En el período Ordovícico tardío del tiempo geológico, la subducción juntó un arco de isla volcánica y la ancestral América del Norte (Laurentia). El resultado fue un extenso cinturón de montaña que produjo una gran cantidad de sedimentos erosionados. Tanto las rocas sedimentarias resultantes como las rocas metamórficas e ígneas que se formaron en las raíces del cinturón de montañas son utilizadas hoy por los geocientíficos para examinar este episodio de construcción de montañas, conocido como la Orogenia Tacónica («Tacónica»*).

La Tierra tal como apareció en el período ordovícico tardío del tiempo geológico. Encuentra la ancestral América del Norte («Laurentia») y observa el cinturón montañoso a lo largo de su borde sur. Este es el Cinturón de Montaña Taconiano. Esta visualización dinámica fue creada por Ian Webster utilizando mapas tectónicos y paleogeográficos del Proyecto PALEOMAP de C. R. Scotese, y está incrustada aquí con permiso. Agarrar y girar alrededor! Acercar y alejar! ¡Explora!

Contexto tectónico

 Fotografía que muestra una roca meta-plutónica de grano grueso, en su mayoría de color claro, con una fuerte foliación vertical. Un cuarto (moneda) proporciona una sensación de escala.
El Depósito Portuario Tonalite del Condado de Cecil, Maryland, es un clásico rock taconiano. Tiene una edad de cristalización magmática de 515 Ma (U/Pb en circón) y una edad metamórfica de 490-480 Ma (Rb/Sr en biotita). Se formó en alta mar, en una cámara de magma debajo de uno de los volcanes del arco de la isla volcánica de Taconia, y se metamorfoseó cuando ese arco colisionó con la ancestral América del Norte durante la Orogenia de Taconia.

La causa de la Orogenia Taconiana fue una colisión entre dos placas tectónicas: el borde de ataque continental de la placa ancestral norteamericana, y otra placa de afinidad oceánica, ahora fallecida. La placa oceánica era una de las placas que flotaban en el Océano Iápeto, y a medida que se movía hacia la placa ancestral de América del Norte, la litosfera oceánica que era parte de la placa de América del Norte se subducía, hacia abajo y debajo de la placa superior de la litosfera oceánica. Esto dio lugar a un arco de isla volcánica, en medio del océano Jápeto.

Por lo tanto, parte del contexto de la orogenia está en el ancestral continente norteamericano, y parte está en el arco de la isla volcánica. Las rocas que se formaron en ese arco de isla viajaron hacia la ancestral América del Norte y se acumularon al continente durante la orogenia. Las edades isotópicas reflejan esta historia de dos partes: una cristalización inicial del magma en el arco, y una edad metamórfica posterior de la orogenia. El Depósito de Oporto Tonalita, un granitoide metamorfoseado, es un buen ejemplo. Antes de la Orogenia Taconiana, todavía no estaba metamorfoseada: solo era un granitoide, debajo de un volcán, moviéndose a lo largo de unos pocos centímetros por año, acercándose cada vez más al talud continental laurentiano.

Caricatura que muestra la situación anterior a la Orogenia Taconiana, con subducción de litosfera oceánica en el borde de ataque de la placa ancestral norteamericana debajo de una placa oceánica superior. El arco de isla volcánica resultante se acerca cada vez más, con una cuña de acreción que se forma en la zanja donde comienza la subducción. El margen de América del Norte muestra capas sedimentarias aún horizontales (incluidos carbonatos de aguas poco profundas) que se han formado en un mar epeírico.
La situación tectónica que llevaría a la Orogenia Tacónica: la subducción del margen oceánico de la placa ancestral de América del Norte dio lugar a un arco de isla volcánica que se acercaba cada vez más, formando una cuña de acreción de suelo oceánico Iapetano y sedimentos de aguas profundas.
Fotografía que muestra ooides, pequeñas esferas de calcita, en una piedra caliza. Un cuarto (moneda) proporciona una sensación de escala. Los ooides son del tamaño de la arena.
Ooides de la Formación Conococheague de edad Cámbrica pre-Tacónica, Condado de Shenandoah, Virginia.

Antes de la orogenia, el borde de América del Norte ancestral era un ajuste de margen pasivo: era el borde del continente, pero no el borde de la placa. A través del Cámbrico y hasta bien entrado el Ordovícico, no había actividad tectónica en ningún lugar cercano, y no la había habido durante mucho tiempo. Sumergido bajo un mar epeírico, fue el sitio de deposición de piedra caliza y dolostona en un entorno de banco de carbonatos similar a las Bahamas. Las estructuras sedimentarias primarias, como los ooides y los estromatolitos, atestiguan la poca profundidad de las aguas. La proporción de detritos clásticos como arcilla y limo era bastante baja. Hay abundantes calizas fosilíferas de esta época llenas de braquiópodos, brizoos y otros filtradores paleozoicos comunes, lo que indica agua limpia: falta de escorrentía y sedimentación excesivas.

Pero no por mucho tiempo…

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Las raíces de las montañas

Dado que la cordillera de Taconia se ha ido hace mucho tiempo, podemos considerar la orogenia desde dos perspectivas diferentes: (1) la de las raíces erosionadas de las montañas, y (2) la de las cuencas sedimentarias «al lado», que recibieron sedimentos desprendidos erosionados de las montañas.

Examinemos primero las raíces de las montañas, que se pueden encontrar en la provincia geológica de Piedmont de Virginia, Maryland, Washington, D. C., Pensilvania, Nueva Jersey y Nueva York, así como diversas provincias de Nueva Inglaterra TKTKTKTK. Las rocas en cuestión son los restos triturados y cocidos del océano Jápeto y el arco de la isla volcánica de Taconia.

 Fotografía que muestra una cama graduada en metaburbiditas ligeramente metamorfoseadas. Algunas vetas de cuarzo también están presentes. Una navaja de bolsillo proporciona una sensación de escala: la cama graduada tiene aproximadamente 20 cm de espesor.
Lecho degradado relicto en la formación Mather Gorge metagraywacke, cerca de Potomac, Maryland.

Las rocas del Piamonte se han metamorfoseado en varios grados, desde facies verdes hasta el derretimiento parcial. Sus protolitos van desde el basalto y el gabro (corteza oceánica) hasta la piedra de barro, el grisáceo y la piedra caliza (sedimentos oceánicos), así como las rocas volcánicas del arco de la isla volcánica (tanto intrusivas como extrusivas, máficas y felsicas). En algunos casos, la posterior recristalización metamórfica tuvo un toque lo suficientemente ligero como para que las estructuras primarias aún se conserven, tanto volcánicas como sedimentarias. Los lechos graduales en meta-graywacke de la Formación Mather Gorge son un buen ejemplo de una estructura sedimentaria primaria que habla específicamente de procesos oceánicos. Estos lechos graduales se formaron a partir de la deposición submarina profunda de sedimentos clásticos por corrientes de turbidez en el océano Iápeto.

 Fotografía de un afloramiento de migmatita de ~1 m por 2 m, que muestra manchas tenues de granito rosado en medio de una matriz oscura estirada. Un cuarto (moneda) sirve como un sentido de escala.
Migmatita expuesta en Chesapeake & Parque Histórico Nacional del Canal de Ohio, cerca de Potomac, Maryland.

Podemos estimar el tiempo de la Orogenia Taconiana observando las edades metamórficas de estas rocas (métodos K/Ar, Ar/Ar y Rb/Sr), así como las edades de cristalización de las migmatitas producidas por fusión parcial (U/Pb). En ambos casos, la respuesta devuelta es ~460 Ma, una edad del Ordovícico tardío. El Piedmont es también el hogar de muchos plutones de roca ígnea felsica como el Granito de Occoquan, la Suite Intrusiva de Georgetown y la Tonalita de Kensington, y todos estos también producen edades isotópicas en el rango de 474 a 450 Ma.

Explore este panorama de gigapíxeles de una muestra de migmatita del Condado de Orange, Virginia, y busque bolsas de granito moteado. Estos» leucosomas » representan la parte anteriormente fundida de esta roca, que por lo demás es un esquisto. Se está produciendo un derretimiento parcial similar hoy en día debajo de cinturones de montaña modernos activos como el Himalaya.

 Fotografía que muestra 6 capas plegadas: 3 capas de esquisto (antiguo barro) y 3 capas de metagraywacke (antiguo metagraywacke). todos están doblados en un gran pliegue en forma de "V". Un centavo (moneda) proporciona una sensación de escala.
Turbiditas metamorfoseadas plegadas: esquisto alterno & las capas de metagraywacke (antiguo esquisto & graywacke) fueron plegadas por la construcción de montañas taconianas. Afloramiento en Chesapeake & Parque Histórico Nacional del Canal de Ohio, cerca de Potomac, Maryland.

La deformación fue otra señal importante de la construcción de montañas en la región de Piamonte. Las estructuras primarias se distorsionaron por pliegues y se interrumpieron por fallas a medida que el arco de la isla volcánica taconiana se acopló con la ancestral América del Norte, comprimiendo los sedimentos Iapetanos atrapados en el medio.

En Nueva Inglaterra, las rocas del fondo marino de Jápeto, incluyendo tanto la litosfera oceánica como los depósitos sedimentarios de aguas profundas superpuestos, se movieron hacia arriba hacia las rocas continentales, y hacia el oeste durante cerca de 5o km de distancia. Una falla de empuje mayor permitió este movimiento relativo. Hoy en día, el rastro de esta falla se llama «línea de Cameron», por el geólogo que la describió por primera vez. Los aislados klippen de las rocas volcánicas permanecen en la región homónima de las Montañas Tacónicas, pero el rastro de la falla también atraviesa Nueva Inglaterra e incluso el centro de la ciudad de Nueva York.

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El sedimentarias de la firma

Cuando las montañas se levantan, se erosiona. La erosión de las montañas produce sedimentos clásticos, y mucho de ellos. Mientras que esto no se acumula en el sitio (i. e., en lo alto del cinturón de montaña), las cuencas sedimentarias vecinas pueden estar lo suficientemente bajas como para recibir y preservar este sedimento a través del tiempo geológico. Mucho antes de que los geólogos entendieran los orígenes térmicos o tectónicos de las rocas metamórficas y los granitos, las orogenias eran conocidas por su firma sedimentaria clástica. Después de todo, la grava, la arena y el barro no solo surgen mágicamente, sino que requieren una fuente. Una gran cantidad de sedimento clástico que aparece en una secuencia estratigráfica implica que debe haber habido una gran cantidad de roca montañosa cercana para erosionarse.

El sedimento clástico resultante (a mis estudiantes les gusta llamarlo «caspa de montaña») viene en dos variedades esenciales: un paquete de turbidita marina profunda que los geólogos alpinos llaman «flysch» y un paquete de cama roja terrestre llamado «molasse».»Aunque estos términos europeos están un poco fuera de moda en la América moderna, resumen muy bien la firma sedimentaria de la Orogenia Taconiana. Encontramos tanto flysch taconiano como molasse taconiano en la secuencia estratigráfica de rocas sedimentarias en la provincia de Cresta del Valle &.

Taconian Flysch

 Una fotografía que muestra una secuencia de 5 unidades de roca, cada vez más oscura a través del tiempo. Los más antiguos de la izquierda son de un gris claro limpio. Los más pequeños, a la derecha, son de color gris oscuro.
A lo largo del Ordovícico tardío, las calizas poco profundas de color claro dieron paso a calizas y esquistos de aguas profundas cada vez más oscuros.

Las calizas pre-orogenia se ensucian cada vez más a medida que se acerca el final del Ordovícico. Su mayor contenido de arcilla y limo es visto como la primera indicación del ataque clástico por venir, como un soplo de humo antes de un incendio forestal. Con el tiempo, subiendo a través de la secuencia estratigráfica, estos carbonatos de margen pasivo dan paso a esquistos calcáreos y luego esquistos clásticos sin calcita, y finalmente a turbiditas graywacke intercaladas con esquisto. La interpretación de este patrón de» ensuciamiento ascendente » es la creciente proximidad y prominencia de la cordillera de Taconia, vertiendo más y más sedimento a medida que crecía. Este mosca en el registro sedimentario marino de construcción de montañas taconianas (y erosión).

 Una sección transversal de dibujos animados que muestra la profundización de la cuenca sedimentaria adyacente al cinturón de montaña Taconiano joven, a medida que el borde de la ancestral América del Norte se flexiona hacia abajo. Corrientes de turbidez fluyen hacia esta cuenca profunda.
La profundización de la cuenca sedimentaria adyacente al cinturón montañoso taconiano joven se logró a medida que el borde del continente ancestral de América del Norte se flexionaba hacia abajo. Corrientes de turbidez fluyeron hacia esta cuenca profunda, depositando esquisto y graywacke: el «flysch» taconiano.»

El registro de estas corrientes de turbidez es una serie de lechos graduales en graywacke, separados por capas de esquisto. Estas secuencias de Bouma son secuencias sedimentarias distintivas de aguas profundas que hablan de avalancha submarina tras avalancha submarina, entregando grandes cantidades de arena y barro a las profundidades oceánicas:

Aquí hay una muestra manual de roca que muestra una secuencia de Bouma:

La transición de carbonatos de aguas someras pre-taconianos a turbiditas de aguas profundas durante el Taconiano sugiere que el agua se hizo más profunda. Puede haber habido un papel para la flexión de la corteza aquí: donde la carga tectónica del arco Tacónico y su cuña de acreción en el borde de la ancestral América del Norte causó que la corteza se hundiera hacia abajo bajo este peso extra, profundizando la cuenca sedimentaria de al lado.

En la región del Atlántico Medio del Valle &, la principal unidad geológica que muestra flysch completo es la Formación Martinsburg. Los fósiles de la Formación Martinsburg nos permiten limitar el tiempo de construcción de la montaña desde el punto de vista bioestratigráfico y paleoecológico. A medida que los sedimentos de la plataforma de piedra caliza del Ordovícico se vuelven más sucios y ricos en arcilla, los alimentadores de filtros de agua poco profundos se reemplazan por especies que son más adecuadas para condiciones más fangosas y profundas. Aquí hay dos ejemplos que muestran faunas de aguas más profundas, uno que muestra graptolitos y otro que muestra braquiópodos, crinoides y un nautiloide; ambos se muestran como panoramas de gigapíxeles:

Fotografía que muestra un afloramiento de bentonita (etiquetado) entre capas de piedra caliza. La bentonita es de color marrón amarillento y muy desmenuzable. Se ha erosionado más rápidamente que las capas superiores e inferiores, formando un hueco ahuecado en el afloramiento. Todas las capas están inclinadas moderadamente hacia la derecha. Un geólogo está mirando el afloramiento, y proporciona una sensación de escala.
Capa de bentonita del Ordovícico tardío entre capas de piedra caliza en el Valle & Ridge province of northern Virginia.

También se conservan capas de ceniza, presumiblemente procedentes del arco de isla volcánica que se aproxima. Estas capas de ceniza se presentan hoy en un material arcilloso amarillento y desmenuzable llamado bentonita, pero incluyen circones que se pueden datar y que ayudan a limitar la edad de los estratos sedimentarios por encima y por debajo de las bentonitas. Dos extensos lechos de bentonita, llamados bentonita Deicke (457 Ma) y bentonita Millbrig (454 Ma), se encuentran en una vasta franja de los Apalaches y el Medio Oeste. Se pueden correlacionar desde el sur de Minnesota y Texas hasta Alabama y Georgia hasta el norte del estado de Nueva York.

Molaza de Taconia

Una vez que la cuenca del flysch se llenó, los ríos que drenaban el cinturón montañoso de Taconia se extendieron a través del flysch, llegando hacia el oeste hacia el mar epeírico de Tippecanoe. A medida que fluían, transportaban sedimentos. El sedimento se acumuló en canales fluviales y depósitos de llanuras inundables. En la región del Atlántico Medio, estos ocurren principalmente en la Formación Juniata.

 Sección de dibujos animados que muestra el desarrollo de la Cuña Clástica de Queenston al oeste del cinturón de montaña taconiano. La molaza es más gruesa y gruesa cerca del cinturón montañoso al este, y se adelgaza y fina al oeste.
La Cuña Clástica de Queenston se depositó al oeste del cinturón montañoso de Taconia. La molaza es más gruesa y gruesa cerca del cinturón montañoso al este, y se adelgaza y fina al oeste.

Aquí hay una vista de calle de Google Maps de una de esas exposiciones:

Fíjate en el borde del canal lleno de arenisca que sobresale de la hierba en el lado derecho de la pantalla, como media cara sonriente. Hay media docena de capas de arenisca roja/esquisto a su izquierda. Un poco más a la izquierda, se puede ver solo pizarra roja (sin arenisca). Esta es una pequeña instantánea de la relación entre un río y su llanura aluvial. El río es la piedra arenisca del canal con forma de cara sonriente, y la pizarra roja representa su llanura inundable. La zona de transición con los muchos pequeños pareados de arenisca/esquisto se interpretan como depósitos de grietas, lugares donde el río desbordó sus orillas en una inundación, y se derramó sobre su propio dique natural.

La Formación Juniata es parte de un depósito arqueado más masivo de depósitos terrestres, llamado Cuña Clástica de Queenston. Algunos geólogos lo denominan el «Delta de Queenston», aunque eso probablemente no sea literalmente exacto. Probablemente se parecía más a una llanura aluvial alimentada por muchos ríos que drenaban el cinturón montañoso de Taconia. En la vista de mapa, tiene una gran forma de abanico, pero en la sección transversal, el nombre «cuña» tiene más sentido: es más gruesa (y más gruesa) en el este, y luego se adelgaza sistemáticamente hacia el oeste, pellizcándose hasta el borde de una pluma en Michigan.

Se calcula que la Cuña Clástica de Queenston es aproximadamente la mitad del sedimento que se desprendió de las Montañas Taconianas (con la otra mitad saliendo al este del cinturón de montañas, hacia el Jápeto). Si esto es correcto, se puede hacer una estimación del volumen de las montañas: 600,000 km cúbicos de roca. Dado que conocemos la anchura del cinturón metamórfico (las «raíces» de las montañas, como se describe en la sección anterior), esto permite convertir nuestra estimación de volumen en una interpretación de la altura. Al igual que con las estimaciones de presiones metamórficas, este cálculo sugiere picos taconianos del orden de los 4000 m de altura.

Después de que las Montañas Taconianas se desgastaron, en el Silúrico, las condiciones volvieron a la sedimentación pasiva del margen, y se estableció una nueva capa de carbonato en el Silúrico y en el Devónico. Este fue un aplazamiento temporal de las condiciones de margen activo, que se reanudaría con la Orogenia Acadiana en el Devónico medio y tardío.

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Para una mirada detallada a los sedimentos despojarse de la Taconian de montaña de la correa, consulte el Massanutten Synclinorium VFE.

Conclusión

Múltiples líneas de evidencia apuntan a la acreción de un arco de isla volcánica con (lo que es hoy) América del Norte ancestral oriental durante el período ordovícico tardío de tiempo geológico (aproximadamente 460 Ma en la región del Atlántico Medio). Esta colisión tectónica, llamada Orogenia Tacónica, resultó en un extenso cinturón metamórfico que marcaba las raíces de una cadena montañosa de miles de kilómetros de largo. Al ser desgastadas por la erosión, estas antiguas montañas arrojan grandes cantidades de sedimento, que se acumulan en las cuencas vecinas de baja altitud (tanto marinas como terrestres).

* ¿Qué hay en un nombre?

La Orogenia Tacónica también es llamada «la Orogenia Tacónica» por suficientes geólogos que probablemente valga la pena explorar los diferentes nombres aquí. Los autores de este texto creen que «Taconiano» es el mejor término, y que «Tacónico» es engañoso. Expliquemos brevemente por qué

Las Montañas Taconic son una cadena montañosa pequeña y moderna en el norte del estado de Nueva York que se encuentra al este de Albany, en la frontera con Massachusetts, cerca de la esquina suroeste de Vermont:

El trabajo fundamental para comprender la construcción de montañas del Ordovícico se completó por primera vez en estas montañas (modernas), y por lo tanto los puntos de referencia locales proporcionaron el nombre para el episodio orogénico. Sin embargo, y este es el punto clave, toda la cadena montañosa del Ordovícico no se limitaba al área de las montañas Tacónicas modernas. En cambio, las antiguas montañas se extendían desde Terranova en el este de Canadá hasta Alabama.

No solo las antiguas Montañas Tacónicas eran mucho más largas que las modernas Montañas Tacónicas, sino que también eran más altas. El pico más alto de la Cordillera Taconic hoy en día tiene solo unos 600 metros de altura. En contraste, las estimaciones de minerales metamórficos formados durante la Orogenia Tacónica sugieren que los picos de la Cordillera Tacónica de edad Ordovícica deben haber sido mucho más altos. Las presiones metamórficas máximas de 1,5 GPa implican algo del orden de 20 km de material de la corteza suprayacente. En otras palabras, las montañas Taconianas habrían sido una cordillera de escala alpina. En los Alpes modernos, el pico más alto tiene más de 4000 metros de altura.

Esas antiguas montañas se han ido, erosionadas con el tiempo geológico. Podemos observar sus raíces erosionadas, y podemos observar el sedimento que resultó de esa erosión, pero las propias montañas como características topográficas han desaparecido hace mucho tiempo. Esa gama antigua merece su propio nombre, y ese nombre debe ser distinto del nombre que se aplica a la gama moderna. Si la cordillera moderna son las Montañas Tacónicas, entonces las montañas ordovícicas necesitan un nombre diferente: Taconiano.

Resumamos con una rápida comparación y contraste: Las montañas Taconianas eran una característica del paisaje antiguo, de miles de kilómetros de largo, con picos que probablemente alguna vez superaron los 4000 m de altura,y ahora están completamente erosionados. Las montañas Tacónicas son una característica del paisaje moderno, de unos 20 kilómetros de largo, con una elevación máxima de solo 400 m, y las montañas aún no están completamente erosionadas.

Las Montañas Tacónicas son donde se describió por primera vez la Orogenia Tacónica, pero no debemos confundir la cordillera moderna con su poderosa predecesora de edad ordovícica. Muy diferentes en edad, altura y extensión, merecen diferentes nombres.

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