | El terreno Wawa-Abitibi se movió hacia el norte para chocar con el creciente cratón. [1] |
2680 Ma | Orogenia minnesotana | El valle del río Minnesotan Terrane se movió hacia el norte para chocar con el cratón prematuro. [71] |
Orogénesis en el Cratón Superior nororiental
Las correlaciones de los diferentes procesos de construcción del NE Superior Craton siguen siendo sofisticadas. Aún así, hay dos entendimientos generales para revelar las relaciones entre los eventos magmáticos y metamórficos superpuestos.
El primero es sugerido por Percival y Skulski (2000). [5] Es un modelo de colisión que a 2700 Ma, el terreno Rivière del este chocó con el terreno de la Bahía de Hudson ubicado en el lado oeste. Esta colisión conduce al metamorfismo de alto grado seguido de un evento de plegado regional. Aparte de esto, el modelo relaciona la colisión con la orogenia Uchian 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 enfatiza el papel del diapirismo magmático en la estructura lineal y el metamorfismo del cratón superior NE, lo que implica un magmatismo anorogénico activo durante la acumulación del Cratón superior sur.
Ver también
- escudo canadiense
- Cinturón Circum-Superior
- Cratón
- Geología de Ontario
- Cinturón de piedra verde
- Lista de escudos y cratones
- Terrane
Referencias
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