Batolito Cornubiano - Cornubian batholith
El batolito de Cornualles es una gran masa de roca de granito , formada hace unos 280 millones de años, que se encuentra debajo de gran parte de Cornualles , la península suroeste de Gran Bretaña . Las principales masas de granito expuestas se ven en Dartmoor , Bodmin Moor , St Austell , Carnmenellis , Land's End y las islas de Scilly . La intrusión está asociada con cantidades significativas de minerales, en particular casiterita , un mineral de estaño que se ha extraído desde aproximadamente el año 2000 a. C. Otros minerales incluyen arcilla china y menas de cobre , plomo , zinc y tungsteno .
Toma su nombre de Cornubia , el nombre latino medieval de Cornualles.
Extensión y geometría
Un batolito es una gran masa de roca intrusiva formada a partir de la cristalización de roca fundida debajo de la superficie de la Tierra ( magma ). A partir de la gravedad y los datos geofísicos magnéticos , se interpreta que el batolito se extiende desde aproximadamente 8 ° W, más de 100 km al suroeste de las Islas Sorlingas, hasta el borde este de Dartmoor. La anomalía de gravedad negativa, causada por la densidad relativamente baja de los granitos en comparación con la corteza continental promedio , es lineal y tiene una tendencia WSW-ENE, paralela a la asociada con el granito Haig Fras .
La forma del batolito y la relación entre los plutones individuales y la masa principal del granito siguieron siendo completamente especulativas hasta que los datos de gravedad comenzaron a usarse para restringir el espesor y la forma del batolito mediante el modelado. El trabajo inicial de Martin Bott sugirió que el batolito tenía una forma trapezoidal general con una base para el batolito a unos 10-12 km. Sin embargo, la comprensión actual de la forma de plutón de granito sugiere que la mayoría son lacolíticos o lopolíticos . Las comparaciones con otros ejemplos sugerirían que los espesores de los plutones individuales estarían en el rango de 3 a 5 km, según el ancho de sus afloramientos. El volumen del batolito se estimó en 1989 en alrededor de 68.000 kilómetros cúbicos.
Formación
.jpg)
El batolito de Cornualles se formó durante el período Pérmico Temprano , desde aproximadamente 300 a 275 Ma (hace millones de años) en una etapa tardía del evento de formación de montañas conocido como orogenia varisca como un conjunto de granitos orogénicos tardíos . Se ha sugerido que el estiramiento de la corteza terrestre ( extensión de la corteza ) permitió que los magmas graníticos se movieran a niveles más altos en la corteza. La evidencia de los isótopos de neodimio y estroncio sugiere que los magmas que formaron el batolito fueron principalmente el resultado de la fusión parcial de la corteza inferior con un componente menor de magma basáltico de una fuente del manto . Es probable que esta fuente de la corteza inferior haya consistido en rocas tanto metasedimentarias como metavolcánicas , de edad Proterozoica (2500 millones a 542 millones de años).
A medida que la roca fundida se enfrió a alrededor de 1000 grados Celsius, se solidificó y cristalizó y se formaron fracturas a lo largo de las juntas verticales. Con el tiempo, las rocas de pizarra y arenisca que cubrían el granito se erosionaron, exponiendo el granito en áreas como Dartmoor y Bodmin Moor. El granito también se expandió y se formaron juntas horizontales. Estas uniones se ven más claramente en piezas de roca expuestas, como los Tors de Dartmoor y Bodmin Moor. A medida que el granito se erosiona aún más, quedan bloques de granito erosionado conocidos como clitter.
Momento
Se conocía una edad aproximada de emplazamiento del batolito de Cornubia antes de que los métodos de datación radiométrica se volvieran comunes, a partir de las relaciones observadas con las rocas sedimentarias , tanto las que se formaron antes de la intrusión como las que se depositaron después. Las rocas más jóvenes en el que los granitos INTRUSI son los carbonífero formaciones CRACKINGTON y Bealsmill de Namurian para bajar de Westfalia edad. Esto proporciona un límite inferior para el momento del emplazamiento de granito de aproximadamente 310 Ma.
La instancia más temprana de clastos graníticos (fragmentos de granito que se han degradado y se han convertido en parte de una nueva roca sedimentaria) en secuencias sedimentarias más jóvenes es de los lechos de St. Cyres del Pérmico Tardío . Esto da un límite superior de aproximadamente 250 Ma.
La edad inferida de emplazamiento a partir de esta evidencia del Carbonífero Tardío al Pérmico Temprano ha sido confirmada por datación radiométrica, aunque ha demostrado que las intrusiones individuales se emplazaron durante un intervalo de tiempo significativo. La mayor intrusión fechada más temprana es Carnmenellis pluton en 293,1 ± 3 Ma. El granito fechado más joven es el lóbulo sur del plutón Land's End, que se entrometió en 274,5 ± 1,4 Ma. La actividad magmática registrada más temprana es la intrusión del pequeño plutón Hemerdon en el flanco suroeste del plutón Dartmoor a 298,3 ± 2,3 Ma. No existe una variación sistemática aparente en la edad de los plutones en comparación con su posición dentro del batolito. Esto sugiere que el batolito creció por la coalescencia de una serie de intrusiones separadas durante un período de aproximadamente 25 Ma.
Mecanismo de emplazamiento
Como ocurre con todos los grandes cuerpos intrusivos, el método por el cual se emplazaron los plutones del batolito es un tema de debate, debido al problema espacial de agregar masas tan grandes a la corteza superior. Se han propuesto cuatro mecanismos principales; ahuecamiento , diapirismo , fallamiento extensional y levantamiento de la roca rural suprayacente sobre un umbral lacolítico con un alimentador de dique vertical relativamente pequeño .
La evidencia de un mecanismo de detención se ha descrito localmente desde el margen de la intrusión de Tregonning, donde una serie de láminas intrusivas se extienden desde la zona del techo de la intrusión en la roca rural. Aunque alguna vez se pensó que el plutón Land's End tenía un origen diapírico, ahora se interpreta que su emplazamiento fue acomodado por movimientos de fallas durante la extensión regional.
Plutones
Los plutones individuales que componen el batolito de Cornualles se pueden subdividir en cinco litologías principales: dos granitos de mica, moscovita, biotita, turmalina y topacio, cada uno con el nombre de su mineral o minerales distintivos. Los granitos de dos mica y moscovita son más antiguos y se pueden encontrar en Carnmenellis, Bodmin e Isles of Scilly, mientras que los granitos de biotita y turmalina más jóvenes se encuentran dentro de los plutones Land's End, St. Austell y Dartmoor. Los granitos de topacio afloran dentro de los plutones Tregonning, Land's End y St Austell.
Dartmoor
Esta es la mayor área expuesta de granito que también forma el desarrollo más oriental del batolito. El granito consta de dos tipos principales, granito de grano grueso con abundantes megacristales de feldespato alcalino grande y granito de grano grueso con pocos megacristales. Al suroeste hay un área de granito de grano grueso con pequeños megacristales y varias pequeñas exposiciones de granito de grano fino, particularmente en la parte sureste del afloramiento. La interpretación del campo de gravedad sobre este plutón sugiere que tiene forma de lámina con un grosor de casi 10 km y una raíz en su extremo sur que se extiende hasta unos 17 km de profundidad, lo que puede representar el conducto que llevó el magma a la corteza poco profunda. niveles. Parece haber sido invadido a lo largo de la interfaz entre las rocas Devónico y Carbonífero. La datación de uranio-plomo de Monazita a partir de esta intrusión arroja edades de emplazamiento de 278,2 ± 0,8 Ma y 280,4 ± 1,2 Ma.
Bodmin Moor
El plutón Bodmin Moor se compone principalmente de granito de grano grueso con abundantes megacristales pequeños. Hacia el centro y margen occidental del afloramiento se encuentran cuerpos más pequeños de granito de grano fino. Los datos de gravedad sugieren que este plutón tiene la forma de una cuña de engrosamiento hacia el sur-sureste, que alcanza un máximo de unos 7 km. La monacita de este plutón da una edad de emplazamiento de 291,4 ± 0,8 Ma.
St Austell
El plutón de St Austell consiste en granito megacrístico de grano grueso con grandes megacristales en los extremos occidental y oriental del afloramiento. La parte central del plutón también es de grano grueso, pero carece de megacristales. Entre el megacristal pobre central y los granitos de grano grueso ricos en megacristales grandes en el extremo occidental, se desarrolla un granito de grano medio con litio-mica. Los cuerpos más pequeños de granito de grano fino se encuentran en la parte central del afloramiento y en el extremo occidental. Los datos de gravedad indican que este plutón tiene una forma de cuña similar a la de Bodmin. La monacita da una edad de emplazamiento de 281,8 ± 0,4 Ma para este plutón.
Carnmenellis
El Carnmenellis pluton y la intrusión más pequeña de Carn Brea parecen ser parte de un solo cuerpo intrusivo. La parte central del afloramiento de Carnmenellis es un granito de grano medio con pocos megacristales. La mayor parte del afloramiento principal y las masas de Carn Brea y Carn Marth consisten en granito megacrístico de grano grueso con pequeños megacristales. Pequeños cuerpos de granito de grano fino se encuentran hacia el oeste del afloramiento de Carnemellis. La forma de este plutón se interpreta como una lámina de unos 3 km de espesor con una raíz casi central que se extiende hasta unos 7 km de profundidad. Los pozos en Rosemanowes que se extienden a más de 2,5 km de profundidad han mostrado muy poca variación en la composición petrográfica del granito con la profundidad en este plutón. La monacita da una edad de emplazamiento de 293,7 ± 0,6 Ma para este plutón.
Tregonning-Godolphin
El granito Tregonning y el granito Godolphin son dos cuerpos de granito distintos en la costa sur de Cornualles. El granito de Tregonning es principalmente un granito de mica-litio de grano medio con un cuerpo de granito de grano fino desarrollado hacia el noroeste del afloramiento. Tiene una química única y difiere del granito que se encuentra dentro de los granitos Carnmenellis y Land's End, probablemente formándose de una manera diferente. El granito Godolphin es mineralógica y químicamente similar al granito Carnmenellis cercano, aunque tiene un grano más fino.
Fin de las tierras
El plutón Land's End es principalmente un granito de grano grueso con abundantes megacristales grandes. Hay un área en el centro que es pobre en megacristales y hay varias masas pequeñas y medianas de granito de grano fino en todo el afloramiento. La datación se ha realizado en muestras de xenotima y monacita, a partir de un granito de grano fino y el granito principal de grano grueso, respectivamente. Estos dan edades de emplazamiento de 279,3 ± 0,4 Ma para el granito de grano fino y 274,8 ± 0,5 Ma para el granito de la fase principal. Esta diferencia es consistente con el granito de grano fino como un techo que cuelga de la intrusión de granito de la fase principal de grano grueso.
Islas Sorlingas
Todas las Islas Sorlingas tienen un lecho de roca de granito. El tipo de roca dominante es un granito biotítico megacrístico, aunque los megacristales son relativamente pequeños. En el centro del plutón se desarrolla un granito de grano medio con pocos megacristales, más turmalina y menos biotita que la variedad principal. La monacita de este plutón sugiere una edad de emplazamiento de 290,3 ± 0,6 Ma.
Haig Fras
Este afloramiento submarino, de 45 km de longitud, se encuentra a 95 km al noroeste de las Islas Sorlingas, elevándose en un punto a 38 m bajo el nivel del mar. En contraste con la mayoría de los granitos del batolito de Cornubia, los granitos aquí son de grano fino a medio y generalmente carecen de megacristales. Fue entrometido en 277 Ma y se considera más probable que sea un cuerpo intrusivo separado pero relacionado que corre paralelo al batolito de Cornubian.
Otras intrusiones
Las intrusiones graníticas menores están presentes en toda la península. En algunos casos, los cuerpos graníticos se han reconocido a partir de la mineralización sobre ellos, incluso si no se ha encontrado la intrusión en sí.
Una serie de intrusiones menores se encuentran dentro de la roca del país y los propios granitos. Los tipos más comunes son pegmatitas , aplitas y elvans .
Mineralogía y química del granito y otras rocas.
Granito
La principal roca que forma el batolito es el granito , que se formó cuando el magma se enfrió lentamente, cubierto por 2–3 000 metros de pizarra y arenisca. El lento enfriamiento dio tiempo para que se formaran cristales en el granito que son lo suficientemente grandes como para verlos a simple vista, lo que le da una apariencia granular. Estos granos son principalmente de cuarzo , feldespato y biotita . El granito es generalmente de grano grueso y, en algunos lugares, de grano muy grueso o pegmatítico (granos de más de 3 cm). Los fenocristales grandes , de varios centímetros de largo, de feldespato K, son una característica distintiva.
La química y mineralogía de los granitos varían de un lugar a otro, pero todos están clasificados en la clasificación de Chappell & White como tipo S , lo que significa que en última instancia se derivan de protolitos de rocas sedimentarias .
Mineralogía
Las intrusiones de Cornubia se componen principalmente de granito de dos mica (que contiene tanto moscovita como biotita ). El granito Li -mica forma un tipo menos común que se encuentra solo en el plutón de St. Austell y en algunas intrusiones más pequeñas. Muchos de los granitos contienen grandes fenocristales de feldespato alcalino. En algunos lugares, el granito original se ha modificado para formar un granito con turmalina llamado luxulianita . Esta turmalinización se produjo durante las últimas etapas del enfriamiento del granito, ya que el feldespato y la mica fueron reemplazados parcialmente por turmalina.
Química
Los granitos de dos micas son fuertemente peraluminosos : tienen una alta proporción de óxido de aluminio a óxidos de sodio y potasio. También tienen una baja proporción de sodio a potasio y un alto nivel general de álcalis. Los granitos están altamente enriquecidos en litio , boro , cesio y uranio y moderadamente en flúor , galio , germanio , rubidio , estaño, tantalio , tungsteno y talio . Dada la química general, los niveles de fósforo también son altos. El estroncio, el bario y los elementos del escandio al zinc están relativamente agotados. Esta química es consistente con el derretimiento parcial de una fuente que consiste en grauvacas (una variedad de arenisca). Las condiciones bajo las cuales se formaron las masas fundidas se modelaron para ser una temperatura de 770 ° C y una presión de confinamiento de 50 MPa .
Se han identificado diferencias en la química entre un grupo anterior de plutones (Isles of Scilly, Carnmenellis y Bodmin Moor) y un grupo posterior (Land's End, St Austell y Dartmoor). El primer grupo de granitos contiene más aluminio que el último y tiene pendientes más pronunciadas en las parcelas de cerio contra itrio . El último grupo contiene xenolitos de microgranito básicos más comunes .
Los granitos son generalmente ricos en amonio en comparación con los granitos promedio en todo el mundo. También hay una variación considerable entre los plutones individuales, con un promedio de 11 ppm para Dartmoor en comparación con 94 ppm para Bodmin Moor. La concentración de amonio en estos granitos se correlaciona bien con su 87
Sr / 86
Relaciones de Sr y su peraluminosidad . Se interpreta que el contenido de amonio relativamente alto indica que los granitos se derivaron de un protolito sedimentario o que se han contaminado de una fuente de este tipo después de su emplazamiento a niveles corticales elevados.
Rocas metamórficas y metasomáticas asociadas
Alrededor de los bordes de muchos de los plutones, las rocas del campo se han transformado por el calor en un proceso conocido como metamorfismo de contacto . Los efectos de esto se pueden ver hasta una distancia de 4 millas del granito en un área llamada aureola metamórfica. El efecto de este proceso depende del tipo de rocas que se calentaron y su distancia de la intrusión. Las rocas sedimentarias de grano fino se transformaron en hornfels y minerales como anfíbol , piroxeno . A mayores distancias de los plutones, la única evidencia de metamorfismo son las manchas en estas rocas. Granate desarrollado en rocas calcáreas así como anfíbol y piroxeno . El metamorfismo de las piedras verdes generalmente ha conducido a la formación de rocas de hornblenda - plagioclasa .
Una característica de los granitos del batolito son las altas concentraciones de componentes volátiles . Los fluidos ricos en estos han afectado fuertemente al country rock y localmente a los propios granitos en un proceso llamado metasomatismo. La primera fase reconocida es el metasomatismo alcalino (donde se mejoran los componentes alcalinos), que ocurrió dentro y en los márgenes del granito. El potasio - metasomatism fue seguido por sodio -metasomatism. Finalmente, tuvo lugar el metasomatismo ácido (enriquecimiento de los componentes ácidos y agotamiento de los álcalis) que condujo a la formación de greisen y turmalinas.
Formación de minerales
Se encuentran grandes depósitos minerales en las cercanías del batolito y estos se han extraído durante miles de años. La zona ha sido famosa por su estaño desde aproximadamente el año 2000 a. C. Los minerales se formaron cuando los fluidos escaparon a lo largo de las fracturas en el granito caliente a medida que se enfriaba y se encuentran típicamente en las venas o se lavan en arroyos para formar aluviones . Los depósitos minerales están asociados con múltiples vetas y fracturas que se hunden abruptamente y atraviesan tanto los granitos como las rocas del campo. Las vetas que contienen minerales tienen hasta varios kilómetros de largo y de 0,5 a 3 m de ancho en promedio.
Etapas de mineralización
Hay cuatro etapas reconocidas de mineralización asociadas con diferentes condiciones a medida que el granito se enfría lentamente. Cada etapa está asociada con diferentes temperaturas, depósitos económicos de diferentes metales y diferentes minerales de ganga . Las primeras tres etapas se han relacionado con la intrusión y el enfriamiento del batolito, mientras que la cuarta etapa puede haber sido impulsada por la producción de calor asociada con los materiales radiactivos en el granito.
- Etapa 1 - exoskarns
- La primera fase de mineralización ocurrió durante la intrusión del granito. El agua caliente del magma que era rica en sílice, hierro, aluminio y magnesio mezcló y disolvió lutitas y metabasaltas , y las convirtió en exoskarns en un proceso llamado metasomatismo , donde la composición química de las rocas cambia con agua caliente u otros fluidos. Los minerales típicos que se forman en este momento incluyen granate , piroxeno , epidota , anfíboles ricos en cloro , malayaita , vesuvianita , siderita y axinita . Los skarns pueden contener cantidades económicas de estaño , cobre , hierro y arsénico . Estos minerales se formaron aproximadamente al mismo tiempo que la cristalización del plutón al que están asociados. Las temperaturas asociadas con esta etapa fueron 375 - 450 ° C.
- Etapa 2 - venas bordeadas de greisen y vetas y brechas de turmalina
- La segunda fase reconocida de mineralización involucró al granito siendo transformado por fluidos magmáticos tardíos de alta temperatura ricos en volátiles para formar greisen y turmalina . Las vetas de casiterita (óxido de estaño) y wolframita (un mineral que contiene hierro, manganeso y tungsteno) se encuentran asociadas con los greisens, los primeros depositados por alta salinidad, baja concentración de CO
2 , fluidos y estos últimos por baja salinidad, alto CO
2 fluidos. Las moscovitas dentro de los greisens dan edades de enfriamiento similares a las moscovitas magmáticas en el granito correspondiente.
- Etapa 3: la fase principal de mineralización
- La tercera y principal fase de mineralización ocurrió en una etapa posterior, y a temperaturas más bajas (200 - 400 ° C) a medida que se enfriaba la intrusión de granito. Los fluidos que circulaban dentro de la roca del país lixiviaron estaño, cobre y arsénico y los depositaron en vetas que generalmente se encuentran en un eje este-oeste. El relleno típico de estas vetas es de cuarzo -tourmalina- clorito -sulfuro- fluorita , con sulfuros de estaño, cobre, plomo, zinc, hierro y arsénico. Esta mineralización es 25–40 Ma más tarde que la edad de intrusión del plutón Carnmenellis. Estas vetas son la principal fuente de minerales económicamente útil.
- Etapa 4 - cruces
- La cuarta y última etapa de mineralización fue la fase de temperatura más baja (100 - 170 ° C) y está asociada con vetas que contienen múltiples elementos metálicos (plomo, zinc, plata y uranio ). Las vetas se encuentran en un eje norte-sur o noroeste-sureste y se conocen como 'cursos transversales' porque cortan transversalmente las vetas de tendencia EW anteriores. Los minerales de la ganga incluyen cuarzo, barita y fluorita. Los estudios sobre inclusiones de fluidos de cuarzo han demostrado que los fluidos que causan esta etapa son similares en composición a las salmueras sedimentarias profundas que son ricas en sodio, calcio y cloro. Esta salmuera provino de rocas sedimentarias del Permo-Triásico que alguna vez cubrieron toda el área. Estas rocas aún se conservan en los accesos suroeste al Canal de la Mancha . La evidencia de la influencia del agua de mar sugiere que la mineralización no comenzó hasta la incursión marina del Triásico Tardío como muy pronto. El alto flujo de calor de los granitos ayudó a impulsar la circulación de fluidos.
Arcilla china
Se encuentran grandes depósitos económicos de arcilla china en lugares a lo largo de la península suroeste, en particular Lee Moor en el borde occidental de Dartmoor y el distrito de St Austell. La arcilla china se formó mediante la alteración de feldespatos en un proceso conocido como caolinización. Todavía existe un debate sobre el origen y la edad de estos depósitos, pero comúnmente se cree que surgen de la circulación de agua meteórica (agua de lluvia o nieve) en una etapa tardía durante el enfriamiento del batolito. Una teoría es que la caolinización resultó de una intensa meteorización supergénica en un clima tropical a cálido durante el Cretácico al Cenozoico , basada en estudios de D / H y 18
O / dieciséis
O ratios.
Referencias
Fuentes
- Selwood, EB; Durrance, EM; Bristow, CM (1998). La geología de Cornualles . Prensa de la Universidad de Exeter. ISBN 978-0-85989-432-6 .
enlaces externos
- Sitio web de Nick LeBoutillier sobre geología de Cornualles
- D.Phil. De Nick LeBoutillier. tesis: The Tectonics of Variscan Magmatism and Mineralization in South West England (2002), Vol 1 y Vol 2 .