[ p. 158 ]
La era Proterozoica representa un largo período, aparentemente el 25% de toda la historia geológica. En la zona de las Montañas Rocosas se depositaron al menos 11.200 metros de sedimentos, y en la región del Lago Superior, más de 16.000 metros de estratos y 6.700 metros de material volcánico.
Geosinclinales Proterozoicos. — Schuchert trazó recientemente la mayoría de los depósitos conocidos del Proterozoico tardío y luego su trabajo fue confirmado por los principales geólogos familiarizados con estas formaciones. El resultado es el mapa, pág. 159. De él se desprende que en el Proterozoico había cuatro vías marítimas: (1) Apalache, (2) Cordillerica, (3) Ontario y (4) Ártica. De las formaciones en el geosinclinal Apalache no se dice nada en este capítulo porque están demasiado alteradas para asegurar su naturaleza original. Los depósitos del geosinclinal Ontario se describen con mayor detalle porque son los estratos mejor conocidos del Proterozoico, mientras que los del mar Ártico se mencionan en el Animikiano. Los depósitos del geosinclinal Cordillerica también se analizan en páginas posteriores. De estas vías marítimas, la única que se sabe que fue borrada por la formación de montañas hacia el final del Proterozoico es el geosinclinal Ontario. Esta depresión es una consecuencia del geosinclinal de Quebec descrito anteriormente (véase pág. 149).
¿Hubo mares epíricos del Proterozoico? — Los sedimentos gruesos, el color rojo oxidado y la rareza de fósiles distintos de las algas en las formaciones del Proterozoico, junto con la abundancia de feldespatos, han atraído desde hace mucho tiempo la atención de los geólogos, y en especial la de Walcott. Tras estudiar estos fenómenos, concluyó (1916) que la era Proterozoica «fue una época de elevación continental y sedimentación principalmente terrígena en masas de agua no marinas… Sin duda, los sedimentos marinos se acumularon en las aguas a lo largo de las costas oceánicas exteriores del continente, pero son desconocidos para nosotros… Los fósiles conocidos… del geosinclinal cordillerano vivían en aguas dulces o salobres que rara vez estaban en contacto con aguas marinas», y los arrecifes de algas de la caliza de Newland crecían en lagos de «varios miles de kilómetros cuadrados de superficie».
Dado que se han observado espículas de esponjas silíceas en varios lugares, que también hay tubos de anélidos y que, además, los crecimientos de algas en el Cámbrico y el Champlainiano siempre se encuentran en conexión con faunas marinas, parece más razonable suponer que todos los fósiles proterozoicos recuperados son de origen marino. Respecto al aspecto de agua dulce de muchas de las formaciones, no debe olvidarse que las tierras entonces carecían de vegetación y, por consiguiente, de suelos. Los granitos se descompusieron en una arcosa [ p. 160 ] que se oxidó rápidamente [ p. 159 ] y, en estas condiciones, fueron depositados en las geosíntesis de aguas someras. Por lo tanto, los sedimentos proterozoicos no siempre deberían ser como los de épocas posteriores, cuando existían floras y suelos, y sin embargo, los de la serie sudburiana y otros estratos proterozoicos son muy similares a los del Paleozoico. Por otra parte, los animales del mar no podían, o al menos no estaban obligados, a cubrirse con una armadura, y por lo tanto, como cuerpos blandos, no eran conservables como fósiles.
Norteamérica en el Proterozoico. — A partir de la posición geográfica de los primeros mares del Paleozoico sobre el continente norteamericano (véase la Fig., pág. 139), así como de los del Proterozoico tardío, es evidente que esta masa terrestre no solo se perfilaba en gran parte de su forma actual durante el Proterozoico temprano, sino que entonces era incluso más grande que ahora. Se desconoce cuánto más grande era, pero se ha establecido que entonces, y durante mucho tiempo posteriormente, estaba ampliamente conectada por tierra firme con Groenlandia y, al este, a través del mar, con Escandinavia. Al parecer, alrededor de 2.000.000 de millas cuadradas de la gran Norteamérica se han fragmentado en las cuencas oceánicas en el post-Proterozoico (véase la Fig., pág. 141).
La zona fronteriza de los Apalaches, al este, y la de Caseadis, al oeste, también surgieron durante el Proterozoico (véase la Fig., pág. 139). Al final de esta era, las montañas de Killarney surgieron del geosinclinal de Ontario, dividiendo el vasto interior de Norteamérica en una llanura septentrional (Escudo Canadiense) y otra meridional (Estados Unidos y México). Hacia finales del Cámbrico, estas montañas se habían reducido en su mayor parte casi al nivel del mar, de modo que durante el resto del Paleozoico, todo el Mesozoico y la mayor parte del Cenozoico, todo el interior del continente era una vasta llanura. Durante el Paleozoico, esta llanura fue a menudo transgredida de forma más o menos extensa por mares epíforos, y de nuevo a finales del Mesozoico. En todas estas afirmaciones, vemos que la forma de cuenca del continente norteamericano se estableció a principios del Proterozoico, pero que la vasta llanura media no tuvo continuidad hasta finales del Champlainiano.
Divisiones del Proterozoico. — Las rocas del Proterozoico se pueden agrupar de la siguiente manera:
Proterozoico tardío
- Intervalo epiproterozoico o lipaliano de peneplanación
- La revolución de Killamey y la creación de montañas
- Formaciones volcánicas y continentales de Keweenawan rompen récord (serie Beltiana)
Proterozoico medio
- Sedimentos Animikianos-de aguas bravas con grandes formaciones de hierro. Récord (serie Beltiana)
[ p. 161 ]
Serie huroniana
Yacimientos marinos y de agua dulce de cobalto
- El clima tillita y glaciar más antiguo conocido
- Romper récord
Serie marina de Bruce (?Seine) (todo o parte de Grenville puede ser de esta época)
Época del Proterozoico temprano
- Intervalo de erosión Ep-Algoman
- Revolución algomana y creación de montañas
- Sedimentos y voleánicos del Sudburiano (¿Doreano?)
¶ Eventos tempranos del Proterozoico
Serie Sudburiana. — Sobre la penillanura Laurentiana, desde el lago Hurón hacia el norte hasta más allá de Sudbury, Ontario, se encuentra una serie de 3’ de depósitos marinos esencialmente gruesos, generalmente conglomerados y areniscas, con entre un 2 y un 13 por ciento de lutitas, todos ellos también deformados y metamorfoseados, aunque en menor medida que las formaciones Keewatin-Coutchiching y equivalentes (Fig., pág. 162). Sin embargo, el material carbonoso está completamente ausente en el Sudburiano, que a menudo consiste en arena limpia y de grano bastante uniforme, aparentemente procedente del norte y transportada por largos ríos hasta un amplio delta integrado en el geosinclinal de Ontario.
La parte inferior del Sudburiano de Coleman, con un espesor variable de hasta 1524 metros, presenta una composición heterogénea. En algunos lugares se encuentran arcosas (Copper Cliff), material fragmentado de granito, de hasta 300 metros de espesor, y en otros, finas alternancias de areniscas y lodos con estratificaciones regulares y cruzadas, con granos angulares de cuarzo. Las arcosas y grauvacas ricas en feldespatos se encuentran en estrecha asociación con los granitos lamentianos. Estas arcosas probablemente se formaron en un clima desértico o frío-húmedo, siendo este último el más probable. Por lo general, el Sudburiano presenta un conglomerado basal, que en Sudbury alcanza en algunos lugares un espesor de hasta 1524 metros.
Donde el Sudburiano no es intrusivo por las erupciones posteriores, se altera poco, de modo que la estratificación original, la estratificación cruzada e incluso las marcas de ondulación aún pueden observarse en los afloramientos meteorizados. Sin embargo, donde es intrusivo por los granitos, el Sudburiano presenta una metamorfosis considerable. Todo el Sudburiano está deformado, inclinado o muy curvado, con una inclinación promedio de 45°, y los estratos se elevan hacia los batilitos graníticos de intrusión posterior. Por esta razón, la serie Sudburiana está claramente diferenciada del Huroniano superior, que suele ser casi plano o presentar pliegues suaves.
Similitud de las formaciones sudburianas con las de épocas posteriores. — Dado que los depósitos sudburianos son geológicamente [ p. 162 ] muy antiguos, coincidimos con Coleman en que su aparente modernidad es la impresión más sorprendente que se produce en el observador durante el estudio de campo. Por lo tanto, concluimos que la atmósfera, en carácter y composición, debió asemejarse a la de épocas posteriores; el agua actuó entonces como ahora, y los extremos de calor y frío parecen haber sido normales.
Cerca del lago Tuniskaming y en la mina de oro más grande del mundo, Holliuger, en el distrito de Porcupine, existe una serie similar de estratos, aunque aquí hay más conglomerado. La serie Pontiac, en Quebec, y el conglomerado Dor4, en la región del Lago Superior, parecen ser de la misma época. Este último es posiblemente de origen glaciar. Todas estas formaciones también están penetradas por granitos de edad posterior. Es posible que la mayoría de los sedimentos provengan de mares poco profundos.
Miller y Knight creen que la serie Hastings, en el este de Ontario, a veces considerada una parte menos metamorfoseada de Grenville, es equivalente a la serie Timiskamiug, ya que un conglomerado en su base incluye guijarros derivados de Greaville. La serie Hastings contiene calizas, poco frecuentes en las series Sudbury y Tuniskaming (Coleman y Parks, 1922).
Las rocas del período Sudbury son tan desconocidas en otras partes de América del Norte o en otros lugares.
Granitos Algoman. — Casi todas las formaciones Sudburianas están intruidas, deformadas y metamorfoseadas por granitos denominados Algoman por Lawson. Son tan similares a los Laurentianos que a menudo resulta muy difícil distinguir los dos conjuntos de intrusiones profundas. De hecho, los más recientes se han establecido solo en unas pocas localidades y todos se denominaban antiguamente Laurentianos. Ambas intrusiones formaron montañas batilíticas.
[ p. 163 ]
¶ Proterozoico Medio
Serie Huroniana. — El «sistema Huroniano» original de Logan ha sido objeto de mucha investigación desde que lo estudió en las décadas de 1860 y 1870, debido a las grandes industrias mineras desarrolladas más recientemente en Canadá. Collins divide el Huroniano en una serie Bruce inferior y una Cobalto superior.
La serie Bruce es principalmente de origen acuífero y comienza con 300 a 600 metros de cuarcita conglomerática blanca, seguida de caliza, grauvaca y más cuarcita. Toda la serie Bruce tiene un espesor aproximado de 900 metros, y finalmente el mar se retiró, seguido de un largo período de erosión y condiciones terrestres.
La serie de cobalto tiene como formación más baja un conglomerado de cantos rodados conocido como tillita de cobalto, el depósito glacial más antiguo conocido; se analizará más adelante en este capítulo. A esta tillita le siguen de 182 a 244 metros de cuarcita blanca, unos 914 metros de conglomerado de pizarra y miles de metros de cuarcita roja o blanca con un vistoso conglomerado de jaspe. A continuación, se encuentran 60 metros de caliza quebradiza y 121 metros de cuarcita blanca; toda la serie mide probablemente más de 3600 metros en la región al norte del lago Hurón (Coleman y Parks).
En la zona de Rainy Lake, al norte de Minnesota, se encuentra en la serie Steeprock una caliza de color azul y gris, de hasta 152 metros de espesor, con abundantes masas globulares que podrían ser esponjas. Estos fósiles se muestran en la figura superior.
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Serie Animikiense o Gran Hierro. — Se cree que las formaciones del Animikiense tienen una amplia distribución en el Escudo Canadiense, los mares de Ontario y Ártico, tras haber invadido extensamente las rocas más antiguas. La mayoría de los depósitos son de origen marino, aunque algunos parecen ser de carácter continental. Sin embargo, las formaciones del Animikiense no tienen actualmente una distribución universal en el escudo. Por el contrario, las áreas están muy aisladas y parecen ser, en su mayoría, remanentes preservados de la erosión en las cuencas plegadas o ligeramente deformadas de las rocas más antiguas.
Los estratos del Animikiano generalmente se encuentran casi horizontales y presentan muy poca metamorfosis, pero en otras zonas se pliegan formando grandes anticlinales y disinclinales inclinados. En el área de Penokee, Michigan, las formaciones que permanecen tras su prolongada exposición a las fuerzas erosivas aún tienen un espesor de 4200 metros, pero en otros lugares suelen reducirse a un máximo de unos 1800 metros.
Los espesos depósitos carbonáceos del Animikiano marcan claramente el comienzo efectivo del oxígeno en la atmósfera, y el color rojo de gran parte de los sedimentos del Keweenawan y de algunos de los del Animikiano puede indicar un aumento del oxígeno libre hasta el punto en que se volvió eficaz como un enorme estimulante para la propagación y la rápida evolución del reino animal.
Los depósitos del Animikiano pueden comenzar con un conglomerado basal de guijarros de esquisto de Keewatm y gneis laurentianos. Este se transforma en sílex o jaspe, que puede ser bandeado u oolítico, o en estratos de caliza impura o dolomita con sílex. Más arriba en la serie, se encuentran grandes espesores de pizarra carbonácea finamente laminada con grandes concreciones de marcasita, y se ha calculado que si todo el carbono de estas argilitas (entre el 6 y el 10 %) se concentrara, se formaría un estrato de antracita de 60 metros de espesor. También hay abundante arenisca. Cerca de Port Arthur, el Animikiano presenta intrusiones de umbrales y diques de diabasa o trampa de edad Keweenawan, cuyos umbrales varían desde 2,54 cm hasta 60 metros o más de espesor. Cerca de Sudbury, existen tobas intercaladas con una profundidad de 1150 metros. Al norte del lago Hurón (Tesalónica), los estratos animikianos parecen ser de origen continental.
«Los extensos mares poco profundos de Animikie», dice Coleman, «presentaban una característica que rara vez se repitió a la misma escala en épocas posteriores: la deposición de compuestos de hierro con sílice asociada. En casi todas las áreas de Animikie existe una ‘formación de hierro’ [en lugares de hasta 305 metros de espesor], con carbonato ferruginoso pétreo o greenalita o jaspe oolítico… como etapa inicial, a partir de la cual se forman, por causas secundarias, cuerpos de mineral pequeños o grandes, que culminan en los inmensos y ricos depósitos de Mesabi, al suroeste del escudo en Minnesota». Otros grandes yacimientos se encuentran en la región de Penokee-Gogebic de Wisconsin y Michigan, [ p. 165 ] y en el área de Menominee, que se encuentra principalmente en este último estado.
El mineral de hierro extraído en Estados Unidos en 1916 ascendía a aproximadamente 75 millones de toneladas. En las minas, este mineral tenía un valor promedio de unos 2,34 dólares por tonelada. El distrito del Lago Superior aportaba casi el 85 % del hierro extraído en Estados Unidos, y aproximadamente el 8 % provenía de Birmingham, Alabama. La región de Adirondack ocupa el tercer lugar en cuanto a cantidad de hierro extraído.
Minas de hierro del Lago Superior. — Los minerales de hematita que se encuentran a lo largo de los lados sur y oeste del Lago Superior en las formaciones Arqueozoica y Proterozoica son en su mayoría (70 por ciento) de la serie Animikiana. La mayoría de los minerales más ricos se encuentran cerca de la superficie y a 1000 pies hacia abajo. Originalmente, la formación de hierro tenía un contenido de alrededor del 25 por ciento de hierro metálico, pero en lugares se ha concentrado y en estos, que forman las áreas mineras, la cantidad en los minerales que ahora se extraen es de alrededor del 59 por ciento. El campo de Marquette, Michigan, se abrió en 1849, y el de Alesabi en 1892. En 1920, Minnesota produjo 40.000.000 de toneladas largas y Michigan alrededor de 19.000.000, lo que representa aproximadamente el 85 por ciento de todos los minerales de hierro extraídos en ese año en los Estados Unidos. Debido a la enorme escala en la que ahora se trabajan estas ricas minas, se agotarán durante la presente generación. Vastos cuerpos de menor calidad Sin embargo, aún quedan minerales que gradualmente se utilizarán económicamente, pero su menor contenido de metal implicará, en lo que respecta a este factor, un mayor precio del hierro. Los ricos minerales utilizados en la generación actual han sido un factor importante en la gran expansión industrial actual de Estados Unidos y Canadá.
En la parte sur de la bahía de Hudson, E. S. Moore (1918) describió en detalle la serie ferrosa de las islas Belcher, con un espesor de casi 3.000 metros. Las formaciones consisten en areniscas (42%), calizas y dolomías (34%), pizarras bandeadas (14%), estratos de hierro (5%) y diabasa-basalto (5%). Una de las características más interesantes es una zona gruesa (130 metros) de caliza concrecional, depósitos de color azul verdoso. Estas masas esféricas y subesféricas miden hasta 38 cm de ancho y sugieren fósiles proterozoicos similares, descritos como Newlandia y Collenia (Figs., págs. 176, 177). También se encuentra asociada una gran cantidad de oolita, y aparentemente se conservan algunas algas unicelulares microscópicas. Moore sugiere que «las algas y las bacterias del hierro han sido responsables de la precipitación de sílice coloidal, hematita y silicato de hierro en esta forma granular, en algunos lugares como un precipitado directo [en bandas delgadas] en el fondo de la cuenca y en otros como un reemplazo de los gránulos de calcita por los compuestos de hierro».
Serie Llano de Texas. — En el centro de Texas, la corteza terrestre es abovedada, lo que ha sacado a la superficie, mediante una profunda erosión, una antigua serie de formaciones. Estas tienen miles de pies de espesor y consisten en alternancias de lutita, lutita arenosa, arenisca, caliza y esquistos. Se orientan de este a oeste, con una inclinación general hacia el sur. En algunos lugares, estos estratos presentan poca metamorfosis y en otros se han transformado en esquistos, mármoles y gneises, debido principalmente a dos series de batilitos graníticos. Estas intrusiones fueron de gran extensión.
Tras la sedimentación de los estratos del Llano y las intrusiones graníticas, toda la zona central de Texas se plegó en montañas con rumbo este y oeste. A esto le siguió un largo período de erosión y penetración completa antes de [ p. 166 ] que el mar del Cámbrico Superior cruzara las raíces de estas montañas. Este movimiento se ha denominado orogenia Uano, pero aún se desconoce la extensión total de las montañas.
Se cree que la serie Llano tiene aproximadamente la misma antigüedad que la serie del Gran Cañón de Arizona (véase pág. 167).
¶ Proterozoico tardío de las Cordilleras
Serie Beltiana. — Las secciones más conocidas y gruesas de las formaciones proterozoicas en el oeste de Norteamérica se encuentran en el oeste de Montana, el este de Idaho y la Columbia Británica, al norte hasta al menos los 54° de latitud norte (véase Mg., arriba). En las secciones combinadas se exponen más de 11.200 metros de sedimentos, principalmente areniscas y lutitas. En la cordillera Cabinet, Montana, el espesor es de unos 10.600 metros (Calkins). Una característica sorprendente de estas formaciones Beltianas de las Cordilleras, afirma Lindgren, es la escasa cantidad de materiales ígneos. Se conocen intrusiones de diabasa de pequeña extensión, y es probable que también existan algunos flujos de basalto. Sin embargo, al norte del Límite Internacional, extensas láminas intrusionadas se atribuyen al Proterozoico.
El Cámbrico se superpone a los estratos del Proterozoico en Montana y Columbia Británica con aparente conformidad; sin embargo, es posible que se hayan removido localmente hasta 4.800 metros por erosión antes de la superposición mencionada (véase la figura inferior). En la parte inferior de estas secciones se encuentran tres grandes calizas, puras e impuras, con espesores que oscilan entre 600 y 1.250 metros. Es en estas zonas calcáreas donde abundan las algas secretoras de cal. La mayor parte del sedimento, sin embargo, es arenisca, y es significativo que por encima de la porción basal, gran parte de ella sea de color rojo, con marcas de ondulación y agrietada por el sol. A medida que la porción clástica se engrosa hacia el oeste a expensas de la caliza, vemos que es de esta dirección de donde proviene principalmente el sedimento. Se infiere que los sedimentos más tempranos son de origen marino, mientras que las formaciones posteriores son depósitos deltaicos o continentales y de clima semiárido.
En el Cañón Grarid, Arizona, se encuentran las formaciones Chuar y Unkar, con un espesor de casi 3.600 metros, que permanece tras una erosión de magnitud desconocida. La mayor [ p. 168 ] parte es arenisca, mientras que solo hay 132 metros de caliza cerca de la base. Los sedimentos son inicialmente de origen marino, pero rápidamente ascienden hasta convertirse en depósitos continentales (véase la figura inferior). Estas formaciones descansan sobre la superficie penillanizada de los estratos arqueozoicos (Vishnu), altamente deformados.
Revolución del Gran Cañón. — Tras la sedimentación de la serie del Gran Cañón, y mucho antes del Paleozoico, los estratos se fragmentaron en numerosos bloques, descendieron por fallas hacia las masas arqueozoicas y, posteriormente, ambos se elevaron hasta formar un sistema montañoso de aspecto similar al de las actuales cordilleras de la Gran Cuenca. Esta orogenia podría conocerse como la Revolución del Gran Cañón. Todos ellos se erosionaron hasta el nivel del mar antes del inicio de la era Paleozoica, ya que los estratos horizontales del Cámbrico descansan sobre las formaciones penillanura más antiguas. En otras palabras, tras la sedimentación de estos sedimentos proterozoicos, las rocas de la región de la meseta del Colorado sufrieron profundas fallas en bloque, se inclinaron hacia el este y se elevaron hasta una posición monoclinal, y las montañas resultantes fueron presumiblemente altas. Se desconoce cuánto tiempo tardó en reducirse esta meseta al nivel del mar, pero la penillanura erosionada se indica por una marcada conformidad.
[ p. 169 ]
¶ Proterozoico tardío del Lago Superior
Keweenawan Inferior. — La división de rocas Keweenawan fue introducida por T. B. Brooks en 1876 e incluye los estratos más recientes del Proterozoico. Todos son de origen continental y de rápida acumulación. Los geólogos coinciden en que existe una clara ruptura en el registro entre las formaciones Animikiense y Keweenawan. Además, los sedimentos del primero son de origen marino, mientras que los del segundo se consideran de deposición continental. Algunos geólogos sostienen que Keweenawan debería atribuirse al Paleozoico, pero la tendencia de opinión desde que Walcott lo analizó es que debería considerarse el período final del Proterozoico, creencia que se mantiene en este libro. Keweenawan se caracteriza por depósitos de gran espesor, tanto de sedimentos como de lava, y la actividad ígnea se intensifica en sus partes media y superior.
En la base, desde Wisconsin hacia el este, se encuentran conglomerados, areniscas gruesas, rojas y blancas, bien estratificadas, intercaladas con conglomerados, calizas impuras delgadas de diversos colores y rocas arcillosas, con un espesor total de entre 91 y 425 metros. Estas calizas también presentan diques y umbrales de diabasa o trampas del período Keweenawan Superior. Los sedimentos provienen principalmente de los granitos Laurentianos, pero también se encuentran guijarros de jaspe rojo de las formaciones de hierro. Las marcas de ondulación son comunes, las areniscas suelen ser feldespáticas y podrían denominarse arcosas, y las lutitas presentan grietas de lodo, todo lo cual indica un origen continental. Además, el color predominante es el rojo, similar al del Triásico del valle de Connecticut, lo que sugiere condiciones semiáridas y oxidación completa; la ausencia de estratos carbonáceos también es notablemente diferente de las condiciones encontradas en los sedimentos del Animikiano.
Estructuras volcánicas del Alto Keweenawan. — El período final del registro Proterozoico está marcado en la región del Lago Superior y en otras partes por una tremenda efusión de materiales volcánicos sobre tierra firme, probablemente no por volcanes, sino a través de fisuras. La mayor parte de la formación, según Coleman, «consiste en flujos de lava básicos, llamados trampas, diabasas o melafiras, algunos de los cuales son en realidad basaltos, pero también hay flujos más ácidos [feldespáticos], conocidos como pórfidos y felsitas, que en realidad son riolitas. En cantidades considerables, se encuentran rocas de ceniza y lapilli entre las capas de lava, y los conglomerados y areniscas [y pequeñas cantidades de lutitas] [intercalados] están compuestos de material casi contemporáneo, especialmente de fragmentos de riolitas y pórfidos».
[ p. 170 ]
Una de las series de lavas más gruesas conocidas en el lado canadiense del Lago Superior se encuentra en la isla Michipicoten, donde se midió una sección con un espesor de 3.400 metros, de la cual solo una pequeña parte consiste en sedimentos. En el norte de Wisconsin y Michigan, Van Hise y Leith indican que el espesor máximo de su Keweenawan Medio (tras considerar la inclinación inicial durante la acumulación) supera los 9.100 metros. De esta cantidad, entre cinco octavos y ocho novenos corresponde a material ígneo, mientras que el resto son conglomerados rojos y areniscas rojas derivadas de las formaciones volcánicas.
Sobre el «Keweenawan Medio» de Wisconsin y Michigan se encuentra el «Keweenawan Superior» local, compuesto de conglomerados (de 243 a 1224 metros), areniscas (4572 metros) y lutitas (30 a 122 metros), alcanzando un espesor total de unos 6000 metros. Sin embargo, todo este material es detritos del Keweenawan ígneo, y no implica un largo período de erosión, debido a la naturaleza blanda de los volcanes y a la topografía alta y accidentada del campo de lava.
El volumen de material ígneo conocido extruido (estimado en 24,000 millas cúbicas) se acumuló en un campo de hundimiento, y así surgió la cuenca geosincrónica del Lago Superior, que prácticamente carece de pliegues subordinados. En otras palabras, el material fundido, al ascender a la superficie, permitió que la formación superior se hundiera. Sin embargo, en otros lugares, las rocas de Keweenawan aún se encuentran casi horizontales, y su apariencia en forma de graial no difiere de la de formaciones paleozoicas similares, aunque las fallas de bloque son comunes.
Metales del Alto Keweenawan. — Desde el punto de vista humano y económico, la aparición de las lavas de Keweenawan fue uno de los eventos más importantes en la historia precámbrica del Escudo Canadiense, ya que la mayoría de los valiosos yacimientos minerales de la región, hasta donde se conoce, están relacionados con la actividad ígnea de esta era. En Thunder Bay, los minerales de plata de Silver Islet y otras minas fueron abastecidos por los diques y umbrales de diabasa de Keweenawan, Ontario, en 1913, produciendo plata por valor de más de 36 millones de dólares. Las inigualables minas de cobre nativo en Michigan pertenecen a los amigdaloides y conglomerados de la península de Keweenaw, y existen minerales similares de cobre nativo, quizás a mayor escala, en la extensa zona de amigdaloides al este del Gran Lago del Oso y cerca del lago Coppeimine, en el extremo norte del escudo.
El mineral de cobre nativo de baja ley de Michigan fue descubierto por Douglas Houghton en 1830, aunque los indígenas lo habían explotado mucho antes. El área donde se encuentra tiene 112 kilómetros de largo por 5 a 9 kilómetros de ancho. Las famosas minas de Calumet y Hecla se abrieron en 1846, y al año siguiente Michigan produjo 239 toneladas de cobre. En 1916, cuando alcanzó su producción [ p. 171 ] máxima, el rendimiento fue de 135.000 toneladas, valoradas en 66.300.000 dólares. La producción total a finales de 1922 fue de 3.500.000 toneladas de cobre, superada solo por la de Butte, Montana.
“Los depósitos de níquel y cobre de Sudbury [Ontario], incluidas muchas de las minas de níquel más grandes del mundo, están conectados con una lámina de norita-micropegmatita probablemente de la edad de Keweenawan; y Miller ha concluido que las vetas de plata singularmente ricas de cobalto han derivado su mineral de un gran umbral de diabasa que ascendió al conglomerado de cobalto en ese momento.
“Las erupciones de Keweenawan parecen haber traído consigo cobre, níquel y plata en grandes cantidades, cobalto, oro, platino y paladio en cantidades mucho menores; y si se dejan de lado las minas de hierro, casi todos los depósitos metalíferos del margen sur del Escudo Canadiense son resultado de la llegada de sus diques, láminas o corrientes de lava." (Coleman.)
El oro y la plata, afirma Lindgren, se obtienen en la parte oriental de América del Norte y del Sur principalmente de rocas de la era Arqueozoica y Proterozoica. Casi todos los depósitos primarios de vetas de oro y plata se formaron durante o poco después de épocas de actividad volcánica o intrusiva. El oro es el metal principal y siempre está acompañado de ganga de cuarzo.
Revolución de Killarney. — Collins (1922) ha demostrado que toda la zona del geosinclinal de Ontario, desde al menos Sudbmy, Ontario, hasta el sur de Wisconsin, fue plegada e inyectada por batilitos graníticos, formando las fuentes de Killarney. Estas se conocen desde hace mucho tiempo como las «montañas perdidas de Wisconsin», y Lawrence Martin cree que originalmente pudieron haber sido tan altas como los Alpes actuales. Se sabe que, en dirección noreste, las montañas de Killarney se extendieron al menos 1.600 kilómetros, desde el suroeste de Minnesota (Sioux Falls) hasta más allá del lago Hurón (véase el mapa, pág. 193).
¶ Climas del Proterozoico
Tillitas del Huroniano. — Uno de los descubrimientos geológicos recientes más sorprendentes fue el hallazgo por Coleman de tillitas (depósitos morrenales de till glacial o arcilla de cantos rodados, endurecida en piedra; véanse las partes I, pág. 144 y II, figs., pág. 173) en las formaciones huronianas de Canadá, y el consiguiente establecimiento de la existencia de un dimato glacial en una etapa tan temprana de la historia de la Tierra. Sobre la amplia penillanura laurentiana descrita previamente, se encuentra en la región al norte del lago Hurón un conglomerado basal que a menudo incluye cantos rodados facetados [ p. 172 ] y estriados de diversos tipos de rocas. Sobre las tillitas se encuentran, localmente, gruesas zonas de pizarra bandeada (varvada) y conglomerados y cuarcitas formados por agua. (Véase el mapa a continuación para la distribución).
El espesor total de los lechos glaciares no suele superar los 150 o 180 metros, ligeramente superior al espesor de los lechos glaciares e interglaciares del Pleistoceno reciente en Toronto. Se sabe que esta tillita huroniana cubre un área de 1.600 kilómetros de oeste a este y 320 kilómetros de norte a sur, hasta los 46° de latitud norte, y reposa sobre una superficie casi plana que aún se encuentra a poca distancia del nivel del mar. Es el material de una capa de hielo continental que depositó su contenido de rocas y tierra sobre la tierra.
Son comunes los cantos rodados de granito y piedra verde con diámetros de hasta 60 o 90 cm, y ocasionalmente se encuentran cantos rodados más grandes, de 1,5 m de ancho. Estos cantos rodados pueden ser bien redondeados, subangulares o angulares. Pueden estar agrupados en una masa de piedras grandes y pequeñas cementadas, o pueden estar escasamente dispersos en una matriz de grano fino; los granitos rojos se distinguen nítidamente en metros cuadrados de masa de suelo gris verdoso opaco. Generalmente, no se observa una estratificación marcada en los conglomerados más gruesos, aunque los conglomerados de guijarros y pizarras asociados pueden estar bien estratificados. La matriz y los cantos rodados que los encierran varían mucho de un punto a otro, correspondiendo aproximadamente a la naturaleza de las rocas subyacentes, y la roca sugiere claramente una morrena glacial en algunos casos y arcilla de cantos rodados en otros. (Coleman)
En la cima de la serie Proterozoica, en las montañas Wasatch, Utah, Hintze y Calkins (1920) reportan una tillita de color verde azulado, de grano fino, con guijarros dispersos de hasta 15 cm de diámetro, algunos facetados, [ p. 174 ] y cantos rodados de hasta toneladas [ p. 173 ] de peso, compuesta por cuarcita, caliza y granito. Aparentemente, no se han observado piedras estriadas.
Otras tillitas proterozoicas. — Actualmente se conocen tillitas indudables y probables de edad proterozoica en muchos países: ciertamente en Noruega, China, India y Australia, y probablemente en África. Tienen diferentes edades, algunas de ellas se originaron al final del Proterozoico y otras son más antiguas (véase la fig., pág. 172).
Se ha afirmado con frecuencia que el Cámbrico comenzó con un clima glacial, pero en todos los lugares donde se conocen tillitas en relación con estratos de esta edad, aún no se ha demostrado que formen parte del Cámbrico. En algunos lugares, las tillitas subyacen discordantemente a estratos cámbricos fosilíferos, y en otros no se encuentran estratos con fósiles. Por lo tanto, aún no se ha establecido que ninguna de estas tillitas sea del Cámbrico, y preferimos sostener que, por el momento, se las atribuye al Proterozoico. Estas son las tillitas de Australia, Noruega y China.
En el sur de Australia se encuentra una serie de tillitas inconfundibles, seguidas de pizarras con bandas estacionales, con un espesor, según Howchin, de entre 182 y 457 metros. Estas se encuentran justo debajo de los estratos fosilíferos del Cámbrico Inferior, y las tillitas también pertenecen a este período. Por debajo de las tillitas, la sección continúa ininterrumpidamente durante decenas de miles de metros, y todas carecen de fósiles. Dado que la sección desciende sin interrupción, y dado que no se ha demostrado que las tillitas continúen hasta el Cámbrico Inferior, consideramos que es mejor atribuir las tillitas y todos los estratos gruesos subyacentes al Proterozoico. Andrews ha demostrado recientemente (1922) que al menos las de la zona de Broken Hill son del Proterozoico temprano.
Reusch ya había descubierto otras tillitas del norte de Noruega en 1891, y Holtedahl (1922) las ha vuelto a estudiar recientemente. Se encuentran por debajo de las areniscas del Cámbrico Inferior, con fauna de Holmia, y terminan las areniscas de esparagmita (con feldespato). Estas últimas alcanzan en algunos lugares un espesor de hasta 1900 metros y a menudo se comparan con las areniscas del Torridoniano de Escocia. Esta última serie se encuentra en el tope del Proterozoico y también se cree que contiene tillitas, o bien, es el material de un desierto subtropical con tormentas de hielo. Por debajo de las esparagmitas noruegas se encuentran las areniscas Trysil o Dala, referidas al Proterozoico. Con fecha del 21 de abril de 1921, Holtedahl escribe: «Está demostrado que los movimientos de deformación tuvieron lugar durante y después de la deposición de tillita, y antes de la época de Holmia. Los noruegos creen que las tillitas y las esparagmitas son del Cámbrico Inferior y de transición a este». Esto podría ser así, pero hasta que se demuestre, preferimos considerarlas del Proterozoico tardío. La tillita está compuesta por cantos rodados, a menudo de gran tamaño, de granito, diabasa, gneis, cuarcita, arenisca y caliza. Hasta el momento, no se han encontrado estrías glaciares. Holtedahl ha demostrado recientemente que las inconfundibles tillitas del Ártico noruego, anteriormente referidas al Cámbrico o al Proterozoico, son del Champlainiano o Silúrico.
Se conocen otras tillitas proterozoicas en la India peninsular. También se encuentran en el Himalaya, en la parte superior del denso sistema Vindhyan. En la zona de Simla, también en la región del Himalaya, se encuentra otra densa serie [ p. 175 ] de estratos proterozoicos, y en la división inferior, la serie Blaini, se encuentra una capa de cantos rodados con piedras redondeadas y angulares, algunas de ellas facetadas y estriadas por la acción del hielo, unidas por una pizarra de grano fino. Las cantos rodados sugieren un origen en hielo flotante o en el derretimiento de icebergs que las dejan caer sobre fondos que acumulan lodo. Sobre la capa de cantos rodados se encuentra una densa masa de pizarras carbonáceas, la serie Infra-Ivrol (Wadia 1919). H. H. Hayden compara la capa de cantos rodados Blaini con las tillitas del Talchir (Pérmico).
En China, en las provincias del curso medio del río Yangtse, Willis y Blackwelder han descubierto tillitas inconfundibles cuya edad exacta aún no se ha establecido.
Otra presencia de tillitas se encuentra en la serie Griqua Towm de Sudáfrica. Aquí, en el distrito de Hay, se encuentran «guijarros y cantos rodados estriados y aplanados». Rogers los acepta como estriados glacialmente. Según Du Toit, tillitas de la misma edad (Proterozoico) se encuentran en Namaqualand y en el Transvaal. Otras tillitas, pero aparentemente de un Proterozoico diferente, se encuentran en la región de CJongo.
Conclusiones sobre el clima precámbrico. — Las gruesas series de calizas tanto del Arqueozoico como del Proterozoico sugieren que, en el momento de su formación, el clima era al menos templado. Además, las numerosas zonas de concreciones de algas, algunas de las cuales son auténticas calizas arrecifales, apuntan a aguas cálidas. En el Proterozoico, la gran cantidad de hierro depositado también confirma la existencia de climas templados. Por lo tanto, podemos concluir que, en esta época tan temprana de la historia de la Tierra, los climas geológicos eran, en general, de la misma naturaleza que desde entonces. En otras palabras, la evidencia indica que, durante largos períodos de tiempo, la temperatura del aire y del agua fue templada y bastante uniforme en todo el mundo, pero que, a intervalos algo irregulares, se desarrollaron climas fríos de corta duración geológica. Los períodos de temperaturas más bajas parecen coincidir con el inicio o el final de las eras y períodos en que las tierras alcanzan su mayor extensión y altitud.
¶ La vida del Proterozoico
No hace mucho que se creía que los estratos proterozoicos carecían de fósiles reconocibles, pero durante los últimos veinticinco años Walcott los ha descrito en diversos lugares, y Cayeux ha obtenido radiolarios (Fig., pág. 70), espículas de los cuatro órdenes de esponjas silíceas y posiblemente foraminíferos (Fig., pág. 68) de Bretaña, Francia. Cerca del final de la serie del Gran Cañón, Walcott también ha encontrado en calizas (Chuar) una abundancia de espículas de esponjas silíceas. Una búsqueda cuidadosa entre los pedernales proterozoicos probablemente revelaría más de estos, y una exploración a través de las calizas podría revelar foraminíferos indudables y posiblemente otros microorganismos.
[ p. 176 ]
Los fósiles más abundantes de las calizas del Proterozoico son las secreciones de algas calcáreas, comúnmente conocidas como Cryptozoon (Figs., págs. 176-177). Estas masas vegetales, similares a los corales, forman estratos enteros que se repiten una y otra vez a lo largo de miles de metros de caliza. Moore (véase pág. 165) ha descrito grandes cantidades de estas algas como comunes en los estratos de hierro de la Bahía de Hudson, y Grout y Twenhofel han hecho lo mismo para los estratos similares de Minnesota y Michigan.
Walcott ha demostrado que ciertas formaciones calizas del Proterozoico (Beltiense) abundan en diversas secreciones estratificadas debidas a los procesos fisiológicos de las algas (azul-verdes). Las describe en seis nuevos géneros y diez especies. La mayoría de ellas se encuentran en abundancia en la caliza de Newland, Montana, a lo largo de un espesor de 600 metros. Más arriba se encuentran las lutitas de Greyson, de 900 metros de espesor, con anélidos marinos, pero sin algas. Aún más altas son las lutitas de Spokane, de 450 metros de espesor, y aquí, nuevamente en una zona densa, abundan las algas. Por lo tanto, podemos afirmar con certeza que los estratos del Proterozoico abundan en fósiles, pero no en las formas que cabría esperar de la evidencia de las formaciones del Paleozoico. Se trata más bien de un mundo vegetal del tipo más básico, que ha dejado estructuras inorgánicas de las que ahora se puede aprender muy poco de los organismos originales que causaron su formación.
[ p. 177 ]
De la parte superior del Proterozoico (serie Beltiana) de Montana, Walcott ha descrito varios tubos y estelas de gusanos, aparentemente de anélidos segmentados, que se encontraron a 7700 pies por debajo de la parte superior de la sección (Fig., p. 178). Se encuentran entre los fósiles más jóvenes conocidos del Proterozoico, y aunque solo son tubos y estelas, parecen indicar la presencia de anélidos libres (errantes), una clase de invertebrados marinos en una etapa avanzada de la evolución orgánica. También es interesante destacar que Walcott ha descubierto en Montana Micrococcus, uno de los «tipos inmortales», una forma relacionada con Nitrosococcus que vive en la actualidad. Existen otros fósiles, pero su naturaleza es demasiado oscura para establecer su relación con organismos conocidos.
Esta evidencia demuestra que la vida abundaba a principios del Proterozoico, y que consistía principalmente en algas marinas. En el Proterozoico tardío se encuentran protozoos (radiolarios), anélidos y diversos tipos de espículas de esponjas silíceas. De la naturaleza de las faunas cámbricas, se deduce que también había trilobites. Esto significa que la mayoría de las clases de invertebrados existían en el Proterozoico.
Daly y Lane han explicado la aparente ausencia de animales secretores de cal en el Proterozoico como posiblemente debida a la falta de sales de cal disponibles en los océanos y mares de esta era temprana. En otras palabras, se sostiene que, aunque [ p. 178 ] se formaron vastas calizas, no había cal disponible para los esqueletos orgánicos y, por lo tanto, no podrían existir estructuras que se pudieran conservar como fósiles. Daly ha sugerido que la pequeña cantidad de cal que los ríos entregaban a los mares se precipitó rápidamente debido a la continua descomposición de los organismos, ya que no había animales carroñeros ni que se alimentaran del fondo del mar para alimentarse de la materia orgánica muerta. Los enormes depósitos de algas calcáreas del Proterozoico no son esqueletos, sino secreciones involuntarias debidas a los procesos metabólicos de estas plantas. Parece más probablemente cierto que las aguas marinas de esa época antigua pueden haber tenido un contenido de sal diferente y carente de la rotación cíclica de materia orgánica de un animal a otro, como sostenían Daly y Lane, y que esta diferencia condujo a diferentes procesos fisiológicos entre los organismos, impidiendo que los invertebrados utilizaran cal en sus partes esqueléticas.
¶ Lectura colateral
R. S. Dalt, El océano sin cal del tiempo precámbrico. American Journal of Science, 4.ª serie, vol. 23, 1907, págs. 93-115.