8.1Corteza Oceanica 2014

8/16/2019 8.1Corteza Oceanica 2014

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8. Composición de la TierraSólida II:

La Corteza Corteza: aprox. 0.5% de la masa de la Tierra.

Formada por procesos ígneos a partir delmanto durante toda la historia geológica.

Dos tipos fundamentales de corteza: Corteza oceánicaCreada por magmatismo en las dorsalesoce!nicas" tiene composición #as!ltica" esdelgada" efímera" $ relati amente uniforme.

Corteza continental &s mucho m!s gruesa" m!s o menospermanente" $ de composición andesítica enpromedio. Tiene composición mucho m!s

ariada $ una e olución mucho m!s comple'a(ue la corteza oce!nica.

Figura 8.1. Sección esquemática de la Tierra.


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8.1 La corteza oceánica

Figura 8.2. Distribución de dorsales mesooceánicas.

Dorsales Oceánicas


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Figura 8.3. Esquema de la zona de generación de la corteza oceánica y su relación con la corteza conti

&spesor típico de ) *m +corteza continental tiene espesor promedio de ,5 *m-

&s m!s m!fica (ue la corteza continental.

&s temporal" con una edad promedio de 00 millones de a/os o menos +la cortezacontinental tiene una edad promedio de "000 millones de a/os-.

&s esencialmente monogen1tica" $a (ue en su gran ma$oría se genera endorsales oce!nicas $ como resultado tiene una composición mucho m!s uniforme(ue la corteza continental.

Características de la cortezaoceánica


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&n la corteza oce!nica se handistinguido cuatro capas por mediode:

Figura 8. . Sección esquemática de la corteza

oceánica! indicando las ca"as que #an sidoidenti$icadas.

Estructura de lacorteza oceánica

. &studios de elocidades sísmicas

. 2rograma de perforaciónoce!nica profunda + Deep SeeDrilling Program -. 3ólo capassuperficiales.

,. &studio de comple'os ofiolíticos

1. Sedimento

2A.

Lavas almohadilladas

3A.Gabro isotrópico

2B. Enjambre de diques

3B.Gabro bandeado

.

!ocas ultram"#icas


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Figura 8.%. &itolog'a y es"esor de una secuencia

o$iol'tica t'"ica! basada en la ($iolita Samial!(man )*oudier y +icolas! 1,8%-

Capa 1 : a"a delgada de sedimento "elágico.

Capa 2 : *asáltica! se subdi/ide en0a"a 2 0 *asaltos de almo#adillaa"a 2*: En ambre de diques /erticales

Capa 3 : Es más com"le a. om"uesta "rinci"almente "or gabros que cristalizaron de una cámar

somera a4ial! la cual alimenta a los diques y basaltos.Capa 3A : 5abros isotró"icos en la "artesu"erior! gabros algo $oliados en la "artin$erior Capa 3B : 5abros más bandeados! "uede "resentar te4turas de c6mulos.

uer"os discontinuos de diorita y tonalita )7"lagigranitos 0 l'quidos de di$erenciación tard'a-.

Capa 4 : 9ocas ultramá$icas. &a base de 3* "asagradualmente a c6mulos de gabros y :#erlitas bandeados.

Deba o de esto se "resentan c6mulos de dunita c4enolitos de #arzburgita. Des"u;s se tienen

#arzburgita y dunita que re"resentan el residuo n$undido del manto original )no bandeado-.

< =o#o


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Modelo clásico de unacámara magmática a ial

Figure 8.>. Tomado de *yran y =oore )1,??- 5eol. Soc.mer. *ull.! 88! %%> %?@.

4 3e tiene rein$ección periódica de 678fresco $ primiti o.

4 9os conductos de ascenso al pisooce!nico forman di(ues en todo la zona

de expansión $ fallamiento +Capa 8-.4 6curre cristalización hacia el techo de la

c!mara $ a los lados (ue genera capassucesi as de ga#ro +Capa ,-.

4 9a cristalización fraccionada generalí(uidos diferenciados.

4 2recipitan cristales densos de oli ino $piroxeno (ue forman cumulatosultram!ficos +Capa -.


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Figura 8.?. 9elación $%& del manto que $unde "orascenso adiabático. Aleiny &angmuir )1,8,-.

Figura 8.8. 9egimenes de $usión en estadoestacio nario "roducidos en dorsales sobre )a-manto caliente y )b- manto $r'o )&angmuir et al

anto caliente +;-

anto frío +


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Temperatura delmanto

&l manto m!s caliente + X -: es menos denso $ tiene ma$or flota#ilidad las dorsales tendr!n ma$or ele ación la columna de fusión es m!s profunda corteza m!s gruesa de#ido al ma$or grado de fusión.

&a tem"eratura del manto in$luye en0 La pro#undidad del eje de la dorsal. El espesor de la corte'a. La composición de las lavas (eneradas.

9as regiones m!s calientes del manto se presentan cerca de plumas del manto +p.e'. @slandia-.

9a región m!s fría se encuentra en la Discordancia =ustraliana =nt!rtica +==D-" donde la dorsales mu$ profunda.

Figura 8.,. 9elación entre la "ro$undidaddel e e! es"esor cortical! $usión! y tem"eratura del manto )Alein y &angmuir! 1,8,-.

&l manto m!s frío + Y -: es m!s denso

las dorsales ser!n m!s profundas Fusión inicia en zonas m!s someras corteza m!s delgada de#ido al menor grado de fusión.

2ara generar el rango de composiciones o#ser adas:

7ango de fusión parcial: A> B % P de intersección del solidus: A .5 B ,.5 2aT de intersección del solidus: A ",00 B "550 C

P de fusión +segregación-: A0.5 B .) 2a


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Composici n # petrogra! a deMO$%s

- 678s Etípicos son toleítas de oli ino con #a'o G 6 +H 0. %- $ Ti6 +H .0%-. 3ontoleíticos de#ido a (ue los óxidos de Fe Ti cristalizan tardíamente +sólo est!npresentes en la matriz-.

Fig. 8.11. Secuencia de cristalización com6n en=(9*s )"unto azul-0 oli/ino ) ± es"inela de =g r-

oli/ino B "lagioclasa )± es"inela de =g r- oli/ino B "lagioclasa B clino"yro4eno

Fig. 8.1@. Tendencia de di$erenciación de seriestole'ticas y calcialcalinas.

Series calcialcalinas

FeO tot

NaO + K 22 O MgO

Seriestoleíticas

- agmas primarios en e(uili#rio con el manto tienen gI A? . 9a ma$or parte de los678s tienen gI menor +55 J ?.)-" experimentaron fraccionamiento.


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Composición deMO$%s

Tabla 8.1. om"osición "romedio de

=(9* de la Dorsal del Cac'$ico del Este.

Cromedio de 1!2>> análisis de basaltos de ladorsal del Cac'$ico del Este ) . &angmuir-.

9a gran ma$oría de las la asemitidas en dorsales oce!nicasson #asaltos.

9a uniformidad en el tipo de rocase contrapone a la grandi ersidad en las composiciones(ue resultan de la formación demagmas #a'o diferentescondiciones físicas $ (uímicas.


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Composición de MORBs

Fig. 8.12. Diagramas de /ariación "ara /idrios basálticode la región de $ar )Dorsal =esoatlántica-.Stakes et al.(1984) J. Geophys. Res., 89, 699 !"#$8.

CaO y Al 2O3 disminuyen

FeO/MgOaumenta

Tendencias generadas porcristalización de fases o#ser adas:

6l: aumenta relación FeK g2lg: Disminu$en =l $ Ca.

Na, K, Ti y Pson incom-

patibles

9as tendencias indican (ue los678s se generan por

fraccionamiento de un magmaparental + Lo son magmas

primarios -.&l fuerte enri(uecimiento enelementos incompati#les +hasta entres eces- indica aprox. )?% defraccionamiento en una c!maramagm!tica.

odelados sugieren (ue laariación en elementos ma$ores se

puede explicar por cristalizaciónfraccionada a presiones #a'as +H50

2a- a intermedias +e.g." 00B,00

2a-.

T d i #


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Tasa de e pansi n #!raccionamiento

9a tasa de expansión del suelo oce!nico" (ue serelaciona con la tasa de suministro de magma" es unfactor (ue influ$e en el grado de cristalización

fraccionada.

Figura 8.13. =g de basaltos dedorsales oceánicas con di$erentes tasasde e4 ansión. Sinton Detric 1,,2 .

LENTA

INTERMEDIA

RÁPIDA

Dorsales de expansión rápidaTasa de suministro de magma es suficiente paramantener una c!mara magm!tica de unos cientos demetros de profundidad $ *m de ancho" a una

profundidad de unos pocos *m #a'o el e'e de la dorsal.&l lí(uido en la c!mara enfriar! $ cristalizar!" $ nue omagma ascendiendo del manto a la c!mara semezclar! con el magma fraccionado antes de laerupción. +p. e'. Dorsal del 2acífico del &ste-.

Dorsales de expansión lenta&l suministro de magma es demasiado lento paramantener una c!mara magm!tica esta#le. Cuandonue o magma es in$ectado en la corteza" 1ste puedeser emitido directamente sin mezclarse con magmam!s ie'o $ m!s fraccionado. +p. e'. Dorsal

esoatl!ntica-.


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&rado de !usión # presión&l contenido de los óxidos de elementosma$ores de cada localidad del sistema dedorsales forma arreglos coherentes $

distinti os al graficarlos contra el contenidode g6 +Figura >. -.

9os promedios regionales corregidos deLa >.0 correlacionan positi amente con laprofundidad del e'e de la dorsal +Figura>. 5-. Figura 8.1 . +a2( %s. =g( en =(9* de tres áreas0

Discordancia ustraliana ntártica ) D-! ona dFractura de Tamayo de la EC9! y la dorsal deAolbeinsey al norte de Gslandia. &as $lec#as gruemuestran las trayectorias de cristalización $raccioncalculadas "ara cada localidad.Halores +a8.@ se toman de la intersección entre lacur/a de $raccionación y 8I de =g(. )Alein y&angmuir! 1,8?-.

Figura 8.1%. 9elación entre +a8.@ en =(9* y "ro$undidad del e e de la dorsal. Tomado de Alein


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Figura 8.1>. Hariación de =g( y Fe( en $undidos "arciales de "eridotitas del manto. am"os en colorgris muestran las com"osiciones de $undidos "arciales obtenidos e4"erimentalmente de "eridotitaa tres di$erentes "resiones. )Alein y &angmuir!1,8?-.

2ara explicar las ariaciones en lasconcentraciones de elementos ma$ores

de los 678s se re(uiere" adem!s dela cristalización fraccionada" de:

a!iaciones en la p!esi"n a la #ueocu!!e la $usi"n%

a!iaciones en el g!ado de $usi"n

$or ejemplo)9as concentraciones de Fe est!nfuertemente controladas por la presión ala (ue ocurre la fusión parcial +Figura>. )-.

&rado de !usión # presión

* i n i m u m

* e l t i

n (


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La es un elemento moderadamenteincompati#le durante la fusión demineralogías del manto $ seconcentrar! en los fundidos a #a'ogrado de fusión.


$

&

Solidus a menor "resión

a)

b)

Figura 8.1?. 9elación entre )a- Fe8.@ y la "ro$undidad del e e de la dorsal y )b- entre Fe8.@ y +a8.@ en =(9* )Alein! 2@@3-


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Fundidos generados en dorsales m!s profundas+con menor espesor cortical- tienden a serproducidos a menor grado de fusión +alto La >.0- $#a'as presiones +#a'o Fe >.0-

Fusión en dorsales m!s someras +con ma$orespesor cortical- alcanza ma$ores grados defusión +#a'o La6 >.0- a altas presiones de fusión+alto Fe6 >.0-.

9a correlación in ersa entre los promedios regionales corregidos de La >.0 $Fe >.0 sugieren (ue existe una correlación positi a entre el grado de fusión

promedio $ la presión promedio de fusión.

9as correlaciones glo#ales entre la topografía regional" lacomposición de los #asaltos $ el espesor cortical resulta de las

ariaciones en la temperatura del manto.

Figura 8.,.



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geo'uímicas delmanto

Comparando datos de diferentesdorsales a escala m!s local se o#ser

an ariaciones considera#les en lacomposición.

parte de la aria#lilidad geo(uímicaentre 678s resulta de heterogeneidades (uímicas $Ko mineralógicasen el manto.

N-MORB678 normal: se origina en fuentes

del manto superior empo#recidas. 9asla as tienen por lo general:

= gI M)5N G 6 H0. 0N Ti6 H .0

E-MORB

678 enri(uecido" tam#i1n llamado2 678 +pluma-: se origina en mantof1rtil +m!s profundo-. 9as la as tienen:

a gI M)5: G 6 M0. 0N Ti6 M .0

Figura 8.18. om"ilación de análisis de muestras de/idrio basáltico $resco )J%2 I Si(2- de dorsalesoceánicas. Fuente0 CetD* )#tt"0KK:::."etdb.orgK-.


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Elementos traza

E-MORB &

2atrones de 7&& con enri(uecimiento en las 97&&.9aK3m M .> +cuadros azules-

N-MO'(&patrones de 7&& con empo#recimiento en las 97&&.9aK3m H 0.? +tri!ngulos ro'os-

T-MO'(&678s transicionales entre & 678$ L 678 +círculos erdes-.

Figura 8.1,. Datos de =(9* de Sc#illing et al. )1,83-mer. L. Sci.! 283! %1@ %8>.


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Elementos traza ()*

Figura 8.21. Catronesmultilelementales "ara + =(9* y

E =(9* com"arados con los de(G*.

Figura 8.2@. 9elaciones &aKSm en=(9*s! normalizadas a /alores delmanto "rimiti/o! en $unción de la latitua lo largo de la Dorsal =esoatlántica.Tomado de Mo$$mann )2@@3-


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Isótopos

N-MO'(&>? 3rK>) 3r H 0.?0,5

, LdK Ld M 0.50,0→ fuente del mantoempo#recida

)-MO'(&3e extienden a alores m!senri(uecidos de >?3rK>) 3r $

, LdK Ld→ fuente del manto m!senri(uecida

Figura 8.22. Datos de Gtoet al. )1,8?- #emical 5eology!>2! 1%? 1?>N y &e9oe4 et al. )1,83- L. Cetrol.! 2 ! 2>? 318.


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Isótopos ()*

678s tienen su origen en regiones del manto con diferente composición &l manto #a'o las cuencas oce!nicas no es homog1neo:

L 678s pro ienen del manto superior empo#recido& 678s pro ienen de una fuente enri(uecida m!s profundaT 678s representan la mezcla de magmas tipo L $ tipo & (ue ocurredurante el ascenso $Ko estacionamiento en c!maras magm!ticas someras.

0) 2#K 0 2#: aprox. ? B O.?50? 2#K 0 2#: aprox. 5., B 5.?

Figura 8.23.


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Figura 8.2 . Seg6n indleret al. )1,8 - y Oilson )1,8,-

+etrog,nesis de - MO$%

aterial del manto asciende adia#!ticamente hacia la zona de expansión.

&l manto funde por descompresióndurante el ascenso +casi adia#!tico-.

9a fusión de L 678 se inicia a A)0B>0 *m de profundidad en el mantosuperior empo#recido" de donde o#tienesus características isotópicas $ deelementos traza.

&l empo#recimiento del manto en esta

zona se de#e a la extracción de magmadurante largos períodos de acti idad dela dorsal.

&l lí(uido se separa del residuo a A 5,5*m


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+etrog,nesis de E MO$%

aterial del manto enri(uecidom!s profundo asciende adia#!ticamente hacia la zona deexpansión" iniciando una plumadel tipo & 678.

&l manto funde por descompresión durante el ascenso +casi

adia#!ticamente-.

&n porciones m!s someras delmanto puede ocurrir la mezcla delos componentes L $ &.

Figura 8.2%. Seg6n indleret al. )1,8 - y

Oilson )1,8,-.

Modelo general de cámara magmática a ial /a0o


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Modelo general de cámara magmática a ial /a0ouna

dorsal de e pansión rápida.

Figura 8.2>. Tomado de Cer$it et al. )1,, - 5eology! 22! 3?% 3?,.

Pn lente de fundido+ elt- a A B *m deprofundidad"delgado +50B 00 m-$ angosto +0.5B .5*m- so#re$ace a

una zona m!samplia +M> *m- conmaterial parcialmente fundido+ ush- $ materialparcialmente sólido

(ue se extiendehasta la #ase de lacorteza.&'emplo:

Dorsal del 2acíficodel &ste


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Dorsal dee pansiónrápida:QolRmenes de

fundido arían a lolargo del e'e de ladorsal" particularmente cerca dediscontinuidadesdel e'e.Figura 8.2%. orte longitudinal de una zona de dorsal de e4"ansión rá"ida! "or

e em"lo! la Dorsal del Cac'$ico del Este. Sinton and Detric )1,,2-.

Figura 8.2?. orte trans/ersal de una dorsal de e4"ansión lenta. Cor e em"lo! la Dorsal=esoatlántica. Tomado de Alein 2@@3 5eoc#emistr o$ t#e G neous (ceanic rust.

Dorsal de e pansión lenta:Lo ha$ lentes de fundido.Sona de Emush con forma de di(ue"con pe(ue/os cuerpos intrusi os+sills- (ue continuamente cristalizanpara formar corteza oce!nica.&rupciones estarían asociadas en eltiempo con e entos de in$ección denue o magma del manto.


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Capa 1: Sedimentos

&ste proceso de recicla'e de material cortical hacia el manto influ$e en:

9a composición del manto +se ha considerado (ue los sedimentos su#ducidos

pueden ser el origen de componentes del manto enri(uecidos" & @ $ & @@-.9a composición de rocas magm!ticas generadas en arcos olc!nicos.

3e ha propuesto una composición glo#al de sedimento en su#ducción + *+O #alu#ducting ediment" *+O -" (ue ha sido calculada a partir de an!lisis de

secciones en diferentes trincheras del mundo + T. Plank, C.H. Langmuir , !!" ,

C#emical $eolog%, &', ()'*(!&+.

Figura 8.28. *alance de materia enmárgenes con/ergentes )/on Mueneand Sc#oll! 1,,1-.

9a composición de los sedimentos es importante en

petrog1nesis de#ido a (ue" alsu#ducir la corteza oce!nica"parte de ellos puede serintroducida al manto.


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$EE en Sedimentos

Figura 8.2,. om"osición de las columnas desedimentos que subducen en di/ersas trinc#eras.T.

Pla&k, C.'. a& *+ - (1998 ): Che* al Geolo y,14 , 3$ /394

9os sitios (ue reci#en material desedimentos terrígenos cratónicostienen patrones enri(uecidos en 97&&similares a los alores glo#ales para lacorteza superior L=3C +p. e'.sedimentos de las =ntillas enores(ue reci#en detritos del cratón de

u$ana a tra 1s del río 6rinoco $sedimentos de a a (ue reci#endetritos del cratón =ustraliano-.

&l resto de los sitios est!n menosenri(uecidos en 97&& de#ido aefectos del agua marina $ de fuentes

olc!nicas.

&n algunos sitios" los sedimentospresentan una anomalía negati a enCe +Tonga" uatemala" arianas- (uese relacionan con dientes de peces $

otras fases (ue o#tienen 7&& delagua marina.


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GLOSS: GLO /al S u/ducting

S ediment

Fig. 8.3@. om"osición de 5&(SS normalizada a di$erentes estimados de la com"osicióncortical0

&*+,) om"osición de la corteza su"erior de Taylor y =c&ennan )1,8%- $L+,) T=P con Ti! +b! Ta y s "ro"uestos "or Clan y &angmuir )1,,8-GL-SS ) 5&(SS libre de carbonatos! ó"alo y agua

B,,) om"osición global de la corteza de 9udnic y Fountain 1,,% ! con Ti! +b! Taand s modi$icados "or "or Clan y &angmuir )1,,8-.

&n la composición glo#al de sedimentos(ue su#ducen + 9633- domina elmaterial terrígeno +?) % peso-" seguidopor ? %peso de car#onato de calcio"

0%peso de ópalo $ ? % peso de U 6contenida en estructuras minerales+2lan* $ 9angmuir" OO>-. .

Como predominan los sedimentosterrígenos" la composición es similar a lacorteza continental superior" aun(uealgunos procesos marinos puedenmodificar su composición.


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2igura 8.31. Elementos traza en sedimentos

2rocesos marinos alteran la composición de lossedimentos terrígenos:

GLOSS 0 5lobal Subducting SedimentNASC 0 +ort# merica Sc#ale om"osite ) orteza su"erior-TMUC 0 orteza ontinental Cromedio )Taylor y =c&ennan-PAAS 0 Cost rc#ean ustralian S#ale ) om"osición su"erior-

3r: depende del contenido de car#onatos.

8a: ariaciones comple'as" p. e'. diatomeas" flu'os hidrotermales ele an 8aN algunas fuentes de detritos son po#res en 8a.

ThKP:Qalores altos: fuente intemperizada madura +P

m!s mó il (ue Th-" o enri(uecimiento preferencialde Th en sedimentos ro'os ricos en arcilla.

Qalores #a'os: Detritos continentales inmaduros osedimentos hemipel1gicos ricos en org!nicos (uedan lugar a precipitación m!s intensa de P #a'ocondiciones reductoras.

Co ariación de elementos alcalinos +G" 7#" Cs-respecto a UF3& +Sr" Uf" L#" Ta- conser ando aprox.las relaciones de la corteza continental.


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Sedimentos: Isótopos de +/

Figura 8.32. 9elaciones isotó"icas de Cb en

=(9* del Cac'$ico y el tlántico )MORB -!=(9* del (c;ano Qndico ) Indian MORB -!sedimentos marinos modernos y algunos arcosinsulares.

Figura 8.33. ontornos de la relación2@>

CbK2@

Cb en sedimentos! la cualaumenta de norte a sur debido a lacreciente contribución de sedimentos d9'o (rinoco. Tomado de O#ite andDu"r; )1,8>-.

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