i den sene ordoviciske periode af geologisk tid trak subduktion en vulkansk øbue og forfædres Nordamerika (Laurentia) sammen. Resultatet var et omfattende bjergbælte, der producerede en stor mængde eroderede sedimenter. Både de resulterende sedimentære klipper og de metamorfe og vulkanske klipper, der dannede sig ved bjergbæltets rødder, bruges af geovidenskabere i dag til at undersøge denne episode af bjergbygning, kendt som Taconian (“Taconic”*) Orogeny.
jorden, som den så ud i den sene ordoviciske periode af geologisk tid. Find forfædres Nordamerika (“Laurentia”) og bemærk bjergbæltet langs dets sydlige kant. Dette er det Taconiske bjergbælte. Denne dynamiske visualisering blev skabt af Ian ved hjælp af tektoniske og paleogeografiske kort af C. R. Scotese ‘ s PALEOMAP-projekt og er indlejret her med tilladelse. Grib den og drej den rundt! Ind og ud! Udforske!
tektonisk kontekst
årsagen til den Taconiske Orogeni var en kollision mellem to tektoniske plader: den forfædres nordamerikanske plades kontinentale forkant og en anden plade med oceanisk affinitet, nu død. Den oceaniske plade var en af pladerne, der gulvede Iapetushavet, og da den bevægede sig mod den forfædres Nordamerikanske Plade, den oceaniske litosfære, der var en del af den nordamerikanske plade subduceret, ned og under den overordnede plade af oceanisk litosfære. Dette resulterede i en vulkansk øbue, ude midt i Iapetushavet.
en del af konteksten af orogenien er derfor på det forfædres nordamerikanske kontinent, og en del er ude i den vulkanske øbue. Klipper, der dannede sig i den øbue, rejste mod forfædres Nordamerika og tiltrådte kontinentet under orogenien. Isotopiske aldre afspejler denne todelt historie: en indledende krystallisation fra magma i buen, og en senere metamorf Alder fra orogenien. Port Deposit Tonalite, en metamorfoseret granitoid, giver et godt eksempel. Forud for Taconian Orogeny var det endnu ikke metamorfoseret: bare en granitoid under en vulkan, der bevæger sig med et par cm om året, nærmer sig og tættere på den Laurentianske kontinentale hældning.
før orogenien var kanten af forfædres Nordamerika en passiv margenindstilling: det var kanten af kontinentet, men ikke kanten af pladen. Gennem det kambriske og langt ind i ordoviceren var der ingen tektonisk aktivitet overalt i nærheden, og der havde ikke været i meget lang tid. Nedsænket under et epeirisk Hav, det var stedet for kalksten og dolostonaflejring i en Bahama-lignende karbonatbankindstilling. Primære sedimentære strukturer såsom ooider og stromatolitter vidner om lave vanddybder. Andelen af klastisk detritus såsom ler og silt var ret lav. Der er rigelige fossile kalksten fra denne tid fuld af brachiopoder, brysoaner og andre almindelige Paleosoiske filterfødere, hvilket indikerer rent vand: mangel på overskydende afstrømning og sedimentering.
men ikke for længe…
fik jeg det?
start spørgsmål
rødderne af bjergene
da den Taconiske bjergkæde i sig selv er langt væk, kan vi betragte orogenien fra to forskellige perspektiver: (1) den af de eroderede rødder af bjergene og (2) den af de sedimentære bassiner “næste dør”, som modtog sloughed-off sediment eroderet fra bjergene.
lad os først undersøge rødderne af bjergene, som kan findes i Piemonte geologiske provins Virginia, Maryland, USA, D. C. Samt forskellige provinser i Ny England TKTKTKTK. De pågældende klipper er de knuste, kogte rester af Iapetushavet og den Taconiske vulkanske øbue.
klipperne i Piemonte er blevet metamorfoseret i forskellige grader, fra greenschist facies hele vejen op til delvis smeltning. Deres protolitter spænder fra basalt og gabbro (oceanisk skorpe) til mudstone, gråvandog kalksten (oceaniske sedimenter) såvel som de vulkanske klipper på vulkansk ø bue (både påtrængende og ekstruderende, både mafisk og felsic). I nogle tilfælde, den efterfølgende metamorfe omkrystallisation havde en let nok berøring til, at primære strukturer stadig bevares, både vulkansk og sedimentær. Graderede senge i meta-gråvand af Mather Gorge-dannelsen er et godt eksempel på en primær sedimentær struktur, der specifikt taler om oceaniske processer. Disse sorterede senge dannet af dyb ubådaflejring af klastisk sediment ved turbiditetsstrømme i Iapetushavet.
vi kan estimere tidspunktet for den Taconiske Orogeni ved at se på metamorfe aldre for disse klipper (K/Ar, Ar/Ar og RB/Sr metoder) såvel som krystallisationsalder for migmatitterne produceret ved delvis smeltning (U/Pb). I begge tilfælde er svaret returneret ~460 Ma, en sen Ordovicisk alder. Piemonte er også hjemsted for mange plutoner af felsisk vulkansk sten som den Okkokanske granit, den påtrængende Suite og Kensington Tonalite, og disse giver alle også isotopiske aldre i området 474 til 450 Ma.
Udforsk dette gigapiksel-panorama af en prøve af migmatit fra Orange County, Virginia, og søg efter lommer med plettet granit. Disse” leucosomer ” repræsenterer den tidligere smeltede del af denne sten, som ellers er en skist. Lignende delvis smeltning forekommer i dag under aktive moderne bjergbælter som Himalaya.
Deformation var en anden stor underskrift af bjergbygning i Piemonte-regionen. Primære strukturer blev forvrænget af folder og forstyrret af fejl, da den Taconiske vulkanske øbue dokkede med forfædres Nordamerika, komprimering af iapetan-sedimenterne fanget imellem.
i Ny England, Iapetus havbund klipper inklusive både oceanisk litosfære og overliggende dybhavs sedimentære aflejringer bevægede sig opad på kontinentale klipper og vestpå i tæt på 5o km afstand. En større trykfejl tillod denne relative bevægelse. I dag kaldes sporet af denne fejl “Camerons linje” efter geologen, der først beskrev det. Isoleret klippen af overthrust rocks forbliver i den eponymous region af Taconic Mountains, men sporet af fejlen løber også gennem Ny England og endda gennem centrum af Ny York City.
fik jeg det?
start spørgsmål
den sedimentære signatur
når bjerge hæves, eroderer de. Erosionen af bjergene producerer klastisk sediment, og meget af det. Selvom dette ikke akkumuleres på stedet (dvs. bjergbæltet), nærliggende sedimentære bassiner kan være tilstrækkeligt lavtliggende til, at de kan modtage og bevare dette sediment gennem geologisk tid. Længe før geologer forstod den termiske eller tektoniske Oprindelse af metamorfe klipper og granitter, orogenier var kendt fra deres klastiske sedimentære signatur. Grus, sand og mudder springer ikke bare magisk ud i eksistens – de kræver jo en kilde. En stor mængde klastisk sediment, der vises i en stratigrafisk sekvens, indebærer, at der må have været en masse nærliggende bjergrige klipper, der skal eroderes.
det resulterende klastiske sediment (mine studerende kan lide at kalde det “bjergskæl”) kommer i to væsentlige Sorter: en dyb marine turbiditpakke, som Alpine geologer kalder “flysch”, og en jordbaseret rød-seng pakke kaldet “molasse.”Selvom disse Europæiske udtryk er lidt ude af mode i det moderne Amerika, opsummerer de meget pænt den sedimentære signatur af den Taconiske Orogeni. Vi finder både Taconian flysch og Taconian molasse i den stratigrafiske sekvens af sedimentære klipper i dalen & Ridge province.
Taconian Flysch
pre-orogeny kalksten bliver snavset og snavset, når slutningen af Ordovicieren nærmer sig. Deres øgede ler-og siltindhold ses som den første indikation af det klastiske angreb, der kommer, som en røg af røg før en skovbrand. Over tid, går op gennem den stratigrafiske sekvens, disse passive marginkarbonater giver plads til limy skifer og derefter klastiske skifer uden calcit, og til sidst til gråvands turbiditter blandet med skifer. Fortolkningen af dette” snavsede opad ” mønster er den stigende nærhed og fremtrædende plads i den Taconiske bjergkæde, der kaster mere og mere sediment, jo større det voksede. Denne flysch i den marine sedimentære rekord af Taconian bjergbygning (og erosion).
registreringen af disse turbiditetsstrømme er en række sorterede senge i gråvand, adskilt af lag af skifer. Disse Bouma-sekvenser er karakteristiske dybhavs sedimentære sekvenser, der taler om ubåds lavine efter ubåds lavine, der leverer enorme mængder sand og mudder i oceanic deep:
her er en håndprøve af sten, der viser en Bouma-sekvens:
overgangen fra præ-Taconiske lavvandede karbonater til under-the-Taconian dybvandsturbiditter antyder, at vandet blev dybere. Der kan have været en rolle for skorpebøjning her: hvor den tektoniske belastning af den Taconiske bue og dens akkretionære kile på kanten af forfædres Nordamerika fik skorpen til at synke nedad under denne ekstra vægt, uddybning af det sedimentære bassin ved siden af.
i den midtatlantiske region i dalen & Ridge-provinsen er den største geologiske enhed, der viser fuld flysch, Martinsburg-formationen. Fossiler i Martinsburg-formationen giver os mulighed for at begrænse tidspunktet for bjergbygningen fra både biostratigrafiske og paleoøkologiske synspunkter. Da de ordoviciske kalkstenplatformsedimenter bliver snavset og mere lerrige, erstattes lavvandsfilterfødere med arter, der er bedre egnet til mudderere og dybere forhold. Her er to eksempler, der viser faunaer med dybere vand, en der viser graptolitter og en der viser brachiopoder, crinoids, og en nautiloid; begge vist som gigapiksel panoramaer:
askelag bevares også, formodentlig hentet til den nærliggende vulkanske øbue. Disse askelag vejr i dag til et gulligt, smuldret lermateriale kaldet bentonit, men de inkluderer cirkler, der kan dateres, og det hjælper med at begrænse alderen på de sedimentære lag over og under bentonitterne. To udbredte bentonit senge, opkaldt Deicke bentonit (457 Ma) og Millbrig bentonit (454 Ma), findes i et stort skår af Appalachia og Midtvesten. De kan korreleres hele vejen fra det sydlige Minnesota til Alabama og Georgia til upstate NY York.
Taconian Molasse
når flysch-bassinet var fyldt op, strakte floder, der dræner det Taconiske bjergbælte, ud over flysch og nåede vestpå mod Tippecanoe epeiric sea. Da de flød, transporterede de sediment. Sedimentet bygget op i floden kanaler og oversvømmelse plain indskud. I den midtatlantiske region forekommer disse hovedsageligt i Juniata-formationen.
her er en Google Maps Street visning af en sådan eksponering:
Bemærk den sandstenfyldte kanalkant, der stikker op fra græsset i højre side af skærmen, som et halvt smiley-ansigt. Der er et halvt dusin røde sandsten / skiferlag til venstre. Lidt længere tilbage, kan du se bare rød skifer (ingen sandsten). Dette er et lille øjebliksbillede af forholdet mellem en flod og dens flodslette. Floden er kanal sandsten med smiley-ansigtsform, og den røde skifer repræsenterer dens flodslette. Overgangsområdet med de mange små sandsten/skiferkoblinger fortolkes som splayaflejringer i spalten, steder hvor floden løb over sine Bredder i en oversvømmelse og spildte over sin egen naturlige flod.
Juniata-formationen er en del af en mere massiv bueformet deponering af jordbaserede aflejringer, kaldet den klastiske kile. Nogle geologer dub det “Dronning Delta,” selvom det sandsynligvis ikke er bogstaveligt talt nøjagtigt. Det var sandsynligvis mere som en alluvial slette fodret af mange floder, der dræner det Taconiske bjergbælte. I kortvisning har den en stor fan-lignende form, men i tværsnit giver navnet “kile” mere mening: det er tykkeste (og groveste) i øst og tyndes derefter systematisk mod vest og klemmer ud til en fjerkant i Michigan.
den klastiske kile regnes for at være omkring halvdelen af sedimentet, der blev kastet ud af de Taconiske Bjerge (med den anden halvdel gået øst for bjergbæltet ind i Iapetus). Hvis dette er korrekt, kan der foretages et skøn over bjergens volumen: 600.000 kubik km sten. Da vi kender bredden af det metamorfe bælte (bjergens “rødder”, som beskrevet i det foregående afsnit), tillader dette op til at konvertere vores volumenestimat til en fortolkning af højden. Som med estimaterne fra metamorfe tryk antyder denne beregning Taconiske toppe i størrelsesordenen 4000 m høje.
efter at de Taconiske bjerge var blevet nedslidt i Silurian, vendte forholdene tilbage til passiv marginsedimentation, og et nyt lag karbonat blev lagt ned i Silurian og ind i Devonian. Dette var en midlertidig udsættelse fra aktive margin betingelser, som ville genoptage med Acadian Orogeny i midten til sent Devonian.
fik jeg det?
start spørgsmål
for et detaljeret kig på sedimenterne, der kaster ud af det Taconiske bjergbælte, se Massanutten Synclinorium VFE.
konklusion
flere bevislinjer peger på tilvæksten af en vulkansk øbue med (hvad der er i dag) østlige forfædres Nordamerika i den sene ordoviciske periode af geologisk tid (omkring 460 Ma i den midtatlantiske region). Denne tektoniske kollision, kaldet Taconian Orogeny, resulterede i et omfattende metamorf bælte, der markerede rødderne på en bjergkæde tusinder af km lang. Da de blev nedslidt af erosion, kastede disse gamle bjerge rigelige mængder sediment, som akkumulerede i nærliggende lavtliggende bassiner (både marine og terrestriske).
* Hvad er der i et navn?
den Taconiske Orogeni kaldes også “den Taconiske Orogeni” af nok geologer til, at det sandsynligvis er værd at udforske de forskellige navne her. Forfatterne af denne tekst mener, at” Taconian “er det bedre udtryk, og at” Taconic ” er vildledende. Lad os kort forklare, hvorfor…
Taconic Mountains er en lille, moderne bjergkæde i upstate NY York ligger øst for Albany, på grænsen til Massachusetts, tæt på det sydvestlige hjørne af Vermont:
grundlæggende arbejde med forståelse af Ordovicisk bjergbygning blev først afsluttet i disse (moderne) bjerge, og dermed gav de lokale vartegn navnet på den orogene episode. Men-og dette er nøglepunktet — var hele bjergkæden fra Ordovicieren ikke begrænset til området for de moderne Taconiske bjerge. I stedet, de gamle bjerge strakte sig fra Nyfund i det østlige Canada helt ned til Alabama.
ikke kun var de gamle Taconiske bjerge meget længere som en rækkevidde end de moderne Taconiske bjerge, de var også højere. Den højeste top i Taconic Range i dag er kun omkring 600 meter høj. I modsætning, estimater fra metamorfe mineraler dannet under Taconian Orogeny antyder, at toppe i det ordoviciske alderen Taconian Range må have været meget højere. Peak metamorfe tryk på 1,5 GPa indebærer noget i størrelsesordenen 20 km overliggende skorpemateriale. Taconian Mountains, med andre ord, ville have været en Alpine skala rækkevidde. I de moderne Alper er den højeste top mere end 4000 meter høj.
disse gamle bjerge er væk nu, eroderet væk over geologisk tid. Vi kan observere deres eroderede rødder, og vi kan observere sedimentet, der skyldtes denne erosion, men bjergene selv som topografiske træk er langt væk. Det gamle sortiment fortjener sit eget navn, og det navn skal være forskelligt fra det navn, der anvendes på det moderne sortiment. Hvis den moderne rækkevidde er Taconic Mountains, så har de ordoviciske bjerge et andet navn: Taconian.
lad os opsummere med en hurtig sammenligning og kontrast: De Taconiske bjerge var en gammel landskabsfunktion, tusinder af kilometer lang, med toppe, der sandsynligvis engang oversteg 4000 m højde og nu er helt eroderet væk. Taconic mountains er en moderne landskabsfunktion, omkring 20 kilometer lang, med maksimal højde på kun 400 m, og bjergene er endnu ikke helt eroderet væk.