Anortosita

La anortosita () es una roca ígnea fanerítica e intrusiva caracterizada por su composición: mayoritariamente plagioclasa feldespato (90-100%), con un mínimo componente máfico (0-10%). El piroxeno, la ilmenita, la magnetita y el olivino son los minerales máficos más comúnmente presentes.

Las anortositas son de enorme interés geológico, porque aún no se comprende completamente cómo se forman. La mayoría de los modelos implican la separación de cristales de plagioclasa en función de su densidad. Los cristales de plagioclasa suelen ser menos densos que el magma; entonces, cuando la plagioclasa cristaliza en una cámara de magma, los cristales de plagioclasa flotan hacia la parte superior, concentrándose allí.

La anortosita en la Tierra se puede dividir en cinco tipos:

1. Anorthosites de edad-arrea
2. Anorthosita proterozoica (también conocida como macizo o anortosita tipo macizo) – el tipo más abundante de anortosita en la Tierra
3. Capas dentro de Intrusiones Capidas (por ejemplo, intrusiones Bushveld y Stillwater)
4. Rancho medio-oceano y transformar anorthosites de falla
5. xenólitos de anortosita en otras rocas (a menudo granitos, kimberlites o basales)

De estos, los dos primeros son los más comunes. Estos dos tipos tienen diferentes modos de ocurrencia, parecen estar restringidos a diferentes períodos en la historia de la Tierra y se cree que tuvieron diferentes orígenes.

Lunar anorthosites constitute the light-coloured areas of the Moon 's surface and have been the subject of much research.

Macizos de anortosita proterozoica

Edad

Las anortositas proterozoicas se emplazaron durante el eón proterozoico (ca. 2500–542 Ma), aunque la mayoría se emplazaron entre 1800 y 1000 Ma.

Ocurrencia

Las anortositas proterozoicas suelen presentarse como stocks extensos o batolitos. La extensión del área de los batolitos de anortosita varía desde relativamente pequeña (docenas o cientos de kilómetros cuadrados) hasta casi 20 000 km² (7700 sq mi), en el caso del cráter Nain Plutonic Suite o Mistastin en el norte de Labrador., Canadá.

Las principales ocurrencias de anortosita proterozoica se encuentran en el sureste de EE. UU., las Montañas Apalaches (p. ej., Honeybrook Upland en el este de Pensilvania), el este de Canadá (p. ej., la provincia de Grenville), en el sur de Escandinavia y el este de Europa. Asignados a la configuración continental de Pangea de ese eón, estos sucesos están todos contenidos en un solo 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, consulte la sección Orígenes a continuación.

Rocas relacionadas

Muchas anortositas proterozoicas se encuentran en asociación espacial con otros tipos de rocas contemporáneas altamente distintivos: el llamado 'conjunto de anortositas' o "complejo de anortosita-mangerita-charnockita-granito (AMCG)".

Estos tipos de rocas pueden incluir:

• Mangerita: una monzonita piroxena intrusiva roca ígnea
• Charnockite: una roca ortopyroxene-bearing quartz-feldspar, una vez pensado para ser intrusivo igneous, ahora reconocido como metamorfo
• Piedras felíticas ricas en hierro, incluyendo monzonita y granito rapakivi
• Diorita rica en hierro, gabbro y norite
• Piedras de mafic leucocráticos como leucotroctolita y leuconorita

Aunque son coetáneas, es probable que estas rocas representen magmas químicamente independientes, probablemente producidos por la fusión de rocas en las que se introdujeron las anortositas.

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

Características físicas

Dado que se componen principalmente de plagioclasa feldespato, la mayoría de las anortositas proterozoicas parecen, en afloramiento, grises o azuladas. Los cristales individuales de plagioclasa pueden ser de color negro, blanco, azul o gris y pueden exhibir una iridiscencia conocida como labradorescencia en superficies frescas. La labradorita variedad de feldespato está comúnmente presente en las anortositas. Mineralógicamente, labradorita es un término de composición para cualquier feldespato de plagioclasa rico en calcio que contenga 50–70 por ciento molecular de anortita (An 50–70), independientemente de si muestra 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 de plagioclasa individuales y el mineral máfico que los acompaña tienen más de unos pocos centímetros de largo. Con menos frecuencia, los cristales de plagioclasa son megacrísticos o miden más de un metro de largo. Sin embargo, la mayoría de las anortositas proterozoicas están deformadas y estos cristales grandes de plagioclasa se han recristalizado para formar cristales más pequeños, dejando atrás solo el contorno de los cristales más grandes.

Si bien muchos plutones de anortosita del Proterozoico parecen no tener estructuras ígneas relictas a gran escala (sino que tienen estructuras deformacionales posteriores al emplazamiento), algunos sí tienen capas ígneas, que pueden definirse por el tamaño del cristal, el contenido máfico o las características químicas. Tal estratificación claramente tiene su origen en un magma reológicamente en estado líquido.

Características químicas e isotópicas

Las anortositas proterozoicas son típicamente >90 % de plagioclasa, y la composición de plagioclasa suele estar entre An₄₀ y An₆₀ (40–60 % de anortita). Este rango de composición es intermedio y es una de las características que distinguen a las anortositas proterozoicas de las anortositas arcaicas (que suelen ser >An₈₀).

Las anortositas proterozoicas suelen tener importantes componentes máficos además de la plagioclasa. Estas fases pueden incluir olivino, piroxeno, óxidos de Fe-Ti y/o apatito. Los minerales máficos en las anortositas proterozoicas tienen una amplia gama de composición, pero generalmente no son muy magnesianos.

Los investigadores han examinado con cierto detalle la química de elementos traza de las anortositas proterozoicas y los tipos de rocas asociados con el objetivo de llegar a una teoría genética plausible. Sin embargo, todavía hay poco acuerdo sobre qué significan los resultados para la génesis de la anortosita; ver los 'Orígenes' sección a continuación. Una lista muy corta de resultados, incluidos los resultados de 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 anortositas, en particular para anortositas de la serie plutónica de Nain (NPS). Tales determinaciones isotópicas son útiles para medir la viabilidad de posibles fuentes de magmas que dieron lugar a anortositas. Algunos resultados se detallan a continuación en la sección 'Orígenes' sección.

Megacristales de ortopiroxeno con alto contenido de alúmina (HAOM)

Muchas anortositas de la era Proterozoica contienen grandes cristales de ortopiroxeno con composiciones distintivas. Estos son los llamados megacristales de ortopiroxeno con alto contenido de alúmina (HAOM).

Los HAOM se distinguen porque 1) contienen cantidades más altas de Al que las que normalmente se encuentran en los ortopiroxenos; 2) están cortadas por numerosos tornos delgados de plagioclasa, que pueden representar laminillas de exsolución; y 3) parecen ser más antiguas que las anortositas en las que se encuentran.

The origins of ATOMs are debated.

Un modelo posible sugiere que, durante la formación de la anortosita, se inyectó en la corteza inferior una masa fundida derivada del manto (o papilla parcialmente cristalina) y comenzó a cristalizar. Los HAOM se habrían cristalizado durante este tiempo, quizás entre 80 y 120 millones de años. El derretimiento que contiene HAOM podría haber subido a la corteza superior. Este modelo está respaldado por el hecho de que el aluminio es más soluble en ortopiroxeno a alta presión. En este modelo, los HAOM representan acumulaciones de la corteza inferior que están relacionadas 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 HAOM pueden haberse formado en la corteza inferior independientemente de la fuente-magma de anortosita. Más tarde, el magma fuente de anortosita puede haber arrastrado piezas de la corteza inferior que contiene HAOM en su camino hacia arriba.

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

Orígenes de las anortositas proterozoicas

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

The problem begins with the generation of magma, the necessary precursor of an igneous rock.

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 la mayor parte del resto del magma cristaliza como minerales máficos. Sin embargo, las anortositas se definen por un alto contenido de plagioclasa (90-100% de plagioclasa) y no se encuentran en asociación con rocas ultramáficas contemporáneas. Esto ahora se conoce como 'el problema de la anortosita'. Las soluciones propuestas al 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 colocado en la corteza. Sin embargo, el solidus de un magma anortosítico es demasiado alto para que exista como líquido durante mucho tiempo a temperaturas ambiente 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 las anortositas están relativamente secas. Se puede postular, entonces, que el vapor de agua es expulsado por el subsiguiente metamorfismo de la anortosita, pero algunas anortositas no están deformadas, lo que invalida la sugerencia.

El descubrimiento, a fines de la década de 1970, de diques anortosíticos en la serie plutónica de Nain sugirió que era necesario volver a examinar la posibilidad de que existieran magmas anortosíticos a temperaturas de la corteza. Sin embargo, más tarde se demostró que los diques eran más complejos de lo que se pensaba originalmente.

En resumen, aunque los procesos de estado líquido claramente operan en algunos plutones de anortosita, es probable que los plutones no se deriven de magmas de anortosita.

Muchos investigadores han argumentado que las anortositas son productos del magma basáltico y que se ha producido la 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 de magma en la base de la corteza y fracciona grandes cantidades de minerales máficos, que se hunden hasta el fondo de la cámara. Los cristales de plagioclasa que cocristalizan flotan y finalmente se emplazan en la corteza como plutones de anortosita. La mayoría de los minerales máficos que se hunden forman acumulaciones ultramáficas que permanecen en la base de la corteza.

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

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

Anortositas arcaicas

Archean anorthosite represent the second largest anorthosite deposits on Earth. Most have been dated between 3,200 and 2,800 Ma, and commonly associated with basalts and/or greenstone belts.

Las anortositas arcaicas son distintas desde el punto de vista de la textura y la mineralogía de los cuerpos de anortositas del Proterozoico. Su rasgo más característico es la presencia de megacristales euédricos equidistantes (hasta 30 cm) de plagioclasa rodeados por una masa fundamental máfica de grano fino. La plagioclasa en estas anortositas es comúnmente An80-90.

Valor económico de la anortosita

El principal valor económico de los cuerpos de anortosita es el óxido de ilmenita que contiene titanio. Sin embargo, algunos cuerpos de anortosita proterozoica tienen grandes cantidades de labradorita, que se extrae por su valor como piedra preciosa y material de construcción. Las anortositas arcaicas, debido a que son ricas en aluminio, tienen grandes cantidades de aluminio en sustitución del silicio; algunos de estos cuerpos se extraen como minerales de aluminio.

La anortosita estuvo representada de forma destacada en muestras de rocas traídas de la Luna y es importante en las investigaciones de Marte, Venus y meteoritos.

Evolución del suelo en anortosita

En las montañas de Adirondack, los suelos sobre rocas anortosíticas tienden a ser arena pedregosa franca con un desarrollo de perfil clásico de podzol generalmente evidente. En las montañas de San Gabriel, los suelos sobre anortosita tienen una dominancia de minerales arcillosos 1:1 (caolinita y haloisita) en contraste con rocas más máficas sobre las que se desarrollan arcillas 2:1.

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  Anorthosite del sur de Finlandia

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  Anorthosite de Polonia

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  Anorthosite de la Luna, el Apolo 15 "Genesis Rock"