LA ERA ARCAICA (HACE MAS DE 2.5 MILLONESDE AÑOS)

Las rocas del Arcaico existen en las Montañas rocosas en las provincias Superior, Slave y al este de Nain, en el suroeste de Groenlandia y al norte de Escocia. Estas rocas incluyen una secuencia de un metamorfismo mayor y antiguo y una secuencia menor y más reciente de metamorfismo.

La composición química de las rocas y sus estructuras primarias indican que fueron rocas calizas, esquistos, formaciones de hierro y rocas volcánicas antes del metamorfismo. La datación radiométrica de las rocas del Arcaico indica que los principales episodios orogénicos (periodos de formación de montañas) ocurrieron hace cerca de 3,600, 3,000 y 2,700 millones de años. Algunos o quizás todos estos episodios pueden haber sido ocasionados de las colisiones de placas las cuales se alternaron con periodos del rift continental.

3,830 a 3,600 MILLONES DE AÑOS.

Las rocas más antiguas conocidas pertenecen a la sucesión Isua en Godthaabsfjord, región del sureste de Groenlandia. Estas rocas consisten en 3000m de rocas volcánicas metamórficas y sedimentarias incluyendo formaciones de hierro y conglomerados con riolita. Las rocas sedimentarias en esta sucesión, contienen zircón el cual fue erosionado de un terreno antiguo. Estos zirconios han sido datados por el método de uranio-plomo concordia de hace cerca de 3.83 millones de años. Esta es una edad máxima para el depósito en la sucesión Isua ya que data el periodo de formación de las rocas de las cuales se derivaron los sedimentos de Isua.

La sucesión Isua es instruida por rocas ígneas graníticas que han sido deformadas y metamorfizadas a Gneis. Los métodos Uranio-plomo concordia y la isócrona rubidio-estroncio de toda la roca datan de estos gneises hace cerca de 3,590 a 3,700 millones de años.

Esto es aproximadamente el periodo de intrusión de rocas graníticas, deformación y metamorfismo de las rocas de la sucesión Isua. Esta deformación, metamorfismo e intrusiones son las actividades orogénicas más conocidas y pudieron haber sido causadas por las colisiones entre las placas.

Otra área que contiene rocas muy antiguas es el valle del río de Minnesota en el suroeste de Minessota. Aquí, el metamorfismo sedimentario y las rocas volcánicas tienen una datación de rubidio-estroncio en toda la roca de hace 3,800 millones de años.

Los métodos uranio-plomo y la isocrona rubidio-estroncio en toda la roca datan de rocas graníticas las cuales atraviesan las rocas metamórficas indicando que los granitos fueron instruidos hace 3,550 y 3,650 millones de años.

Los Gneis de Hebron y el Uviak Gneiss del Labrador (al este de Canadá), han sido datados de hace 3,600 millones de años por los mismo métodos. La similitud de las dataciones radiométricas en Groenlandia, Minnesota y Labrador indican que un evento de mayor intrusión y metamorfismo ocurrió hace aproximadamente hace 3,600 millones de años.

3,600 A 2,850 MILLONESDE AÑOS

El periodo comprendido hace entre 3,600 y 3,040 millones de años fue relativamente tranquilo desde el punto de vista de la actividad orogénica. No se conocen eventos intrusivos o metamórficos en Norte América antigua durante dicho intervalo. Este fue un periodo de depósito de rocas sedimentarias y volcánicas las cuales, fueron posteriormente metamorfizadas a gneises y anfibolitas.

En muchas zonas, rocas metamórficas y graníticas han sido datadas de hace 3,040 y 2,850 millones de años por los métodos de uranio-plomo concordia y la isocrona rubidio-estroncio en toda la roca. Estos incluyen el sureste de Ontario, sureste de Manitoba, sureste de Wyoming, noroeste de Wyoming en el Gran Teton, el centro de Wyoming, el distrito de Mackenzie en el noroeste de Canadá y Godthaabsfjord, Groenlandia.

El alcance de las dataciones radiométricas es común en otras partes del mundo y puede ser que este fue un periodo de colisiones de placas del mundo antiguo. Ya que hace 3,500 y 3,600 millones de años también parece haber sido un periodo de colisiones de placas, es posible que los continentes se separaran hace cerca de 3,500 y 3,100 millones de años anterior a su colisión. Este puede ser el primer ciclo de Wilson.

2.85 A 2.73 MILLONESDE AÑOS

En muchas partes del mundo, incluyendo Norte América antigua, existen secuencias de espesores de rocas del Arcaico ligeramente metamorfizadas, las cuales consisten en rocas verdes y rocas metasedimentarias. Estas tienen lugar en zonas alargadas y discontinuas denominadas “cinturones de greenstone”. Una parte de éstos cinturones en la región del Rainy lake al noreste de Minnesota y suroeste de Ontario, fueron estudiados por A.C Lawson a lo largo del siglo.

Lawson asignó una sucesión de rocas sedimentarias metamorfizadas y volcánicas las cuales fueron instruidas por granitos. La sucesión más antigua de rocas metasedimentarias fue llamada la “serie Coutchiching”, compuesta principalmente de areniscas, limos y esquistos posteriores al metamorfismo.

El método uranio-plomo data zirconios detríticos de estas rocas indicando que al menos parte de Coutchiching fue depositado hace menos de 2.75 millonesde años. En la región de lRainy Lake, el Coutchiching se sobrepone por una sucesión de rocas metavolcánicas la cual Lawson llamó “serie Keewatin”.

Keewatin ha sido datada de entre 2.73 y 2.77 millonesde años por los métodos uranio-plomo concordia y la isócrona rubidio-estroncio en toda la roca. Lawson llamó “serie Timiskaming” a la sucesión metasedimentaria mas reciente. En zonas cercanas, las rocas metasedimentarias y metavolcánicas son equivalentes a las series de Coutchiching, Keewatin y Timiskaming, no son superpuestas una sobre otra pero interfieren como resultado de los cambios de facies.

Las rocas metavolcánicas en los cinturones de greenstone, abarcan una extensa variedad de tipos de rocas como:

¥ Flujo de roca¥ Brechas¥ Almohadas de lava¥ Tobas

Este rango comprende la composición de rocas máficas(basalto) y félsicas(riolita).

Las porciones relativas son de aproximadamente 57% en basalto, 30% en andesita y de 13% en dacita y riolita. Esto se puede comparar al arco de islas modernas las cuales contienen 50% de basalto, 35% de andesita y 15% de dacita y riolita.

Los basaltos ricos en olivino (komatita) están presentes en la base de algunas secuencias volcánicas en los cinturones de greenstone y éstos se elevan en flujos basálticos (toleitas).

Los flujos basálticos se forman comúnmente durante periodos del rift continental, y es muy posible que el vulcanismo en los cinturones de greenstone fuera el resultado de la tensión causada por la separación de una zona antigua en placas pequeñas (microplacas) las cuales se separaron unas de otras.

Se ha indicado que las volcanitas máficas en los cinturones de greenstone, fueron extruidas de las crestas de las cordilleras oceánicas.

Las Andesitas, dacitas y riolitas superpuestas al flujo basáltico y su similitud en composición entre éstas rocas y las rocas encontradas en los arcos de islas modernas, indican que ésta parte de la sucesión en los cinturones de greenstone fue extruida en un ambiente de arco de isla.

En los arcos de islas modernas, existe un cambio sistemático en la composición de rocas volcánicas en la dirección de inclinación de la zona Benioff debajo del arco de isla.

Los cambios en la composición de las rocas volcánicas a través del cinturón Abitibi Greenstone en el sureste de Ontario y suroeste de Quebec indican que la inclinación de la zona Benioff fue hacia el norte en el periodo de la extrusión de andesitas a rocas volcánicas riolíticas.

Los arcos de islas son Son archipiélagos en arco rodeados por el lado convexo por una fosa que marca el límite entre las dos placas. Están formados por islas volcánicas. En estos arcos, las placas convergen y aunque el flujo basáltico es bajo en los cinturones de greenstone indica la separación de las placas.

Estas observaciones aparentemente contradictorias pueden ser reconsideradas postulando que el rifting dio lugar a la apertura de una serie de pequeñas cuencas oceánicas entre las microplacas y que poco después dichas cuencas oceánicas empezaron a cerrarse como patrón del cambio convectivo.

Las rocas metasedimentarias en los cinturones de greenstone fueron areniscas, esquistos, formación de hierro y conglomerados antes del metamorfismo.

La mayoría de las areniscas son grauvacas mal clasificadas y gran parte de éstas fueron derivadas por la erosión cerca de las islas volcánicas.

El estudio de la distribución de la formación de hierro dentro de los cinturones de greenstone , ha indicado que hubo al menos diez cuencas separadas del depósito en Canadá. Estas pueden haber sido entre ó parte de 8 a 10 islas separadas.

2.73 A 2.50 MILLONESDE AÑOS –LA OROGENIA KENORIAN

Las rocas en las provincias del Superior, Slave, Wyioming y el este de Nain fueron plegadas, metamorfizadas, intruidas, levantadas y erosionas hace entre 2,730 a 2,500 millones de años durante la orogenia Kenorian.

El norte de Escocia formó parte de Norte América antigua durante el Arcaico y la sucesión Scourian en ésta área fue metamorfizada casi al mismo tiempo. La orogenia Kenorian tuvo dos auges de actividad, uno hace 2,730 millones de años (fase 1) y el segundo hace 2.54 millones de años (fase 2).

Las rocas graníticas y metamórficas datadas por los métodos uranio-plomo concordia y la isocrona rubidio-estroncio en toda la roca de hace 2.65 y 2.78 millonesde años han sido encontradas en el suroeste de Quebec, al sur de Ontario, al norte de Michigan, al sureste de Manitoba, al sur de Minnesota y al sureste de Wyoming.

Las rocas graníticas del Rainy lake en el norte de Minnesota datan de hace entre 2,750 y 2,720 millones de años. Estas fechas se encuentran sorprendentemente cerca a las fechas de las sucesiones del Keewatin y Coutchiching en las cuales los granitos están instruidos.

Evidentemente, ha pasado poco tiempo entre la extrusión del Keewatin, el depósito y metamorfismo del Coutchiching y la intrusión en éstas sucesiones.

La causa de la fase en la orogenia Kenorian, pudieron haber sido las colisiones de placas arco-arco ó arco-continente. Como fue descendiendo el suelo oceánico debajo de los arcos de islas, éstos se movieron más cerca. Si los cinturones de greenstone estuvieran formados de 8 a 10 arcos de islas, su metamorfismo y deformación pudiese haber sido causada por la unión de estos arcos de islas hace 2,720 millones de años.

Una analogía moderna podría ser los arcos de islas al oeste del océano Pacifico. Un arco al este se extiende hacia el sur desde Japón a través de las islas Marianas, mientras que un arco al oeste se extiende hacia el suroeste desde Japón a través de las islas Filipinas. El arco de islas del este se encuentra moviéndose hacia el arco del oeste como el fondo del mar, el cual se encuentra descendiendo debajo del arco oeste. Probablemente estos dos arcos pudiesen llegar a chocar algún día.

Los arcos de islas del Precámbrico en los cinturones de greenstone , pueden haber sido formados originalmente en la corteza oceánica de la misma manera que otros arcos de islas modernos (como al oeste de las islas Aleutianas).

Alternativamente, estos arcos de islas pudieron haberse formado durante la fragmentación de uno de los continentes más grandes. La evidencia principal de dicha fragmentación, es la composición de las rocas volcánicas más antiguas en los cinturones de greenstone. Otra evidencia existente pudo haber sido eliminada por el plegamiento y metamorfismo durante la primera fase de la orogenia Kenoran.

Algunas secuencias recientes de intrusivos graníticos han sido datadas de hace 2,540 millones de años por los métodos de uranio-plomo concordia y la isócrona rubidio-estroncio en toda la roca.

Estos intrusivos han sido encontrados en el suroeste de Quebec, al suroeste de Ontario, sureste de Manitoba, al norte de Michigan, al norte de Minnesota, gran parte de Wyoming, en los territorios del norte de Yellowknife y Godthaabsfjord, Groenlandia.

EL ENJAMBRE DE DIQUES MATACHEWAN

Un enjambre de grandes diques de diabasa con dirección norte sur está presente en el sudeste de Ontario al sur de la Bhaía James. Este enjambre, conocido como el dique Matachewan, ha sido datado en 2,690 millones de años por todas las rocas por el método de isócrona de rubidio-estroncio. Los diques de Matachewan se despliegan y sin metamorfismo. Si la edad de estos diques es exacta, la fase 2 de la orogenia Ken oran (que se produjo alrededor de 2540 millones de años atrás) probablemente no fue acompañada por plegamientos y el metamorfismo, por lo menos en el sudeste de Ontario. Potasio-argón fechas de 2,400 a 2,600 millones de años son comunes en las rocas de la provincia superior, pero al parecer estas fechas reflejan un momento de la elevación y la refrigeración en lugar de metamorfismo.

Hay una gran estructura circular en la margen oriental de la bahía de Hudson que puede ser un cráter de impacto fósiles creado por un meteorito gigante (asteroide). Esta estructura se define por una circular casi perfecta son de alrededor de 153 grados con un radio de 237 km (192 millas). La circularidad del arco indica que el impacto se produjo tras la propuesta del plegamiento en la fase 1 de la orogenia Ken oran (272 millones de años). Las islas Belcher, cerca del centro del arco, puede ser una elevación central que ha sido cubiertas por rocas sedimentarias y volcánicas. Posteriormente fuerzas de compresión resulto en el plegamiento de estas rocas y pueden haber desplazado un poco el levantamiento central. Rocas sedimentarias y volcánicas llenando el cráter es de edad Proterozoico temprano, más de 2,000 millones de años. Por lo tanto el impacto propuesto probablemente tuvo lugar entre 2,700 y 2,000 millones de años.