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Provincias geológicas del mundo. (USGS)
Corteza oceánica 0-20 Ma 20-65 Ma > 65 Ma Plataforma de Protección de provincia Geológica Cuenca de Orógenos Corteza extensa de provincia ígnea grande
Un cratón (kratos; Fuerza en griego) es una parte antigua y estable de la corteza continental que ha sobrevivido a la fusión y división de continentes y supercontinentes durante al menos 500 millones de años. Algunos tienen más de 2 mil millones de años. Los cratones se encuentran generalmente en el interior de los continentes y se caracterizan por estar compuestos de una corteza subterránea cristalina antigua de roca ígnea felsica ligera, como el granito. Tienen una corteza gruesa y raíces profundas que se extienden por el manto hasta profundidades de 200 km.
El término cratón se utiliza para distinguir la porción interior estable de la corteza continental de regiones como los canales geosinclinales móviles, que son cinturones lineales de acumulaciones de sedimentos sujetos a hundimiento o deformación descendente. Los extensos cratones centrales de los continentes pueden consistir en escudos y plataformas, y el sótano cristalino. Un escudo es la parte de un cratón en la que las rocas del sótano, por lo general precámbricas, crecen ampliamente en la superficie. En contraste, la plataforma del sótano está cubierta por sedimentos horizontales o subhorizontales.
Los cratones se subdividen geográficamente en provincias geológicas. Una provincia geológica es una entidad espacial con atributos geológicos comunes. Una provincia puede incluir un único elemento estructural dominante, como una cuenca o un cinturón plegable, o una serie de elementos relacionados contiguos. Las provincias adyacentes pueden ser similares en estructura, pero se consideran separadas debido a las diferentes historias. Existen varios significados de provincias geológicas, tal como se usan en contextos específicos.
Los cratones continentales tienen raíces profundas que se extienden hasta el manto. La tomografía del manto muestra que los cratones están sustentados por un manto anormalmente frío que corresponde a la litosfera más del doble del grosor de aproximadamente 60 millas (100 km) de la litosfera continental oceánica o no cratónica madura. Por lo tanto, a esa profundidad, se podría argumentar que algunos cratones podrían incluso estar anclados en la astenosfera. Las raíces del manto deben ser químicamente distintas porque los cratones tienen una flotabilidad neutra o positiva, y una baja densidad intrínseca que se requiere para compensar cualquier aumento de densidad debido a la contracción geotérmica. Las muestras de roca de raíces de manto contienen peridotitas, y se han entregado a la superficie como inclusiones en tuberías subvolcánicas con diamante llamadas tuberías de kimberlita. Estas inclusiones tienen densidades consistentes con la composición de cratones y están compuestas de material de manto residual de altos grados de fusión parcial. Las peridotitas son importantes para comprender la composición profunda y el origen de los cratones porque los nódulos de peridotita son trozos de roca del manto modificados por fusión parcial. Las peridotitas de harzburgita representan los residuos cristalinos después de la extracción de fundiciones de composiciones como el basalto y la komatita. Las peridotitas alpinas son losas de manto superior, muchas de litosfera oceánica, también residuos después de la extracción de derretimiento parcial, pero posteriormente se colocaron junto con la corteza oceánica a lo largo de las fallas de empuje hacia los cinturones de montaña alpinos. Una clase asociada de inclusiones llamadas eclogitas, consiste en rocas que corresponden composicionalmente a la corteza oceánica (basalto), pero que se metamorfosean bajo condiciones de manto profundo. Los estudios isotópicos revelan que muchas inclusiones de eclogita son muestras de corteza oceánica antigua subducta hace miles de millones de años a profundidades superiores a 90 millas (150 km) en las áreas profundas de diamantes de kimberlita. Permanecieron fijos allí dentro de las placas tectónicas a la deriva hasta que fueron llevados a la superficie por erupciones magmáticas profundamente arraigadas. Si las inclusiones de peridotita y eclogita tienen el mismo origen temporal, entonces la peridotita también debe haberse originado en las crestas que se extienden en el fondo marino hace miles de millones de años, o en el manto afectado por la subducción de la corteza oceánica entonces. Durante los primeros comienzos, cuando la Tierra estaba mucho más caliente, los mayores grados de fusión en las crestas oceánicas generaron litosfera oceánica con corteza gruesa, mucho más gruesa que 12 millas (20 km), y un manto altamente agotado. Tal litosfera no se hundiría profundamente o subductaría debido a su flotabilidad, y debido a la eliminación de la fusión más densa que a su vez redujo la densidad del manto residual. En consecuencia, las raíces del manto cratónico probablemente estén compuestas por losas flotantemente subductas de una litosfera oceánica altamente agotada. Estas raíces profundas del manto aumentan la estabilidad, el anclaje y la supervivencia de los cratones y los hace mucho menos susceptibles al engrosamiento tectónico por colisiones o a la destrucción por subducción de sedimentos.
La palabra cratón fue propuesta por primera vez por el geólogo alemán L. Kober en 1921 como «Kratogen», refiriéndose a plataformas continentales estables, y «orógeno» como un término para cinturones orogénicos o de montaña. Autores posteriores acortaron el primer término a kraton y luego a craton.
Formación de cratones
El proceso por el cual se forman cratones a partir de rocas tempranas se llama cratonización. Las primeras masas de tierra cratónicas grandes se formaron durante el eón arqueo. Durante el Arqueo Temprano, el flujo de calor de la Tierra era casi tres veces mayor que en la actualidad debido a la mayor concentración de isótopos radiactivos y el calor residual de la acreción de la Tierra. La actividad tectónica y volcánica era considerablemente más activa de lo que es hoy en día; el manto era mucho más fluido y la corteza mucho más delgada. Esto dio lugar a la rápida formación de la corteza oceánica en las crestas y los puntos calientes, y al rápido reciclado de la corteza oceánica en las zonas de subducción. La superficie de la Tierra probablemente se dividió en muchas placas pequeñas con islas volcánicas y arcos en gran abundancia. Los pequeños protocontinentes (cratones) formados como roca de la corteza se fundieron y fundieron por puntos calientes y se reciclaron en zonas de subducción.
No había continentes grandes en el Arqueo Temprano, y los protocontinentes pequeños eran probablemente la norma en el Mesoarqueo porque probablemente se les impidió unirse en unidades más grandes por la alta tasa de actividad geológica. Estos protocontinentes félsicos (cratones) probablemente se formaron en puntos calientes a partir de una variedad de fuentes: fusión de magma máfico más rocas felsicas, fusión parcial de roca máfica, y de la alteración metamórfica de rocas sedimentarias felsicas. Aunque los primeros continentes se formaron durante el Arqueo, la roca de esta edad representa solo el 7% de los cratones actuales del mundo; incluso permitiendo la erosión y destrucción de formaciones pasadas, la evidencia sugiere que solo el 5-40% de la corteza continental actual se formó durante el Arqueo. (Stanley, 1999).
Hamilton (1999)da una perspectiva evolutiva de cómo el proceso de cratonización «podría» haber comenzado por primera vez en el Arqueo:
» Secciones muy gruesas de rocas volcánicas, principalmente máficas submarinas y ultramáficas subordinadas, y rocas volcánicas y sedimentos submarinos y subaéreos más jóvenes, fueron oprimidas en complejas sinformaciones entre batolitos felsicos domiformes jóvenes movilizados por fusión parcial hidratada en la corteza inferior. Los terrenos de granito y piedra verde de la corteza superior se sometieron a un acortamiento regional moderado, desacoplado de la corteza inferior, durante la inversión compositiva que acompañaba la formación de domos, pero la cratonización pronto siguió. El basamento tonalítico se conserva debajo de algunas secciones de piedra verde, pero las rocas supracrustales comúnmente ceden hacia abajo a rocas plutónicas correlativas o más jóvenes… Los penachos del manto probablemente no existían todavía, y los continentes en desarrollo se concentraban en regiones frías. El manto superior de la región caliente estaba parcialmente fundido, y magmas voluminosos, en su mayoría ultramáficos, estallaron a través de muchos respiraderos submarinos efímeros y grietas enfocadas en la corteza más delgada…. La corteza arquea sobreviviente proviene de regiones de manto más frío y más agotado, en las que una mayor estabilidad permitía acumulaciones volcánicas poco densas a partir de las cuales se podían generar rocas felsicas voluminosas de fusión parcial y baja densidad.»