Orogenia de Algoman - Algoman orogeny
A orogenia Algomana , conhecida como orogenia Kenoran no Canadá, foi um episódio de construção de montanhas ( orogenia ) durante o Eon Arqueano tardio que envolveu episódios repetidos de colisões , compressões e subduções continentais . A província Superior e o terreno do Vale do Rio Minnesota colidiram há cerca de 2.700 a 2.500 milhões de anos. A colisão dobrou a crosta terrestre e produziu calor e pressão suficientes para metamorfosear a rocha. Blocos foram adicionados à província Superior ao longo de um limite de 1.200 km (750 milhas) que se estende desde a atual Dakota do Sul oriental até a área do Lago Huron. A orogenia Algomana encerrou o Éon Arqueano, há cerca de 2.500 milhões de anos ; durou menos de 100 milhões de anos e marca uma grande mudança no desenvolvimento da crosta terrestre.
O escudo canadense contém cinturões de rochas metavulcânicas e metassedimentares formadas pela ação do metamorfismo em rochas vulcânicas e sedimentares. As áreas entre cinturões individuais consistem em granitos ou gnaisse graníticos que formam zonas de falha . Estes dois tipos de correias pode ser visto nas Wabigoon, Quetico e Wawa subprovíncias ; o Wabigoon e o Wawa são de origem vulcânica e o Quetico é de origem sedimentar. Essas três sub-províncias se situam linearmente em cinturas orientadas de sudoeste a nordeste com cerca de 140 km (90 milhas) de largura na porção sul da Província Superior.
A província dos escravos e partes da província de Nain também foram afetadas. Entre cerca de 2.000 e 1.700 milhões de anos atrás, eles se combinaram com os crátons de Sask e Wyoming para formar o primeiro supercontinente , o supercontinente Kenorland .
Visão geral
Durante a maior parte do Éon Arqueano , a Terra teve uma produção de calor pelo menos duas vezes maior que a atual. O momento do início das placas tectônicas ainda é debatido, mas se a tectônica moderna estivesse operando no Arqueano, fluxos de calor mais elevados poderiam ter feito com que os processos tectônicos fossem mais ativos. Como resultado, placas e continentes podem ter sido menores. Nenhum bloco largo com 3 Ga é encontrado em escudos pré-cambrianos . No final do Arqueano, entretanto, alguns desses blocos ou terranos se juntaram para formar blocos maiores soldados entre si por cinturões de pedra verde .
Dois desses terranos, que agora fazem parte do escudo canadense, colidiram há cerca de 2.700 a 2.500 milhões de anos . Eram a província Superior e o grande terreno do Vale do Rio Minnesota, o primeiro composto principalmente de granito e o último de gnaisse . Isso levou ao episódio de construção de montanhas conhecido como orogenia Algoman nos Estados Unidos (em homenagem a Algoma , Condado de Kewaunee, Wisconsin ) e à orogenia Kenoran no Canadá. Sua duração é estimada em 50 a 100 milhões de anos. A fronteira atual entre esses terranos é conhecida como zona tectônica dos Grandes Lagos (GLTZ). Esta zona tem 50 km (30 mi) de largura e estende-se em uma linha de aproximadamente 1.200 km do meio de Dakota do Sul , a leste através do meio da Península Superior de Michigan , na região de Sudbury, Ontário . A região continua ligeiramente ativa hoje. Rifting na GLTZ começou há cerca de 2.500 milhões de anos atrás , no final da orogenia Algoman.
A orogenia afetou as regiões adjacentes do norte de Minnesota e Ontário na província Superior , bem como da Slave e da parte oriental da província de Nain , uma região de influência muito mais ampla do que nas orogenias subsequentes. É a orogenia datável mais antiga na América do Norte e trouxe o Eon Arqueano a um fim. O final do Eon Arqueano marca uma grande mudança no desenvolvimento da crosta terrestre : a crosta foi essencialmente formada e atingiu espessuras de cerca de 40 km (25 mi) sob os continentes.
Tectônica
A colisão entre os terranos dobrou a crosta terrestre e produziu calor e pressão suficientes para metamorfosear a rocha então existente. Colisões continentais repetidas, compressão ao longo de um eixo norte-sul e subducção resultaram no levantamento das montanhas de Algoman. Isso foi seguido por intrusões de plútons de granito e cúpulas batolíticas dentro dos gnaisses, cerca de 2.700 milhões de anos atrás ; dois exemplos são o granito Sacred Heart do sudoeste de Minnesota e os metagabbros ( gabros metamorfoseados ) Watersmeet Domes que se estendem pela fronteira de Wisconsin e da Península Superior de Michigan . Depois que as intrusões se solidificaram, novas tensões no cinturão de pedras verdes causaram movimento horizontal ao longo de várias falhas e moveram grandes blocos da crosta verticalmente em relação aos blocos adjacentes. Esta combinação de dobramento, intrusão e falha construiu cadeias de montanhas ao longo do norte de Minnesota, norte de Wisconsin, Upper Peninsula de Michigan e extremo sul de Ontário. Rochas ígneas e metamórficas de alto grau estão associadas à orogenia.
Extrapolando os leitos agora erodidos e inclinados para cima, os geólogos determinaram que essas montanhas tinham vários quilômetros de altura. Projeções semelhantes dos leitos inclinados para baixo, juntamente com medições geofísicas nos cinturões de pedras verdes no Canadá, sugerem que as rochas metavulcânicas e metassedimentares dos cinturões se projetam para baixo pelo menos alguns quilômetros.
Greenstone
A ação do metamorfismo na fronteira entre os corpos de granito e gnaisse produz uma sucessão de rochas vulcânicas e sedimentares metamorfoseadas chamadas greenstone belts . A maioria das rochas vulcânicas do Arqueano está concentrada em cinturões de pedras verdes; a cor verde vem de minerais, como clorita , epidoto e actinolita que se formaram durante o metamorfismo. Depois que ocorreu o metamorfismo, essas rochas foram dobradas e convertidas em um sistema de montanhas pela orogenia Algomana.
Os leitos vulcânicos têm de 8 a 9 km (26.000 a 30.000 pés) de espessura. Cerca de 2.700 milhões de anos atrás, o cinturão de pedras verdes foi submetido a novas tensões que causaram movimento ao longo de várias falhas. Falhas em escalas pequenas e grandes são típicas da deformação do cinturão de pedras verdes. Essas falhas mostram movimento vertical e horizontal em relação aos blocos adjacentes. Falhas em grande escala normalmente ocorrem ao longo das margens dos cinturões de greenstone, onde estão em contato com rochas graníticas fechadas. O movimento vertical pode ser de milhares de metros e movimentos horizontais de muitos quilômetros ocorrem ao longo de algumas zonas de falha.
Algum tempo antes de 2.600 milhões de anos atrás , massas de magma se intrometeram sob e dentro das rochas ígneas e sedimentares, aquecendo e pressionando as rochas para metamorfoseá-las em duras pedras verdes esverdeadas. Eles começaram com erupções de fissura de basalto , continuaram com rochas intermediárias e félsicas que emergiram de centros vulcânicos e terminaram com deposição de sedimentos da erosão da pilha vulcânica. O magma ascendente foi expulso sob um antigo mar raso, onde esfriou para formar pedras verdes almofadadas . Alguns dos travesseiros de Minnesota provavelmente resfriaram a profundidades de até 1.000 m (3.300 pés) e não contêm cavidades de gás ou vesículas .
A maioria dos cinturões de pedra verde, com todos os seus componentes, foram dobrados em sinclinais semelhantes a calhas ; a rocha basáltica original, que estava no fundo, ocorre nas margens externas da calha. As unidades rochosas mais jovens sobrepostas - riolitos e grauvacas - ocorrem mais perto do centro do sinclinal. As rochas são tão intensamente dobradas que a maioria foi inclinada quase 90 °, com os topos das camadas de um lado da cintura sinclinal voltados para os do outro lado; as sequências de rock estão na verdade caídas de lado. O dobramento pode ser tão complexo que uma única camada pode ser exposta na superfície muitas vezes por erosão subsequente.
Atividade vulcânica
À medida que os cinturões de pedras verdes estavam se formando, os vulcões ejetaram tefras no ar, que se assentaram como sedimentos para se compactar nas grauvacas e argilitos das formações Lago Knife e Lago Vermilion. Greywackes são misturas mal selecionadas de argila , mica e quartzo que podem ser derivadas da decomposição de detritos piroclásticos ; a presença desses detritos sugere que alguma atividade vulcânica explosiva havia ocorrido na área anteriormente. O vulcanismo ocorreu na superfície e as outras deformações ocorreram em várias profundidades. Numerosos terremotos acompanharam o vulcanismo e falhas.
Província superior
A província Superior forma o núcleo do continente norte-americano e do escudo canadense, e tem uma espessura de pelo menos 250 km (160 milhas). Seus granitos datam de 2.700 a 2.500 milhões de anos atrás. Foi formado pela soldagem de muitos pequenos terranos , cujas idades diminuem a partir do núcleo. Essa progressão é ilustrada pela idade das subprovínias Wabigoon, Quetico e Wawa, discutidas em suas seções individuais. Terranos posteriores ancoraram na periferia das massas continentais com geossinclinais se desenvolvendo entre os núcleos fundidos e a crosta oceânica. Em geral, a província Superior consiste em cinturas com tendência leste-oeste de rochas predominantemente vulcânicas alternadas com cinturas de rochas sedimentares e gnáissicas.
Devido ao empenamento para baixo ao longo de zonas alongadas, cada correia é essencialmente um grande bloco para baixo ou para baixo. As áreas entre cinturões individuais são zonas de falha constituídas por granito ou gnaisse granítico. Sua parte oeste contém um padrão regional de tendência leste-oeste de 100 a 200 km (60 a 120 mi) de greenstone granítico de largura e cinturões metassedimentares (subprovínias). O manto da província da Superiora Ocidental permaneceu intacto desde o acréscimo das sub-províncias há 2.700 milhões de anos.
Tanto o dobramento quanto a falha podem ser vistos nas subprovisões Wabigoon, Quetico e Wawa. Essas três sub-províncias encontram-se linearmente em cinturas orientadas de sudoeste a nordeste com cerca de 140 km (90 milhas) de largura (veja a figura à direita). A província mais ao norte e mais larga é Wabigoon. Começa no centro-norte de Minnesota e continua no nordeste até o centro de Ontário; é parcialmente interrompido pela província do sul. Imediatamente ao sul, a sub-província de Quetico se estende até o extremo oeste no centro-norte de Minnesota e se estende ainda mais para o nordeste. É completamente interrompido por uma faixa estreita da província do sul de 1.100 a 1.550 milhões de anos a nordeste de Thunder Bay . O subprovincial Wawa é o mais ao sul dos três; ele começa no centro de Minnesota, continua a nordeste até Thunder Bay, Ontário, Canadá (onde sua fronteira sul passa ao norte de Thunder Bay) e então se estende para leste, além do Lago Superior. A fronteira norte continua em direção aproximadamente ao nordeste, enquanto a fronteira sul mergulha para o sul para seguir a costa nordeste do Lago Superior.
Zonas de falha
Os três subprovíncias são separados por íngreme imersão zonas de cisalhamento provocadas por compressão contínua que ocorreu durante o orogenese Algoman. Esses limites são as principais zonas de falha.
A fronteira entre as subprovíncias Wabigoon e Quetico parece ter sido controlada também por placas colidindo e transpressões subseqüentes . Esta zona de falha do Lago Chuvoso - Rio Sena é uma grande zona de falha de ataque-deslizamento com tendência nordeste-sudoeste ; tem a tendência N80 ° E para cortar a parte noroeste do Parque Nacional Voyageurs em Minnesota e se estende para oeste perto de International Falls , Minnesota e Fort Frances , Ontário. A falha transportou rochas do cinturão de pedras verdes a uma distância considerável de sua origem. O cinturão de pedras verdes tem 2 a 3 km (0 a 0 mi) de largura nas Ilhas Sete Irmãs; para o oeste as interfingers greenstone com casca de anorthositic gabro . A datação radiométrica da área de Rainy Lake em Ontário mostra uma idade de cerca de 2.700 milhões de anos, o que favorece um modelo de placa tectônica móvel para a formação da fronteira.
A maior falha é a falha Vermilion que separa as subprovíncias de Quetico e Wawa. Tem uma tendência N40 ° E e foi causada pela introdução de massas de magma. A falha Vermilion pode ser rastreada para oeste até a Dakota do Norte. Ele teve um movimento horizontal de 19 km (12 mi) com o bloco norte se movendo para o leste e para cima em relação ao bloco sul. A junção entre as subprovíncias de Quetico e Wawa possui uma zona de migmatita rica em biotita , uma rocha que possui características de processos ígneos e metamórficos; isto indica uma zona de fusão parcial que só é possível sob condições de alta temperatura e pressão. É visível como uma faixa de 500 m (1.600 pés) de largura. A maioria dos grandes cristais achatados na falha indicam uma compressão simples, em vez de um evento de torção, cisalhamento ou rotação quando as duas subprovâncias se encaixaram. Isso fornece evidências de que as subprovíncias de Quetico e Wawa foram unidas pela colisão de duas placas continentais, cerca de 2.690 milhões de anos atrás . As estruturas no migmatito incluem dobras e folheações ; as folheações cortam ambos os membros das dobras da fase anterior. Essas folheações de corte transversal indicam que o migmatito sofreu pelo menos dois períodos de deformação dúctil.
Subprovince Wabigoon
A subprovince Wabigoon é uma cadeia de ilhas vulcânicas anteriormente ativa, composta de intrusões metavulcânicas-metassedimentares. Essas rochas metamorfoseadas são cinturões de pedras verdes vulcânicas e são cercadas e cortadas por plútons e batólitos graníticos. Os cinturões de pedras verdes da subprovincial consistem em vulcões félsicos, batólitos félsicos e plútons félsicos com idade de 3.000 a 2.670 milhões de anos.
Subprovincial de Quetico
O cinturão de gnaisse de Quetico se estende por cerca de 970 km (600 milhas) através de Ontário e partes de Minnesota. As rochas dominantes dentro do cinturão são xistos e gnaisses produzidos por intenso metamorfismo de grauvacas e pequenas quantidades de outras rochas sedimentares. Os sedimentos, plútons alcálicos e plútons félsicos têm idades entre 2.690 e 2.680 milhões de anos. O metamorfismo é relativamente baixo grau nas margens e alto grau no centro. Os componentes de baixo grau dos greywackes eram derivados principalmente de rochas vulcânicas; as rochas de alto grau são de granulação mais grossa e contêm minerais que refletem temperaturas mais altas. As intrusões graníticas dentro dos metassedimentos de alto grau foram produzidas pela subducção da crosta oceânica e derretimento parcial das rochas metassedimentares. Imediatamente ao sul do Parque Nacional Voyageurs e estendendo-se até a falha Vermilion, há uma ampla zona de transição que contém migmatito.
O cinturão de gnaisse de Quetico representa uma cunha de acréscimo que se formou em uma trincheira durante a colisão de vários arcos de ilha (cinturões de pedras verdes). Os limites entre o cinturão de gnaisse e os cinturões de pedras verdes flanqueadores ao norte e ao sul são as principais zonas de falha, as zonas de falha Vermilion e Lago Chuvoso - Rio Sena.
Subprovincial Wawa
A sub-província Wawa é uma cadeia de ilhas vulcânicas anteriormente ativa, consistindo em cinturões de pedras verdes metamorfoseadas que são cercadas e cortadas por plútons e batólitos graníticos. Esses cinturões de pedras verdes consistem em vulcões félsicos, batólitos félsicos, plútons félsicos e sedimentos com idades de 2.700 a 2.670 milhões de anos.
O tipo de rocha predominante é um tonalito de hornblenda foliado, de granulação grossa e branco . Os minerais da tonalita são quartzo, plagioclásio, feldspato alcalino e hornblenda.
Província escrava
Em extensas regiões da província Slave do norte do Canadá, o magma que mais tarde se tornou batólito aqueceu a rocha circundante para criar regiões metamórficas chamadas auréolas, cerca de 2.575 milhões de anos atrás. Essas regiões têm normalmente de 10 a 15 km (6 a 9 mi) de largura. A criação de auréolas foi um processo contínuo, mas três fases metamórficas reconhecíveis podem ser correlacionadas com as fases deformacionais estabelecidas. O ciclo começou com uma fase de deformação não acompanhada de metamorfismo. Isso evoluiu para a segunda fase acompanhada por amplo metamorfismo regional quando o domo térmico começou. Com a atualização contínua das isotermas, a terceira fase produziu dobramento menor, mas causou recristalização metamórfica importante, resultando na colocação de granito no núcleo da cúpula térmica. Esta fase ocorreu com pressão mais baixa por causa da descarga erosiva, mas as temperaturas eram mais extremas, variando até cerca de 700 ° C (1.300 ° F). Com a deformação completa, a cúpula térmica se deteriorou; pequenas mudanças mineralógicas ocorreram durante esta fase de decomposição. Desde então, a região está efetivamente estável.
A geocronologia de várias unidades de rocha arqueana estabelece uma sequência de eventos, com aproximadamente 75 milhões de anos de duração, levando à formação de um novo segmento da crosta terrestre. As rochas mais antigas, com 2.650 milhões de anos, são metavulcânicos básicos com características em grande parte cálcio-alcalinas. A datação radiométrica indica que idades de 2.640 a 2.620 milhões de anos são registradas para os batólitos de diorito de quartzo sin-cinemático e 2.590 a 2.100 milhões de anos para os principais corpos cinemáticos tardios. Os adamélites pegmatíticos , com 2.575 ± 25 milhões de anos, são as unidades plutônicas mais jovens.
Metagreywackes e meta pelitos de duas áreas que atravessam uma dessas auréolas perto de Yellowknife foram estudados. A maioria das rochas da província Slave são graníticas com rochas metamorfoseadas metamorfoseadas de Yellowknife e rochas vulcânicas. A idade isotópica dessas rochas é de cerca de 2.500 milhões de anos atrás , época da orogenia Kenoran. As rochas que compõem a província Slave representam um alto grau de metamorfismo, intrusão e remobilização do embasamento típico dos terranos arqueanos. Migmatitos, rochas batolíticas intrusivas e granulíticas metamórficas apresentam foliação e bandas composicionais; as rochas são uniformemente duras e tão completamente deformadas que existe pouca foliação. A maioria dos metassedimentos do Supergrupo Yellowknife são fortemente dobrados ( isoclinais ) ou ocorrem em anticlinais em mergulho .
Província de Nain
As rochas arqueanas que formam a província de Nain, no nordeste do Canadá e Groenlândia, são separadas do terreno superior por uma estreita faixa de rochas remobilizadas. A Groenlândia se separou da América do Norte há menos de 100 milhões de anos e seus terrenos pré-cambrianos se alinham com os do Canadá no lado oposto da Baía de Baffin. O extremo sul da Groenlândia faz parte da Província de Nain, o que significa que foi conectado à América do Norte no final do orógeno Kenoran.
Veja também
- Cráton Superior - Grande bloco crustal na América do Norte