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Intrusión por capas

Rocas ígneas estratificadas de cromitita y anortosita en la Zona Crítica UG1 del Complejo Ígneo de Bushveld en el afloramiento del río Mononono , cerca de Steelpoort, Sudáfrica....

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Rocas ígneas estratificadas de cromitita y anortosita en la Zona Crítica UG1 del Complejo Ígneo de Bushveld en el afloramiento del río Mononono , cerca de Steelpoort, Sudáfrica.

Una intrusión estratificada es un gran cuerpo de roca ígnea con forma de dique que presenta estratificación horizontal o diferencias en composición y textura . Estas intrusiones pueden abarcar muchos kilómetros cuadrados, cubriendo desde aproximadamente 100 km² ( 39 millas cuadradas ) hasta más de 50 000 km² (19 000 millas cuadradas ) y varios cientos de metros hasta más de un kilómetro (3300 pies) de espesor. [ 1 ] Si bien la mayoría de las intrusiones estratificadas son de edad Arcaica a Proterozoica (por ejemplo, el complejo Bushveld Paleoproterozoico ), pueden ser de cualquier edad, como la intrusión Skaergaard Cenozoica del este de Groenlandia o la intrusión estratificada Rum en Escocia . [ 1 ] [ 2 ] Aunque la mayoría son de composición ultramáfica a máfica , el complejo intrusivo Ilimaussaq de Groenlandia es una intrusión alcalina. [ 3 ]       

Las intrusiones estratificadas se encuentran típicamente en cratones antiguos y, aunque son raras, tienen una distribución mundial. Los complejos intrusivos presentan evidencia de cristalización fraccionada y segregación de cristales por sedimentación o flotación de minerales provenientes de un magma.

Idealmente, la secuencia estratigráfica de un complejo intrusivo ultramáfico-máfico consiste en peridotitas y piroxenitas ultramáficas con capas de cromitita asociadas hacia la base, con noritas , gabros y anortositas más máficas en las capas superiores. [ 4 ] Algunas incluyen diorita y granófiro cerca de la parte superior de los cuerpos. Los yacimientos de elementos del grupo níquel - cobre - platino (Ni-Cu-PGE), cromita , magnetita e ilmenita suelen estar asociados con conjuntos de minerales de sulfuro de metales base dentro de estas raras intrusiones. [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] A menudo se pasa por alto que los depósitos de Ni-Cu-PGE económicamente significativos pueden ocurrir en la roca de caja espacialmente asociada con la intrusión estratificada. [ 8 ] [ 9 ]

Comportamiento intrusivo y entorno

Las intrusiones estratificadas máficas-ultramáficas se presentan en todos los niveles dentro de la corteza, desde profundidades superiores a 50 km (160 000 pies) hasta profundidades de tan solo 1,5 a 5 km (5000 a 16 000 pies) . La profundidad a la que se forma una intrusión depende de varios factores:    

  • Densidad del magma fundido. Los magmas con alto contenido de magnesio y hierro son más densos y, por lo tanto, tienen menos probabilidades de llegar a la superficie.
  • Interfaces dentro de la corteza. Típicamente, una zona de desprendimiento horizontal, una capa densa e impermeable o incluso una interfaz litológica pueden proporcionar un plano horizontal de debilidad que el magma ascendente explotará, formando un dique o lopolito .
  • Temperatura y viscosidad. A medida que el magma asciende y se enfría, se vuelve más denso y viscoso. Esto limita su ascenso, ya que se requiere más energía para impulsarlo hacia arriba. Sin embargo, un magma más denso también es más eficaz para separar las rocas circundantes, creando un volumen que puede llenar.

Mecanismos intrusivos

Es difícil determinar con precisión qué causa que grandes intrusiones ultramáficas-máficas se emplacen dentro de la corteza, pero existen dos hipótesis principales: el magmatismo de pluma y el ascenso de rift .

magmatismo de pluma

La teoría del magmatismo de pluma se basa en observaciones que indican que la mayoría de las grandes provincias ígneas incluyen manifestaciones tanto hipabisales como superficiales de voluminoso magmatismo máfico dentro del mismo período temporal. Por ejemplo, en la mayoría de los cratones arcaicos , los cinturones de rocas verdes se correlacionan con voluminosas inyecciones de diques, así como, por lo general, con algún tipo de episodio intrusivo de mayor tamaño en la corteza. Esto es particularmente cierto en el caso de una serie de intrusiones estratificadas ultramáficas-máficas en el cratón de Yilgarn de aproximadamente 2.8 Ga y el vulcanismo de komatiita asociado, así como un vulcanismo toleítico generalizado .

El magmatismo en forma de pluma es un mecanismo eficaz para explicar los grandes volúmenes de magmatismo necesarios para que una intrusión alcance varios kilómetros de espesor (hasta 13 km o 43 000 pies , o incluso más ). Las plumas también tienden a deformar la corteza, debilitándola térmicamente para facilitar la intrusión del magma y creando espacio para albergar las intrusiones.  

La evidencia geoquímica respalda la hipótesis de que algunas intrusiones son resultado del magmatismo de pluma. En particular, se considera que las intrusiones de Noril'sk-Talnakh se originaron por magmatismo de pluma, y ​​se ha sugerido que otras grandes intrusiones se originaron por plumas del manto . Sin embargo, la situación es más compleja, ya que la mayoría de las intrusiones estratificadas ultramáficas-máficas también se correlacionan con los márgenes de los cratones, quizás porque se exhuman con mayor eficacia en estos márgenes debido a fallas y la posterior orogenia.

magmatismo de rift

Algunos grandes complejos estratificados no están relacionados con plumas del manto, como por ejemplo la intrusión de Skaergaard en Groenlandia. En este caso, los grandes volúmenes de magma generados por la expansión de las dorsales oceánicas permiten la acumulación de grandes volúmenes de rocas acumuladas . El problema de crear espacio para tales intrusiones se explica fácilmente por la tectónica extensional en acción; las fallas extensionales o lístricas que operan en profundidad pueden proporcionar un espacio triangular para intrusiones con forma de quilla o de barco, como el Gran Dique de Zimbabue o el Complejo Narndee-Windimurra de Australia Occidental.

También es posible que lo que hoy vemos como un margen cratónico se haya creado por la acción de un evento de pluma que inició un episodio de rifting continental ; por lo tanto, el contexto tectónico de la mayoría de los grandes complejos estratificados debe sopesarse cuidadosamente en términos de geoquímica y la naturaleza de la secuencia huésped, y en algunos casos es posible una causa de mecanismo mixto.

Causas de la estratificación

Vista de la Zona Media de la intrusión ígnea estratificada de Skaergaard, que muestra la serie de rocas plutónicas inclinadas de arriba a la izquierda a abajo a la derecha.

Las causas de la estratificación en grandes intrusiones ultramáficas no se comprenden del todo, pero las principales hipótesis incluyen la convección , la difusión térmica, la sedimentación de fenocristales, la asimilación de rocas encajantes y la cristalización fraccionada.

Se cree que el mecanismo principal para la formación de capas acumuladas es la acumulación de capas de cristales minerales en el suelo o el techo de la intrusión. En raras ocasiones, se encuentra plagioclasa en capas acumuladas en la parte superior de las intrusiones, habiendo ascendido a la superficie de un magma mucho más denso . En este caso, puede formar capas de anortosita.

La acumulación se produce cuando los cristales se forman por cristalización fraccionada y, si son lo suficientemente densos, precipitan del magma. En grandes cámaras magmáticas calientes con convección y sedimentación intensas, pueden crearse estructuras pseudosedimentarias como bandas de flujo , estratificación gradual , canales de erosión y estratos frontales. La intrusión de Skaergaard en Groenlandia es un ejemplo paradigmático de estas estructuras cuasi-sedimentarias.

Si bien el proceso dominante de estratificación es la cristalización fraccionada, la estratificación también puede dar lugar a un cuerpo de magma mediante la asimilación de las rocas encajantes. Esto tiende a aumentar el contenido de sílice del fundido, lo que eventualmente provoca que un mineral alcance el punto de fusión para esa composición de magma. La asimilación de las rocas encajantes requiere una considerable energía térmica, por lo que este proceso va de la mano con el enfriamiento natural del cuerpo de magma. A menudo, la asimilación solo puede comprobarse mediante estudios geoquímicos detallados .

A menudo, las capas acumuladas son poliminerales y forman gabro, norita y otros tipos de roca. Sin embargo, la terminología de rocas acumuladas se suele utilizar para describir las capas individuales como, por ejemplo, acumulaciones de piroxeno-plagioclasa .

Las capas acumuladas monominerales son comunes. Estas pueden tener importancia económica; por ejemplo, se sabe que las capas de magnetita e ilmenita forman depósitos de titanio y vanadio , como en la intrusión de Windimurra , y depósitos de hierro en roca dura (como en Savage River, Tasmania ). Las capas de cromita están asociadas con depósitos de elementos del grupo del platino y el paladio ( EGP ), siendo el más famoso el arrecife Merensky en el complejo ígneo de Bushveld .

La sección central o superior de muchas intrusiones ultramáficas de gran tamaño presenta una estratificación deficiente y un gabro masivo. Esto se debe a que, a medida que el magma se diferencia, alcanza una composición que favorece la cristalización de solo dos o tres minerales; además, en esta etapa, el magma puede haberse enfriado lo suficiente como para que su creciente viscosidad detenga la convección efectiva, o bien, la convección puede detenerse o fragmentarse en pequeñas celdas ineficientes debido a que el yacimiento se vuelve demasiado delgado y plano.

La acumulación y estratificación de cristales puede expulsar el fundido intersticial que migra a través del montón acumulado, reaccionando con él. [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]

Yacimientos minerales de interés económico

Mapa que muestra la ubicación de intrusiones que albergan depósitos de PGE de tipo arrecife y depósitos de NI-Cu-PGE de tipo contacto. Imagen cortesía del Servicio Geológico de los Estados Unidos.

Las intrusiones estratificadas tienen el potencial de ser económicamente significativas por la presencia de depósitos de mena de níquel , cobre y elementos del grupo del platino (Ni-Cu-PGE), cromitita e ilmenita (óxido de Fe-Ti) . [ 7 ]

Conjunto mineral común

Los minerales económicos de Ni-Cu-PGE se encuentran en rocas máficas-ultramáficas dentro de sulfuros magmáticos alojados en rocas ígneas emplazados cerca o en la base de las intrusiones, con respecto a la orientación original del complejo intrusivo. [ 8 ] [ 6 ] La asociación estándar de sulfuros magmáticos está compuesta de pirrotita , pentlandita y calcopirita , con cantidades menores a trazas de pirita , cubanita y magnetita. Los minerales respectivos que componen los menas de cobre y níquel son calcopirita y pentlandita. [ 8 ] [ 6 ] [ 5 ] Los elementos del grupo del platino están asociados con la asociación típica de sulfuros magmáticos, [ 5 ] [ 14 ] estos minerales del grupo del platino (PGM) se presentan como sulfuros, arseniuros, aleaciones y metales nativos. [ 6 ] [ 5 ]

En intrusiones estratificadas ricas en cromo, el mineral cromitita, portador de cromo, puede formar capas acumuladas monominerales discretas. [ 15 ] En porciones locales de la suite intrusiva o en sistemas que carecen de cromo, puede aparecer como clastos de cromitita asociados con sulfuros magmáticos de metales base. [ 5 ] De manera similar a las ocurrencias de cromo, los sistemas ricos en hierro y titanio pueden formar capas acumuladas discretas compuestas principalmente de magnetita e ilmenita. [ 7 ] [ 16 ] El complejo ígneo de Bushveld , Sudáfrica, es un ejemplo de un sistema que muestra ambas estructuras. [ 17 ]

Depósitos en el muro inferior

Los minerales de Ni-Cu-PGE en la roca encajante pueden estar asociados espacialmente con complejos estratificados, [ 8 ] [ 9 ] el níquel, el cobre y los PGM se presentan en vetas de sulfuros en el muro inferior del complejo estratificado. [ 8 ] [ 18 ] [ 19 ] Aún se debate si existe o no una relación directa entre los sulfuros ígneos y los sulfuros magmáticos alojados en la roca encajante. [ 8 ]

Ejemplos

Véase también

Referencias

  1. 1 2 Blatt, Harvey y Tracy, Robert J. (1996) Petrología: Ígnea, Sedimentaria y Metamórfica, 2.ª ed., págs. 123–132 y 194–197, Freeman, ISBN 0-7167-2438-3
  2. ↑ Hamilton MA, Pearson DG, Thompson RN, Kelly SP, Emeleus CH (1998). "Rápida erupción de lavas de Skye inferida a partir de datación precisa U-Pb y Ar-Ar de los complejos plutónicos de Rum y Cuillin". Nature . 394 (6690): 260– 263. Bibcode : 1998Natur.394..260H . doi : 10.1038/28361 . S2CID 262556547 . 
  3. ↑ Sørensen, H. (2001), Breve introducción a la geología del complejo alcalino de Ilímaussaq, sur de Groenlandia, y su historia de exploración (PDF) , Boletín del Servicio Geológico de Groenlandia, vol. 190, archivado del original (PDF) el 10 de agosto de 2017 
  4. ↑ Emeleus, CH; Troll, VR (agosto de 2014). "El Centro Ígneo de Rum, Escocia" . Mineralogical Magazine . 78 (4): 805– 839. Bibcode : 2014MinM...78..805E . doi : 10.1180/minmag.2014.078.4.04 . ISSN 0026-461X . 
  5. 1 2 3 4 5 Zuccarelli, Natascia; Lesher, C. Michael; Houlé, Michel G.; Weston, Ryan J. (2018). "Variaciones de textura de sulfuro y ubicación de mineral multifásico en el depósito Eagle's Nest Ni-Cu- (Pge), cinturón de piedra verde del lago Mcfaulds, provincia superior, norte de Ontario, Canadá" . Resúmenes con programas de la Sociedad Geológica de América . 50 317024. Sociedad Geológica de América. Código Bib : 2018GSAA...5017024Z . doi : 10.1130/abs/2018am-317024 .
  6. 1 2 3 4 Mungall, James E; Harvey, John D; Balch, Steven J; Azar, Bronwyn; Atkinson, James; Hamilton, Michael A (2010), "Eagle's Nest: Un depósito magmático de sulfuro de níquel en las tierras bajas de la bahía de James, Ontario, Canadá" , El desafío de encontrar nuevos recursos minerales: Metalogenia global, exploración innovadora y nuevos descubrimientos , Sociedad de Geólogos Económicos, doi : 10.5382/sp.15.2.10 , ISBN 978-1-62949-040-3, consultado el 18 de febrero de 2023
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  • Descripción general de las intrusiones estratificadas finlandesas
  • Descripción general de la intrusión de la tundra de Monche, Rusia
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