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Cratón de Pilbara Oriental

Un mapa que muestra los límites actuales del cratón de Pilbara expuesto en rojo, la región oriental de Pilbara delineada en azul y varias litologías locales. El cratón de Pilbar...

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Un mapa que muestra los límites actuales del cratón de Pilbara expuesto en rojo, la región oriental de Pilbara delineada en azul y varias litologías locales.

El cratón de Pilbara Oriental es la porción oriental del cratón de Pilbara, ubicado en Australia Occidental . Esta región contiene rocas de cinturones de rocas verdes máficas y ultramáficas con metamorfismo variable, estructuras intrusivas de domos graníticos y rocas sedimentarias volcánicas. Se cree que estos cinturones de rocas verdes en todo el mundo son remanentes de antiguos cinturones volcánicos y son objeto de mucho debate en la comunidad científica actual. Se ha argumentado que áreas como Isua y Barberton , que tienen litologías y edades similares a las de Pilbara, son arcos de acreción de subducción , mientras que otros sugieren que son el resultado de la tectónica vertical. Este debate es crucial para investigar cuándo y cómo comenzó la tectónica de placas en la Tierra. El cratón de Pilbara, junto con el cratón de Kaapvaal, son las únicas áreas restantes de la Tierra con corteza prístina de 3,6 a 2,5 Ga . [ 1 ] La naturaleza extremadamente antigua y rara de esta región cortical la convierte en un recurso valioso para comprender la evolución de la Tierra Arcaica . [ 2 ]

Descripción

El cratón de Pilbara Oriental es geológicamente significativo debido a su antigüedad y a los tipos de litología que contiene. Dentro del cratón de Pilbara Oriental existen dos divisiones litológicas distintas: (1) corteza terrestre primitiva (3,8–3,53 Ga); (2) domos graníticos intrusivos junto con cinturones de rocas verdes (3,53–3,23 Ga). [ 3 ] Lo que separa este terreno de Pilbara Oriental del resto de la región de Pilbara son las discordancias regionales y el hecho de que estas rocas alguna vez formaron parte del cratón de Pilbara original o se depositaron sobre él , y aún se encuentran expuestas en la actualidad. Estos grupos no solo difieren en edad relativa, sino también en composición. [ 3 ]

corteza arcaica (3,8–3,53 Ga)

Los restos de la corteza arcaica en la región se pueden encontrar dentro de varios complejos graníticos en el Pilbara oriental. Se encontraron xenolitos de anortosita gabroica de 3,58 Ga dentro del Complejo Granítico Shaw . [ 4 ] El Complejo Granítico Warrawagine contiene gneis de tonalita biotita de 3,66–3,58 Ga . [ 3 ] La presencia de circones detríticos de 3,8–3,6 Ga también sugiere erosión cortical 300 Ma antes de las rocas más antiguas encontradas. [ 5 ]

Domos graníticos y cinturones de rocas verdes (3,57–3,23 Ga)

Muestra de roca granítica de Pilbara. Su color claro/blanco/amarillo la distingue de las rocas verdes que también se encuentran en esa región. Rocas como esta fueron formadas por fundidos TTG.

Las litologías dominantes y las estructuras asociadas en la región de Pilbara Oriental son los domos graníticos y los cinturones de rocas verdes. Los domos graníticos son mayoritariamente TTG o de composición similar a TTG. [ 6 ] Los cinturones de rocas verdes se interpretan como basaltos komatiíticos alterados y rocas volcanosedimentarias. Estas rocas varían en composición desde ultramáficas hasta máficas y félsicas . También se pueden encontrar rocas ultramáficas como las dunitas . [ 7 ]

TTG

Las TTG son una agregación de ciertas rocas ( tonalita-trondhjemita-granodiorita ) que se forman cuando la corteza máfica hidratada se funde a alta presión. Estas rocas son cruciales para la formación de los complejos de rocas verdes del Arcaico debido a su baja densidad y naturaleza intrusiva . Las TTG se encuentran en otros cinturones de rocas verdes del Arcaico , como Isua y Barberton . Los procesos que forman las TTG son objeto de debate. Algunos autores atribuyen la formación de las TTG a la actividad de subducción , [ 8 ] mientras que otros atribuyen el origen de estos fundidos a la fusión directa de la litosfera por plumas del manto . [ 9 ] El debate sobre el origen de las TTG es un tema clave en el debate sobre cuándo comenzó la tectónica de placas . [ 9 ]

Estructuras regionales

Sección transversal simplificada de la estructura de la cúpula y la quilla.

Las estructuras observadas en esta región son interesantes y únicas en áreas donde se encuentran rocas de edades similares. Se encuentran estructuras de domo y quilla similares en el Cinturón de Piedras Verdes de Barberton . Estas estructuras se interpretaron como el resultado de una inversión convectiva parcial . [ 10 ] Estos domos de color más claro rodeados por los cinturones de piedras verdes de color más oscuro se ven fácilmente en imágenes satelitales y también se pueden ver en el mapa anterior. Se proporciona una sección transversal de esta estructura, y los anticlinales y sinclinales de fuerte inclinación son característicos de este tipo de estructura. El interior de los domos graníticos está mayormente indeformado, sin embargo, los márgenes y los cinturones de piedras verdes están fuertemente deformados, y el grado metamórfico depende de la proximidad de la región a los márgenes del domo-quilla. [ 10 ]

Formación e historia

La historia temprana de esta región estuvo dominada por la actividad volcánica, la intrusión magmática y la deformación. [ 11 ] El Terreno de Pilbara Oriental es mayoritariamente de naturaleza volcánica, y esta actividad volcánica ocurrió en ciclos relativamente cortos y repetidos [ 3 ] Estos ciclos ultramáficos-máficos-félsicos que duran aproximadamente 10–15 Myr cada uno [ 12 ] están acompañados de metamorfismo/deformación, y seguidos de largas pausas ( aprox. 75 myr) y deposición de sedimentos clásticos. Algunas de las intrusiones graníticas en la región son subvolcánicas, lo que puede determinarse a través del análisis químico comparativo de la intrusión y las rocas verdes asociadas. Todos estos ciclos se interpretan como el resultado de sucesivos eventos de pluma del manto. [ 13 ] Estos eventos dieron como resultado la estructura general de domo (granito) y sinclinal (roca verde) de la región, que aún puede verse en los mapas geológicos modernos. El espesor total de esta sucesión durante su formación [ 3 ] y el análisis geoquímico que indica que estas rocas derivaban del manto respaldan que esta región se formó como una meseta volcánica gruesa. [ 14 ]

Inversión convectiva parcial

Modelo de vuelco convectivo parcial, adaptado de Van Kranendonk 2011

La inversión convectiva parcial es un mecanismo que explica la geología y la estructura del cratón de Pilbara . Este mecanismo implica que material frío y denso se hunde en material caliente y menos denso a medida que asciende en formaciones de domos/pilares. Esto da como resultado un complejo anticlinal-sinclinal de fuerte inclinación , en el que la roca verde en la base del sinclinal experimenta la mayor deformación. Como se observa en la figura, este proceso se puede describir de forma simplificada en dos etapas. En la primera etapa, el calor irradiado por el granito parcialmente fundido que asciende es aislado por la cubierta de roca verde fría , y como resultado, la roca verde en la base de la formación comienza a "gotear" hacia abajo, dejando espacio para que el granito ascienda aún más. En la segunda etapa, los pequeños y esporádicos goteos de roca verde y pilares graníticos se han consolidado en menos domos y quillas más grandes a medida que continúan ascendiendo. [ 10 ] El resultado es una geología estructural similar a la que observamos en Pilbara . Este proceso también se conoce como tectónica vertical . [ 15 ]

Referencias

  1. ↑ Arndt, Nicholas (2001). «Cratón de Kaapvaal, Sudáfrica». Enciclopedia de Astrobiología . pág.  885. doi : 10.1007/978-3-642-11274-4_1894 . ISBN 9783642112713.
  2. ↑ Laurie, Angelique (marzo de 2013). La formación de la corteza continental félsica temprana de la Tierra por fusión de eclogita con presencia de agua (PDF) (Tesis). pp. ii, 31. hdl : 10019.1/80214 . Véase también doi 10.1111/ter.12015
  3. 1 2 3 4 5 Hickman y Van Kranendonk, Arthur y Martin (2012). "Evolución temprana de la Tierra: evidencia de la historia geológica de 3.5–1.8 Ga de la región de Pilbara en Australia Occidental" (PDF) . Episodes . 35 (1): 283–297 . doi : 10.18814/epiiugs/2012/v35i1/028 . Archivado del original (PDF) el 9 de marzo de 2022. Recuperado el 5 de febrero de 2015 .
  4. ↑ McNaughton, NJ (1988). "¿Son las rocas anortosíticas el basamento del cratón de Pilbara?". Sociedad Geológica de Australia : 272–273 .
  5. ↑ Hickman; et al. (2010). "Evolución de los márgenes de placas activas: el superterreno de West Pilbara, la supercuenca de De Grey y las cuencas de Fortescue y Hamersley: una guía de campo". Servicio Geológico de Australia Occidental : 74. 
  6. ↑ Champion, DC "Granitos Arcaicos de los Cratones de Yilgarn y Pilara, Australia Occidental" (PDF) . AGSO . Consultado el 24 de enero de 2015 .
  7. ↑ Green, Michael Godfrey (marzo de 2001). "Evolución de la corteza terrestre en el Arcaico temprano: evidencia de sucesiones de rocas verdes de aproximadamente 3.500 millones de años en el cinturón de Pilgangoora, cratón de Pilbara, Australia" (PDF) . Consultado el 19 de febrero de 2015 .
  8. ↑ McCall, GJH (2003). "Una crítica de la analogía entre la tectónica arcaica y fanerozoica basada en el mapeo regional de la zona de convergencia de placas mesozoica-cenozoica en Makran, Irán". Precambrian Research . 127 ( 1– 3): 5– 17. Bibcode : 2003PreR..127....5M . doi : 10.1016/S0301-9268(03)00178-5 .
  9. 1 2 Rapp, Robert (1999). "Primeros orígenes de la corteza continental arcaica: evaluación experimental de los roles de las fuentes máficas frente a las ultramáficas". Journal of Conference Abstracts . 4 (1).
  10. 1 2 3 Van Kranendonk, Martin J. (2011). "Goteos de rocas verdes frías y el papel de la inversión convectiva parcial en la evolución del cinturón de rocas verdes de Barberton" . Journal of African Earth Sciences . 60 (5): 346– 352. Bibcode : 2011JAfES..60..346V . doi : 10.1016/j.jafrearsci.2011.03.012 .
  11. ↑ Van Kranendonk; et al. (2002). "Geología y evolución tectónica del terreno arcaico del norte de Pilbara, cratón de Pilbara, Australia Occidental" (PDF) . Economic Geology . 97 (4): 695–732 . doi : 10.2113/97.4.695 (inactivo el 12 de julio de 2025). Archivado del original (PDF) el 6 de febrero de 2015. Recuperado el 5 de febrero de 2015 . {{cite journal}}: CS1 maint: DOI inactivo desde julio de 2025 ( enlace )
  12. ↑ Hickman, Arthur (2012). "Revisión del cratón de Pilbara y la cuenca de Fortescue: evolución cortical que proporciona entornos para la vida temprana". Island Arc . 21 : 1–31 . doi : 10.1111/j.1440-1738.2011.00783.x .
  13. ↑ Arndt; et al. (2001). Las mesetas continentales y oceánicas más antiguas: geoquímica de basaltos y komatiitas del cratón de Pilbara, Australia, en Ernst, RE y Buchan, KL (eds), Plumas del manto: su identificación a través del tiempo . ISBN  9780813723525.{{cite book}}: |journal=ignorado ( ayuda )
  14. ↑ Smithis, RH; Van Kranendonk, MJ; et al. (2009). "Formación de la corteza continental paleoarcaica mediante la fusión infracrustal de basalto enriquecido" . Earth and Planetary Science Letters . 281 ( 3–4 ): 298–306 . Bibcode : 2009E & PSL.281..298S . doi : 10.1016/j.epsl.2009.03.003 . 
  15. ↑ Hickman, AH (9 de febrero de 2011). "Supergrupo Pilbara del terreno de East Pilbara, cratón de Pilbara: litoestratigrafía actualizada y comentarios sobre la influencia de la tectónica vertical" . Servicio Geológico de Australia Occidental. Revisión anual . Consultado el 7 de enero de 2015 .