Anortosita

EdadEditar

Las anortositas del Proterozoico se emplazaron durante el Eón Proterozoico (ca. 2.500-542 Ma), aunque la mayoría se emplazaron entre 1.800 y 1.000 Ma.

OcurrenciaEditar

Las anortositas del Proterozoico se presentan típicamente como extensos stocks o batolitos. La extensión de los batolitos de anortosita varía desde un tamaño relativamente pequeño (docenas o cientos de kilómetros cuadrados) hasta casi 20.000 km2 (7.700 millas cuadradas), en el caso de la Suite Plutónica de Nain en el norte de Labrador, Canadá.

Las principales ocurrencias de anortosita proterozoica se encuentran en el suroeste de los Estados Unidos, los montes Apalaches (por ejemplo, el Honeybrook Upland del este de Pensilvania), el este de Canadá (por ejemplo, la provincia de Grenville), el sur de Escandinavia y el este de Europa. Si se traza un mapa de la configuración continental pangeana de ese eón, todos estos hallazgos están contenidos en un único cinturón recto, y todos deben haber sido emplazados intracratonalmente. Las condiciones y limitaciones de este patrón de origen y distribución no están claras. Sin embargo, véase la sección Orígenes más adelante.

Rocas relacionadasEditar

Muchas anortositas del Proterozoico se presentan en asociación espacial con otros tipos de rocas contemporáneas muy distintivas: el llamado «conjunto de anortositas» o «complejo anortosita-mangerita-granito (AMCG)».

Estos tipos de roca pueden incluir:

• Mangerita: una roca ígnea intrusiva monzonítica que contiene piroxeno
• Charnockita: una roca de cuarzo-feldespato portadora de ortopiroxeno, que en su día se pensó que era ígnea intrusiva, y que ahora se reconoce como metamórfica
• Rocas félsicas ricas en hierro, incluyendo la monzonita y el granito rapakivi
• Diorita rica en hierro, gabro, y norita
• Rocas máficas leucocráticas como la leucotroctolita y la leuconorita

Aunque coetáneas, estas rocas probablemente representan magmas químicamente independientes, probablemente producidos por la fusión de las rocas del país en las que se intruyeron las anortositas.

Es importante destacar que no se encuentran grandes volúmenes de rocas ultramáficas en asociación con las anortositas del Proterozoico.

Características físicasEditar

Debido a que se componen principalmente de feldespato de plagioclasa, la mayoría de las anortositas proterozoicas aparecen, en el afloramiento, de color gris o azulado. Los cristales individuales de plagioclasa pueden ser negros, blancos, azules o grises, y pueden mostrar una iridiscencia conocida como labradorescencia en superficies frescas. La variedad de feldespato labradorita suele estar presente en las anortositas. Mineralógicamente, labradorita es un término de composición para cualquier feldespato de plagioclasa rico en calcio que contenga un 50-70 por ciento molecular de anortita (An 50-70), independientemente de que muestre labradorescencia. El mineral máfico en la anortosita proterozoica puede ser clinopiroxeno, ortopiroxeno, olivino o, más raramente, anfíbol. Los óxidos, como la magnetita o la ilmenita, también son comunes.

La mayoría de los plutones de anortosita son de grano muy grueso; es decir, los cristales individuales de plagioclasa y el mineral máfico que los acompaña miden más de unos pocos centímetros. Menos comúnmente, los cristales de plagioclasa son megacríticos, o mayores de un metro de largo. Sin embargo, la mayoría de las anortositas del Proterozoico están deformadas, y estos grandes cristales de plagioclasa han recristalizado para formar cristales más pequeños, dejando sólo el contorno de los cristales más grandes.

Aunque muchos plutones de anortosita del Proterozoico parecen no tener estructuras ígneas relictas a gran escala (teniendo en su lugar estructuras de deformación posteriores al desplazamiento), algunos tienen estratificación ígnea, que puede ser definida por el tamaño de los cristales, el contenido de máficos, o las características químicas. Tal estratificación tiene claramente orígenes con un magma de estado líquido reológico.

Características químicas e isotópicasEditar

Las anortositas proterozoicas son típicamente >90% plagioclasa, y la composición de la plagioclasa está comúnmente entre An40 y An60 (40-60% anortita). Este rango de composición es intermedio, y es una de las características que distinguen a las anortositas proterozoicas de las arqueanas (que son típicamente >An80).

Las anortositas proterozoicas tienen a menudo componentes máficos significativos además de la plagioclasa. Estas fases pueden incluir olivino, piroxeno, óxidos de Fe-Ti, y/o apatita. Los minerales máficos en las anortositas del Proterozoico tienen un amplio rango de composición, pero generalmente no son altamente magnesianos.

La química de los elementos traza de las anortositas del Proterozoico, y los tipos de roca asociados, ha sido examinada con cierto detalle por los investigadores con el objetivo de llegar a una teoría genética plausible. Sin embargo, todavía hay poco acuerdo sobre lo que significan los resultados para la génesis de las anortositas; véase la sección «Orígenes» más adelante. Una lista muy corta de resultados, incluyendo resultados para rocas que se cree que están relacionadas con las anortositas del Proterozoico,

Algunas investigaciones se han centrado en determinaciones isotópicas de neodimio (Nd) y estroncio (Sr) para las anortositas, particularmente para las anortositas de la Suite Plutónica de Nain (NPS). Estas determinaciones isotópicas son útiles para calibrar la viabilidad de las posibles fuentes de magmas que dieron lugar a las anortositas. Algunos resultados se detallan a continuación en la sección ‘Orígenes’.

Megacristales de ortopiroxeno de alta alúmina (HAOMs)Edit

Muchos anortositos de edad proterozoica contienen grandes cristales de ortopiroxeno con composiciones distintivas. Estos son los llamados megacristales de ortopiroxeno de alta alúmina (HAOM).

Los HAOM son distintivos porque 1) contienen mayores cantidades de Al que las que se ven típicamente en los ortopiroxenos; 2) están cortados por numerosos y finos listones de plagioclasa, que pueden representar láminas de exsolución; y 3) parecen ser más antiguos que las anortositas en las que se encuentran.

Los orígenes de las HAOM son objeto de debate.

Un posible modelo sugiere que, durante la formación de la anortosita, un fundido derivado del manto (o una papilla parcialmente cristalina) fue inyectado en la corteza inferior y comenzó a cristalizar. Los HAOM habrían cristalizado durante este tiempo, quizás hasta 80-120 millones de años. El fundido con HAOM podría haber subido entonces a la corteza superior. Este modelo se apoya en el hecho de que el aluminio es más soluble en el ortopiroxeno a alta presión. En este modelo, las HAOM representan cúmulos de la corteza inferior que están relacionados con el magma-fuente de anortosita.

Un problema con este modelo es que requiere que el magma-fuente de anortosita permanezca en la corteza inferior durante un tiempo considerable. Para resolver esto, algunos autores sugieren que los HAOMs pueden haberse formado en la corteza inferior independientemente del magma-fuente de anortosita. Más tarde, el magma fuente de anortosita pudo haber arrastrado trozos de la corteza inferior portadora de HAOM en su camino hacia arriba.

Otros investigadores consideran que las composiciones químicas de los HAOM son el producto de una rápida cristalización a presiones moderadas o bajas, eliminando por completo la necesidad de un origen en la corteza inferior.

Orígenes de las anortositas del ProterozoicoEditar

Los orígenes de las anortositas del Proterozoico han sido objeto de debate teórico durante muchas décadas. Una breve sinopsis de este problema es la siguiente:

El problema comienza con la generación del magma, precursor necesario de cualquier roca ígnea.

El magma generado por pequeñas cantidades de fusión parcial del manto es generalmente de composición basáltica. En condiciones normales, la composición del magma basáltico requiere que cristalice entre un 50 y un 70% de plagioclasa, y que la mayor parte del resto del magma cristalice como minerales máficos. Sin embargo, las anortositas se definen por su alto contenido en plagioclasa (90-100% de plagioclasa), y no se encuentran asociadas a rocas ultramáficas contemporáneas. Esto se conoce ahora como «el problema de la anortosita». Las soluciones propuestas para el problema de la anortosita han sido diversas, y muchas de las propuestas se basan en diferentes subdisciplinas geológicas.

Al principio de la historia del debate sobre la anortosita se sugirió que un tipo especial de magma, el magma anortosítico, se había generado en profundidad y se había emplazado en la corteza. Sin embargo, el solidus de un magma anortosítico es demasiado alto para que exista como líquido durante mucho tiempo a las temperaturas normales de la corteza, por lo que esto parece poco probable. Se ha demostrado que la presencia de vapor de agua reduce la temperatura de solidus del magma anortosítico a valores más razonables, pero la mayoría de los anortositos son relativamente secos. Se puede postular, entonces, que el vapor de agua sea expulsado por el subsiguiente metamorfismo de la anortosita, pero algunas anortositas no están deformadas, invalidando así la sugerencia.

El descubrimiento, a finales de la década de 1970, de diques anortosíticos en la Suite Plutónica de Nain, sugirió que la posibilidad de que los magmas anortosíticos existieran a temperaturas de la corteza debía ser reexaminada. Sin embargo, posteriormente se demostró que los diques eran más complejos de lo que se pensaba en un principio.

En resumen, aunque los procesos de estado líquido operan claramente en algunos plutones anortosíticos, los plutones probablemente no se derivan de magmas anortosíticos.

Muchos investigadores han argumentado que las anortositas son productos de magmas basálticos, y que se ha producido una eliminación mecánica de minerales máficos. Dado que los minerales máficos no se encuentran con las anortositas, estos minerales deben haber quedado en un nivel más profundo o en la base de la corteza. Una teoría típica es la siguiente: la fusión parcial del manto genera un magma basáltico, que no asciende inmediatamente a la corteza. En cambio, el magma basáltico forma una gran cámara magmática en la base de la corteza y fracciona grandes cantidades de minerales máficos, que se hunden en el fondo de la cámara. Los cristales de plagioclasa que co-cristalizan flotan, y finalmente se emplazan en la corteza como plutones de anortosita. La mayoría de los minerales máficos que se hunden forman cúmulos ultramáficos que permanecen en la base de la corteza.

Esta teoría tiene muchas características atractivas, de las cuales una es la capacidad de explicar la composición química de los megacristales de ortopiroxeno de alta alúmina (HAOM). Esto se detalla más adelante en la sección dedicada al HAOM. Sin embargo, por sí sola, esta hipótesis no puede explicar de forma coherente los orígenes de los anortositos, porque no encaja, entre otras cosas, con algunas mediciones isotópicas importantes realizadas en rocas anortosíticas de la Suite Plutónica de Nain. Los datos isotópicos de Nd y Sr muestran que el magma que produjo las anortositas no puede provenir únicamente del manto. En cambio, el magma que dio lugar a las anortositas de la Suite Plutónica de Nain debe haber tenido un importante componente de corteza. Este descubrimiento condujo a una versión ligeramente más complicada de la hipótesis anterior: Grandes cantidades de magma basáltico forman una cámara de magma en la base de la corteza y, al cristalizar, asimilan grandes cantidades de corteza.

Esta pequeña adición explica tanto las características isotópicas como algunas otras sutilezas químicas de la anortosita proterozoica. Sin embargo, al menos un investigador ha argumentado convincentemente, basándose en datos geoquímicos, que el papel del manto en la producción de anortositas debe ser en realidad muy limitado: el manto sólo proporciona el impulso (calor) para la fusión de la corteza, y una pequeña cantidad de fusión parcial en forma de magma basáltico. Por lo tanto, las anortositas se derivan, desde este punto de vista, casi en su totalidad de las fusiones de la corteza inferior.