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Articulo de referencia

Grupo Unkar

Reddish Dox Formation below blackish Cardenas Basalt, upstream from [[Tanner Graben]]"},"period":{"wt":"Mesoproterozoic"},"age":{"wt":"{{long fossil range|1254|1100|Meso-Protero...

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Figura 1. Sección transversal geológica del Gran Cañón. [ 4 ]

El Grupo Unkar es una secuencia de estratos de edad proterozoica que se subdividen en cinco formaciones geológicas y afloran en el Gran Cañón , Arizona , en el suroeste de Estados Unidos . El Grupo Unkar es la formación basal del Supergrupo del Gran Cañón . Tiene un espesor de entre 1600 y 2200 m (5200 y 7200 pies) y está compuesto, en orden ascendente, por la Formación Bass , la Lutita Hakatai , la Cuarcita Shinumo , la Formación Dox y el Basalto Cardenas . El Basalto Cardenas y la Formación Dox se encuentran principalmente en la región oriental del Gran Cañón. La Cuarcita Shinumo, la Lutita Hakatai y la Formación Bass se encuentran en la zona central del Gran Cañón. El Grupo Unkar se acumuló aproximadamente entre 1250 y 1104 Ma (hace 1104 millones de años, 1100 millones de años). En orden ascendente, el Grupo Unkar está cubierto por la Formación Nankoweap , de aproximadamente 113 a 150 m (371 a 492 pies) de espesor; el Grupo Chuar , de aproximadamente 1900 m (6200 pies) de espesor; y la Formación Sixtymile , de aproximadamente 60 m (200 pies) de espesor. Todas estas son unidades del Supergrupo del Gran Cañón . [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] El Grupo Unkar constituye aproximadamente la mitad del espesor del Supergrupo del Gran Cañón.        

En general, los estratos que componen el Grupo Unkar presentan una inclinación hacia el noreste (10°–30°) en dirección a fallas normales que se inclinan más de 60° hacia el suroeste. Esto se puede observar en la falla de Palisades, en la parte oriental del área principal de afloramiento del Grupo Unkar (debajo del borde este).

En la zona central del Gran Cañón, los estratos de Unkar se presentan en pequeños bloques o fragmentos rotados y hundidos por fallas, donde suelen estar expuestos solo parcialmente. En esta parte central del Gran Cañón, el Grupo Unkar está incompleto debido a que la erosión previa al Grupo Tonto ha eliminado estratos por encima del nivel de la parte media de la Formación Dox . La parte faltante del Grupo Unkar y el resto del Supergrupo del Gran Cañón suprayacente se conservan en un prominente sinclinal y bloque de falla expuesto en la parte oriental del Gran Cañón. Ejemplos de estos bloques de falla se pueden observar en la prominencia del Templo de Isis , la "Pirámide de Keops" y la intersección de Phantom Creek con el Cañón Bright Angel ( Sendero North Kaibab ). El Grupo Unkar también contiene gruesos sills basálticos y varios diques pequeños y oscuros . En la zona de Desert View y al oeste de Palisades of the Desert, los sills basálticos forman acantilados de color gris oscuro muy prominentes. [ 5 ] [ 6 ] [ 8 ]

Utilizando datos gravimétricos y aeromagnéticos, combinados con modelos gravimétricos, se infirió que fosas tectónicas y semifosas tectónicas del Proterozoico, rellenas con estratos del Grupo Unkar, se encuentran enterradas bajo rocas fanerozoicas en el norte de Arizona, alrededor del Gran Cañón. Estas fosas tectónicas y semifosas están asociadas con sistemas de fallas mesoproterozoicas con orientación noroeste-sureste y trazas curvas con buzamiento hacia el suroeste. Estos sistemas de fallas se reactivaron posteriormente durante el Neoproterozoico, formando cuencas en las que se acumuló el Grupo Chuar, y durante el Cenozoico, formando estructuras geológicas, como fallas, anticlinales, sinclinales y monoclinales, que afloran en la superficie. [ 9 ]

Primer plano del Templo de Apolo que muestra la discordancia angular entre el Grupo Tonto y el Grupo Unkar.

Importantes discordancias separan el Grupo Unkar de los estratos que lo cubren y lo sustentan. Primero, el Grupo Unkar, como unidad inferior del Supergrupo del Gran Cañón, se asienta directamente sobre granitos , gneises , pegmatitas y esquistos profundamente erosionados que componen las Rocas del Basamento de Vishnu . Segundo, una discordancia angular, con una inclinación menor a 10°, separa la base de la Formación Nankoweap del Grupo Unkar subyacente. Finalmente, una discordancia angular bien definida en la base del Grupo Tonto, relativamente plano, lo separa de los estratos subyacentes fallados y plegados del Grupo Unkar y del resto del Supergrupo del Gran Cañón, que suelen estar inclinados en ángulos de 10° a 30°. [ 5 ] [ 6 ]

Acantilados de cuarcita de Shinumo sobre coloridas lutitas de Hakatai sobre finas capas horizontales de la Formación Bass (sobre rocas basales de Vishnu en el desfiladero de granito) (foto de alta resolución ampliable).

La sección occidental del grupo Unkar se puede apreciar en una fotografía de tres unidades Unkar situadas debajo del Templo de Isis , sobre las rocas del Basamento de Vishnu en el desfiladero de granito.

Nomenclatura

El Grupo Unkar fue reconocido y nombrado por primera vez por Charles D. Walcott como el "terreno Unkar" en 1894. [ 1 ] Este y su "terreno Chuar" comprendían lo que entonces se denominó la "serie del Gran Cañón" de edad "Proterozoica (Algonkiense)". Consideraba el Basalto Cardenas, sin nombre en ese momento, como la unidad superior en su "terreno Unkar". En 1910 y 1914, Levi F. Noble dividió posteriormente lo que llamó el "Grupo Unkar" en cinco subunidades, que eran el Conglomerado Hotauta, la Caliza Bass, la Lutita Hakatai, la Cuarcita Shinumo y la Arenisca Dox. [ 2 ] [ 3 ] El Basalto Cardenas, aún sin nombre, solo se menciona brevemente ya que no hay afloramientos del mismo en el cuadrángulo de 15 minutos de Shinumo. Aunque se reconoce como parte del Grupo Unkar, los flujos de lava basáltica que cubren la Formación Dox fueron generalmente ignorados y simplemente descritos como "basalto y diabasa". En 1938, Charles R. Keyes aplicó el nombre de "Serie Cardenalesana" a las rocas volcánicas basálticas dentro del Grupo Unkar. [ 10 ] En 1973, se desarrolló la definición actual del Grupo Unkar cuando la Formación Nankoweap, que anteriormente se había agregado al Grupo Unkar, fue formalmente excluida del mismo y se reconoció la discordancia que separa la Formación Nankoweap del Grupo Unkar. [ 11 ]

Formaciones del Grupo Unkar

La Formación Bass no solo contiene dolomita gris a gris rojiza y dolomita arenosa, sino también arenisca (arcosa) intercalada de color marrón púrpura a rojo oscuro y marrón rojizo, arenisca limosa, intercalaciones prominentes de conglomerado e intercalaciones subordinadas de argilita y caliza. Un conglomerado prominente, el Miembro Hotauta, rellena paleovalles excavados en el complejo del basamento Vishu subyacente en su base. La Formación Bass también contiene capas de estromatolitos y finas capas de ceniza volcánica. Se considera que el Miembro Hotauta es de origen fluvial. El resto de la Formación Bass se acumuló en aguas marinas someras relativamente cálidas. [ 5 ] [ 6 ] [ 12 ]

La Formación Hakatai Shale se compone de lutita púrpura, púrpura rojiza, naranja rojiza y púrpura pálida o lavanda, limolita arenosa, limolita y arenisca arcósica. Las laderas de colores brillantes de la Formación Hakatai Shale contrastan marcadamente con los afloramientos grisáceos de la Formación Bass. Los afloramientos inclinados de la Formación Hakatai Shale también contrastan notablemente con los escarpados acantilados formados por la Cuarcita Shinumo suprayacente. Se encuentran estromatolitos en la zona de transición entre la Formación Hakatai Shale y la Formación Bass. La Formación Hakatai Shale se acumuló en ambientes marinos costeros, someros y de baja energía. [ 5 ] [ 6 ] [ 12 ]

En marcado contraste con los estratos arcillosos que se encuentran por encima y por debajo, la Cuarcita de Shinumo se compone característicamente de capas de cuarcita sedimentaria roja, marrón o púrpura y, en menor medida, de arenisca masiva blanca, roja o púrpura; también arenisca conglomerática. Dentro de estas areniscas formadoras de acantilados, se presentan intervalos ricos en lutitas. Algunas de estas capas de arenisca muestran estructuras de deformación de sedimentos blandos bien desarrolladas. No se han encontrado fósiles en la Cuarcita de Shinumo. Las partes inferior y media de la Cuarcita de Shinumo se acumularon en llanuras mareales costeras, y la parte superior representa los depósitos de deltas fluviales. El contacto gradual entre la Cuarcita de Shinumo y la Formación Dox, situada por encima, indica una transición de la sedimentación en deltas costeros a la sedimentación fluvial por un gran sistema fluvial. Cabe destacar que la «deformación de sedimentos blandos» observada en esta formación de Cuarcita de Shinumo indica una importante actividad sísmica y tectónica durante su sedimentación. [ 5 ] [ 6 ] [ 12 ]

La Formación Dox consiste en una mezcla heterogénea de arenisca de cuarzo silícea de color marrón claro a marrón verdoso; arenisca lítica y arcósica calcárea; lutita y limolita de color marrón oscuro a verde; limolita, limolita y arenisca de cuarzo rojas; argilita arenosa; limolita micácea; y arenisca limosa cuarzosa roja. En orden ascendente, estos sedimentos se han subdividido en los Miembros Escalante Creek, Solomon Temple, Comanche Point y Ochoa Point. Se han reportado estromatolitos en el Miembro Comanche Point. La Formación Dox se intercala localmente con, y está cocida por, flujos de lava basáltica del Basalto Cardenas suprayacente. Dentro del Gran Cañón central, la erosión de la arenisca pre-Tapeats ha removido partes del Grupo Unkar por encima del nivel de la parte media de la Formación Dox. La parte faltante de la Formación Dox y el Basalto Cardenas y Grupo Chuar suprayacentes se pueden encontrar en un sinclinal prominente y un bloque de falla en el este del Gran Cañón. La Formación Dox se acumuló en una variedad de ambientes marinos, costeros, estuarinos y fluviales. [ 5 ] [ 6 ] [ 12 ] [ 13 ]

Formación Dox de color rojizo intenso (e inclinada), cubierta por basalto de Cárdenas , en contacto superior con la Formación Nankoweap horizontal de múltiples bandas (Supergrupo del Gran Cañón), aguas abajo del Cañón Tanner, los Rápidos Tanner y el Graben Tanner .

El basalto de Cárdenas se compone principalmente de finas capas discontinuas de flujos de lava pahoehoe de basalto rico en olivino. La parte inferior de esta formación consiste en capas delgadas y discontinuas de basalto, hialoclastita y arenisca, intercaladas de forma compleja, que forman laderas bajas cubiertas de taludes . La unidad superior del basalto de Cárdenas consiste en flujos de lava basáltica y andesítica que forman acantilados , intercalados con capas de brecha, arenisca y lapillita. No se han encontrado fósiles en el basalto de Cárdenas. El basalto de Cárdenas se formó por la erupción subaérea de magma basáltico y andesítico en ambientes costeros húmedos, como deltas fluviales o llanuras de marea. Discordancias angulares de magnitudes muy diferentes separan el basalto de Cárdenas de la Formación Nankoweap y el Grupo Tonto suprayacentes . [ 5 ] [ 6 ] [ 13 ]

Diques y sills máficos ( basalto o diabasa ) intruyen todos los estratos del Grupo Unkar debajo del Basalto Cardenas. Consisten en basalto negro, de grano medio a grueso, rico en olivino, que contiene plagioclasa , olivino , clinopiroxeno , magnetita - ilmenita y biotita . Su composición química indica que comparten una fuente común con los depósitos piroclásticos y las lavas del Basalto Cardenas. Las edades isocrónicas de estos diques y sills y las lavas del Basalto Cardenas son prácticamente idénticas. Solo los sills están expuestos en afloramientos de la Formación Bass y la Lutita Hakatai. El espesor de estos sills varía desde 23 m (75 pies) en Hance Rapids , al este del Gran Cañón, hasta 300 m (980 pies) en el Cañón Hakatai, en el área de Shinumo Creek . Los filones basálticos forman acantilados de color gris oscuro muy prominentes en el área debajo de Desert View y al oeste de Palisades of the Desert. Los afloramientos de la cuarcita de Shinumo y la formación Dox exponen varios diques basálticos. Los diques que alimentan los filones basálticos no están expuestos. Sin embargo, los diques que alimentan el basalto de Cárdenas se pueden rastrear, de forma discontinua, hasta a pocos metros de sus bases. [ 5 ] [ 6 ] [ 13 ]    

Discordancias

La base del Grupo Unkar es una discordancia importante que también forma la base del Supergrupo del Gran Cañón. Esta discordancia es una no conformidad que separa el basamento cristalino subyacente y profundamente erosionado, que consiste en granitos, gneises, pegmatitas y esquistos de las Rocas del Basamento de Vishnu, de las rocas proterozoicas estratificadas del Grupo Unkar. [ 7 ] Este contacto es una superficie notablemente lisa que tiene un relieve de aproximadamente 6 m (20 pies) en el cuadrángulo topográfico de 15 minutos de Shinuino y 15 m (49 pies) tanto en los cuadrángulos topográficos de 15 minutos de Bright Angel como de Vishnu. En el Cañón Hotauta y en Granite Narrows, esta superficie es extremadamente lisa con un relieve de solo unos pocos metros. El mayor relieve de esta superficie se observa frente a la desembocadura del arroyo Shinumo, donde colinas bajas y redondeadas de rocas del basamento de Vishnu se elevan 6 m (20 pies) sobre el nivel general de una superficie relativamente plana. El miembro Hotauta de la Formación Bass rellena paleovalles poco profundos que forman parte de esta discordancia. Las rocas del basamento de Vishnu que subyacen a esta superficie suelen estar profundamente meteorizadas hasta una profundidad media de 3 m (9,8 pies) por debajo de ella. Donde no ha sido removida por la erosión antes y durante la deposición de la Formación Bass suprayacente, se encuentra presente un regolito residual , desarrollado por la meteorización subaérea de las rocas del basamento subyacente. Típicamente, este regolito consiste en sedimento ferruginoso, sin estructura, de color marrón rojizo oscuro, que suele tener entre unos pocos centímetros y 30 cm (0,98 pies) de espesor. Este contacto se considera un ejemplo clásico de una antigua penillanura . [ 14 ]          

El contacto entre el Grupo Tonto y el Grupo Unkar es una prominente discordancia angular, que forma parte de la Gran Discordancia . La superficie de esta discordancia angular trunca los estratos inclinados que componen el Grupo Unkar, plegado y fallado. Aunque esta superficie es típicamente plana, la erosión diferencial de los estratos inclinados del Grupo Unkar dejó capas resistentes de la capa superior de basalto de Cárdenas y la capa media de cuarcita de Shinumo como antiguas colinas, llamadas monadnocks . Estas antiguas colinas, que son crestas formadas por fallas de bloques, alcanzan hasta 240 m (790 pies) de altura. Delgadas capas de arenisca de Tapeats del Grupo Tonto cubren o se superponen a la mayoría de estos antiguos monadnocks. Sin embargo, las cumbres de los monadnocks más altos sobresalen a través de la capa base de arenisca de Tapeats y están cubiertas por la lutita de Bright Angel suprayacente, como se puede observar en el Templo de Isis . Lava Butte es un monadnock prehistórico parcialmente exhumado asociado a esta discordancia, compuesto por basalto de Cárdenas. Estos monadnocks sirvieron localmente como fuentes de sedimentos de grano grueso durante la transgresión marina que depositó la arenisca de Tapeats (Mar de Tapeats) y otros miembros del Grupo Tonto. [ 5 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 14 ]  

Dentro del Grupo Unkar, el contacto entre la Lutita Hakatai y la Arenisca Shinumo suprayacente es una discordancia bien definida. Este contacto es la única discordancia significativa que se presenta dentro del Grupo Unkar. Esta discordancia es abrupta y localmente trunca la estratificación cruzada y los canales que exhiben las areniscas en la Lutita Hakatai subyacente. Dentro de la Cuarcita Shinumo, un rezago basal compuesto por una capa de conglomerado, que contiene clastos del basamento de hasta 5 cm (2,0 pulgadas) de diámetro, se encuentra sobre la superficie erosionada que forma esta discordancia. Este conglomerado basal contiene clastos de cuarcita que carecen de equivalentes conocidos en la región del Gran Cañón. Como lo documenta la datación del circón detrítico , se estima que esta discordancia representa un período de aproximadamente 75 millones de años. [ 5 ] [ 12 ]  

Dique de basalto en la formación Hakatai Shale de color naranja brillante a lo largo del río Colorado en Hance Rapid, milla fluvial 76.5, Gran Cañón.

Edad

La edad y la historia de exhumación de las rocas del basamento de Vishnu subyacentes limitan la edad del Grupo Unkar. La datación radiométrica de estas rocas del basamento demuestra que sufrieron metamorfismo y deformación a profundidades de la corteza media de aproximadamente 20-25 km (12-16 mi) entre 1840 y 1660 Ma. Antes de la deposición de la Formación Bass, estas rocas fueron elevadas a la superficie terrestre desde profundidades de la corteza media y erosionadas para formar la superficie de la discordancia sobre la que se asienta el Grupo Unkar. A medida que estas rocas fueron elevadas desde profundidades de la corteza media, el momento de su enfriamiento quedó registrado en las edades de enfriamiento de los feldespatos y otros minerales. Según lo determinado a partir de estas edades de enfriamiento, estas rocas del basamento fueron elevadas desde profundidades de 25 a 10 km (15,5 a 6,2 mi) entre 1750 y 1660 Ma. Luego, fueron elevados desde una profundidad de 10 km (6,2 millas) hasta la superficie terrestre entre 1300 y 1250 Ma. Por lo tanto, la superficie sobre la que se acumuló el Grupo Unkar tiene aproximadamente 1250 Ma de antigüedad, y el Grupo Unkar que lo sepultó es más joven. [ 7 ] [ 12 ]      

La edad máxima del Grupo Unkar también se establece mediante la datación uranio-plomo (U-Pb) de circones de un lecho de ceniza de la Formación Bass en la base del Grupo Unkar, con una edad de 1254 Ma cerca de la milla 78 del río ( Lista de rápidos y características del río Colorado ). La datación de circones detríticos de la Formación Bass ha arrojado edades de aproximadamente 1200 Ma. Estas fechas sugieren que la edad de 1254 Ma podría ser algo mayor. Sin embargo, es probable que estos circones hayan sufrido cierta pérdida de plomo y, como resultado, estas fechas aparentes son más jóvenes que sus edades reales. Por lo tanto, las fechas de 1254 Ma siguen siendo la mejor estimación para la edad de la deposición inicial del Grupo Unkar. [ 7 ] [ 12 ]

Durante muchos años, los geólogos han intentado datar el basalto de Cárdenas. Basándose en otros criterios geológicos, descubrieron que las fechas obtenidas para el basalto de Cárdenas y la edad superior del Grupo Unkar, que oscilan entre 1000 y 700 millones de años, eran demasiado recientes, y que algo perturbaba claramente la sistemática de datación. La interpretación actual es que la deposición del Grupo Chuar suprayacente, en un ambiente marino, alteró el sistema radiométrico potasio-argón (K-Ar). Aparentemente, los fluidos asociados a la deposición del Grupo Chuar alteraron el basalto de Cárdenas más antiguo, degradaron parcialmente los minerales y, por lo tanto, produjeron una alteración en la sistemática K-Ar. Utilizando técnicas y enfoques de datación más recientes, no disponibles para los geólogos anteriores, se ha vuelto a datar el basalto de Cárdenas y los diques intrusivos. Nuevos datos, obtenidos mediante técnicas y métodos de datación más recientes, indican que el basalto de Cárdenas entró en erupción hace aproximadamente 1104 millones de años. Esta fecha marca el final de la deposición del Grupo Unkar. Estas dataciones radiométricas se corroboran con la datación radiométrica de micas detríticas y circones de la lutita de Hakatai, la cuarcita de Shinumo y la formación Dox. Con base en todas estas dataciones radiométricas, los investigadores han concluido que el Grupo Unkar se depositó entre aproximadamente 1254 y 1100 Ma, con un hiato de duración desconocida entre la lutita de Hakatai y la cuarcita de Shinumo. [ 7 ] [ 12 ]

Referencias

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  2. 1 2 Noble, LF (1910) Contribuciones a la geología del Gran Cañón, Arizona; la geología del área de Shinumo (continuación). American Journal of Science. Serie 4, vol. 29, pp. 497–528.
  3. 1 2 Noble, LF (1914) El cuadrángulo de Shinumo, distrito del Gran Cañón, Arizona. Boletín n.º 549, Servicio Geológico de los Estados Unidos, Reston, Virginia.
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  6. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Elston, DP (1989) Supergrupo del Gran Cañón del Proterozoico Medio y Tardío, Arizona. En DP Elston, GH Billingsley y RA Young, RA., eds., pp. 94–105, Geología del Gran Cañón, Norte de Arizona (con guías del río Colorado). Guía de campo T115/315 de la Unión Geofísica Americana para el 28.º Congreso Geológico Internacional. Unión Geofísica Americana, Washington D.C. 239 pp.
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