地質時代のオルドビス紀後期には、沈み込みが火山島の弧と祖先の北アメリカ(Laurentia)を一緒に引っ張った。 その結果、大量の侵食された堆積物を生産する広範な山のベルトが生まれました。 結果として得られた堆積岩と、山帯の根に形成された変成岩と火成岩の両方が、今日の地球科学者によって、タコニアン(”タコニック”*)造山運動として知られている造山運動のこのエピソードを調べるために使用されている。

地質時代のオルドビス紀後期に出現した地球。 先祖の北アメリカ(”Laurentia”)を見つけ、その南端に沿って山のベルトに注意してください。 これはタコニア山脈のベルトです。 この動的可視化は、C.R.ScoteseのPALEOMAPプロジェクトによる地殻変動および古地理地図を使用してIan Websterによって作成され、許可を得てここに埋め込まれています。 それをつかむと、それを周りにスピン! ズームインとズームアウト! 探検!

テクトニックコンテキスト

写真は、粗い粒の、主に明るい色のメタ深成岩で、強い垂直方向の葉状を示しています。 四分の一(コイン)は、スケール感を提供します。
メリーランド州セシル郡の港鉱床トナライトは、古典的なタコニア岩である。 それは515Ma(ジルコンのU/Pb)のマグマの結晶化の年齢および490-480Ma(黒雲母のRb/Sr)の変成の年齢を有する。 それは、タコニア火山島弧の火山の1つの下のマグマ室の中で沖合で形成され、その弧がタコニア造山運動の間に先祖の北アメリカと衝突したときに変成されました。

タコニア造山運動の原因は、2つの構造プレート間の衝突であった:祖先の北アメリカプレートの大陸前縁と、もう1つの海洋親和性のプレート、今は亡 海洋プレートはイアペトゥス海を覆っていたプレートの一つであり、祖先の北アメリカプレートに向かって移動すると、北アメリカプレートの一部であった海洋リソスフェアが沈み込み、海洋リソスフェアの最上位のプレートの下に沈み込んだ。 これは、結果として、イアペトゥス海の中央部にある火山島の弧を生じました。

造山運動の文脈の一部は祖先の北アメリカ大陸にあり、一部は火山島弧にあります。 その島の弧で形成された岩は、祖先の北アメリカに向かって旅し、造山運動の間に大陸に降着しました。 同位体年代は、この二つの部分の歴史を反映しています:アーク内のマグマからの初期結晶化、および造山学からの後の変成年代。 変成した花こう岩であるポート鉱床トナライトは、良い例を提供します。 タコニア造山運動の前には、それはまだ変態していませんでした:火山の下で、年に数cmで移動し、Laurentian大陸斜面に近づいているだけの花崗岩でした。

タコニア造山運動以前の状況を示す漫画で、祖先の北米プレートの前縁に海洋リソスフェアが沈み込み、オーバーライドする海洋プレートの下にある。 結果として生じる火山島の弧は、沈み込みが始まる海溝で形成される付加的なくさびとともに、ますます近くに引き込まれます。 北アメリカのマージンは、epeiric海で形成されている(浅水炭酸塩を含む)として、まだ水平堆積層を示しています。
タコニア造山運動につながる地殻変動の状況: 祖先の北アメリカプレートの海洋縁の沈み込みは、火山島の弧をもたらし、イアペタンの海底と深海の堆積物の付加的なくさびを構築しました。
石灰岩の中の方解石の小さな球であるooidsを示す写真。 四分の一(コイン)は、スケール感を提供します。 Ooidsは砂の大きさです。
ヴァージニア州シェナンドー郡の前タコニアン-カンブリア紀のコノコチェーグ層からのOoids。

造山運動以前は、祖先の北アメリカの端は受動的なマージン設定でした: それは大陸の端であったが、プレートの端ではなかった。 カンブリア紀とオルドビス紀を通って、近くのどこにも地殻活動はなく、非常に長い間存在していなかった。 エペイリック海の下に沈んで、それはバハマのような炭酸塩バンクの設定で石灰岩とドロストーンの堆積のサイトでした。 Ooidsやstromatolitesのような一次堆積構造は浅い水深を証する。 粘土やシルトなどの砕屑物の割合はかなり低かった。 この時期から豊富な化石石灰岩が豊富にあり、腕足類、bryzoans、および他の一般的な古生代のフィルターフィーダーでいっぱいであり、きれいな水を示しています:過剰な流出と沈降の欠如。

しかし、長い間ではありません…

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山の根

タコニア山脈自体は古くなっているので、造山運動を二つの異なる視点から考えることができます:(1)山の侵食された根のものと、(2)山から侵食された堆積物を受けた堆積盆地”隣”のもの。

まず、バージニア州、メリーランド州、ワシントンD.C.のピエモンテ地質州にある山の根を調べてみましょう。、ペンシルベニア州、ニュージャージー州、およびニューヨークだけでなく、ニューイングランドTKTKTKTKの盛り合わせの州。 問題の岩は、イアペトゥス海とタコニア火山島の弧の粉砕された、調理された遺跡です。

軽く変成したメタturbiditesの傾斜したベッドを示す写真。 いくつかの石英の静脈も存在する。 小型のナイフはスケールの感覚を提供する:等級別にされたベッドは厚さ約20cmである。
メリーランド州ポトマック近郊のMather Gorge Formation metagraywackで傾斜したベッドを残した。

ピエモンテ州の岩石は、グリーンシスト相から部分的な融解まで、さまざまな程度に変態しています。 それらの原石は玄武岩と斑岩(海洋地殻)から泥岩、グレイワッケ、石灰岩(海洋堆積物)、火山島弧の火山岩(侵入性と流出性の両方、苦鉄質と珪長質の両方)の範囲である。 いくつかのケースでは、その後の変成再結晶は、火山と堆積の両方の一次構造がまだ保存されていることを十分に軽いタッチを持っていました。 Mather Gorge層のmeta-graywacke層の傾斜層は、海洋過程を具体的に語る一次堆積構造の良い例です。 これらの傾斜層は,イアペトゥス海の濁り流による砕屑物の深い海底堆積物から形成された。

ミグマタイトの1m×2mの露頭の写真で、引き伸ばされた暗いマトリックスの中にピンクがかった花崗岩のかすかな塊を示しています。 四分の一(コイン)は、スケールの感覚として機能します。
メリーランド州ポトマック近郊のチェサピーク&オハイオ運河国立歴史公園で露出したミグマタイト。

これらの岩石の変成年代(K/Ar、Ar/Ar、Rb/Sr法)と、部分融解によって生成されたミグマタイトの結晶化年代(U/Pb)を見ることによって、タコニアン造山運動の時期を推定することができる。 どちらの場合も、返される答えは〜460Ma、後期オルドビス紀の年齢です。 ピエモンテ州には、オッククアン花崗岩、ジョージタウン貫入スイート、ケンジントントントナライトなどの長石火成岩の多くのプルトンがあり、これらはすべて474から450Maの同位体年代をもたらす。

バージニア州オレンジ郡からのミグマタイトのサンプルのこのギガピクセルのパノラマを探索し、斑点のある花崗岩のポケットを検索します。 これらの”ロイコソーム”は、そうでなければ片岩であるこの岩の以前に溶融した部分を表しています。 同様の部分的な融解は、ヒマラヤ山脈のような活発な現代の山のベルトの下で今日起こっています。

写真は6つの折り畳まれた層を示しています:3片岩層(旧泥)と3metagraywacke層(旧metagraywacke)。 それらはすべて大きな"V"字型の折り目に曲がっています。 ペニー(コイン)は、スケール感を提供します。
折られた変成混濁岩:交互片岩&メタグレワッケ層(旧シェール&グレイワッケ)はタコニアン造山運動によって折られた。 チェサピークの露頭&オハイオ運河国立歴史公園、ポトマック、メリーランド州の近く。

は、ピエモンテ地方の造山運動のもう一つの主要な特徴であった。 タコニア火山島の弧が先祖の北アメリカとドッキングし、その間に捕獲されたイアペタン堆積物を圧縮するにつれて、一次構造は折り目によって歪められ、断層によって破壊された。

ニューイングランドでは、海洋リソスフェアとその上にある深海堆積物の両方を含むイアペトゥスの海底岩が大陸岩の上に上方に移動し、西に5o kmの距離で移動した。 大きな推力障害は、この相対運動を可能にした。 今日、この断層の痕跡は、最初にそれを説明した地質学者の後に”キャメロンの線”と呼ばれています。 オーバースラスト岩の孤立したクリッペンはタコニック山脈の名を冠した地域に残っているが、断層の痕跡はニューイングランドやニューヨーク市のダウンタウンを通っても走っている。

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堆積物の署名

山が上がると、それらは侵食されます。 山の侵食は砕屑物の堆積物を生成し、その多くが生成されます。 これはオンサイトで蓄積されませんが(つまり、 周辺の堆積盆地は、地質学的な時間を通してこの堆積物を受け取り、保存することができるほど十分に低地である可能性があります。 地質学者が変成岩や花こう岩の熱的または構造的起源を理解するずっと前に、造山運動はそれらの砕屑性堆積物の特徴から知られていた。 砂利、砂、泥は魔法のように存在するだけでなく、結局のところ、彼らは源を必要とします。 層序的な順序で現れる大量の砕屑物堆積物は、侵食されるべき近くの山岳岩がたくさんあったに違いないことを意味する。

得られた砕屑物(私の学生はそれを”山のふけ”と呼ぶのが好きです)は、高山の地質学者が”flysch”と呼ぶ深い海洋turbiditeパッケージと、”molasse”と呼ばれる陸生の赤いベッド「これらのヨーロッパの用語は現代アメリカでは流行していませんが、タコニア造山運動の堆積物の特徴を非常にうまく要約しています。 Taconian flyschとTaconian molasseの両方が、谷&Ridge provinceの堆積岩の層序列にあります。

Taconian Flysch

時間をかけて暗くなって、5つの岩の単位のシーケンスを示す写真。 左の最も古いものはきれいな明るい灰色です。 一番若いのは、右の、濃い灰色です。
後期オルドビス紀の過程で、明るい色の浅い石灰岩は、ますます暗い深海の石灰岩と頁岩に道を譲りました。

オルドビス紀の終わりが近づくにつれて、前造山運動の石灰岩はより汚れて汚れます。 彼らの増加した粘土とシルトの含有量は、森林火災の前の煙の匂いのように、来るべき砕屑性の猛攻撃の最初の兆候と見られています。 時間が経つにつれて、層序列を通って上がると、これらの受動的なマージン炭酸塩は、石灰質の頁岩に道を譲り、その後、方解石のない砕屑性の頁岩、最終的に頁岩とinterbedded graywacke turbiditesに道を譲る。 この”汚れた上向きの”パターンの解釈は、タコニア山脈の接近と隆起の増加であり、それが大きくなるほど堆積物をより多く流している。 これは、タコニア山脈の造山運動(および侵食)の海洋堆積物の記録でflysch。

祖先の北アメリカの端が下方に曲がるにつれて、若いタコニア山脈ベルトに隣接する堆積盆地の深化を示す漫画の断面。 濁りの流れはこの深められた洗面器に流れる。
若いタコニア山脈帯に隣接する堆積盆地の深化は、祖先の北アメリカ大陸の端が下方に屈曲するにつれて達成された。 濁りの流れは頁岩およびgraywackeを沈殿させるこの深められた洗面器に流れた: タコニア語の”flysch。”

これらの濁りの流れの記録は頁岩の層によって区切られるgraywackeの一連の等級別にされたベッドである。 これらのBoumaシーケンスは、海底雪崩の後に海底雪崩について話す独特の深海堆積シーケンスであり、膨大な量の砂と泥を海洋深部に届けます:

ここにBoumaシーケ:

タコニア前の浅水炭酸塩からタコニア中の深水タービダイトへの移行は,水がより深くなったことを示唆している。 ここでは、タコニア弧とその付加くさびが先祖の北アメリカの端に地殻が荷重され、この余分な重さの下で地殻が下方に垂れ下がって、隣の堆積盆地を深化させたという地殻の屈曲の役割があったかもしれない。

バレー&リッジ州の中部大西洋地域では、フルオンflyschを示す主要な地質単位はMartinsburg Formationです。 Martinsburg層の化石は、生層序学的および古生態学的観点の両方から造山運動のタイミングを制約することを可能にする。 オルドビス紀の石灰岩のプラットフォームの堆積物が汚れ、より多くの粘土が豊富になるにつれて、浅い水フィルターフィーダーは、泥や深い条件に適した種に置き換わります。 ここでは、より深い水の動物相を示す二つの例、グラプトライトを示すものと腕足類、クリノイド、およびノーチロイドを示すものがあります。:

石灰岩層の間のベントナイト(標識)の露頭を示す写真。 ベントナイトは黄色がかった黄褐色で、非常にもろいです。 それは露頭に凹んだ中空を作り、それの上と下の層よりも急速に侵食されています。 レイヤーはすべて適度に右に傾いています。 地質学者は露頭を見て、スケールの感覚を提供しています。
北バージニア州の谷&リッジ州の石灰岩層の間の後期オルドビス紀ベントナイト層。

灰の層も保存されており、おそらく接近している火山島の弧に供給されています。 これらの灰の層はベントナイトと呼ばれる黄色がかった、もろい粘土材料に今日天気が、日付を記入することができるジルコンを含み、それはベントナイトの上と下の堆積層の年齢を制約するのに役立ちます。 アパラチアと中西部の広大な帯状地域には、デイケ・ベントナイト(457Ma)とミルブリッグ・ベントナイト(454Ma)と名付けられた2つの広範なベントナイト層が見られる。 それらは、ミネソタ州南部とテキサス州からアラバマ州とジョージア州、ニューヨーク州北部までのすべての方法を相関させることができます。

Taconian Molasse

flysch盆地が一杯になると、Taconian山脈帯を排水する川がflyschを横切って伸び、tippecanoe epeiric海に向かって西に達しました。 彼らが流れたとき、彼らは堆積物を輸送した。 河道や氾濫原の堆積物に堆積した堆積物。 中部大西洋地域では、これらは主にJuniata層で発生する。

漫画の断面は、タコニア山脈ベルトの西のクイーンズストン砕屑くさびの開発を示しています。 Molasseは東の山のベルトの近くで最も厚く、最も粗く、西に薄く、罰金である。
クイーンズストン砕屑岩はタコニア山帯の西に堆積した。 Molasseは東の山のベルトの近くで最も厚く、最も粗く、西に薄く、罰金である。

ここでは、そのような露出のGoogleマップのストリートビューです:

半分のスマイリーフェイスのように、画面の右側にある草から突き上げる砂岩で満たされたチャネルのエッジに注意してください。 その左側には半ダースの赤い砂岩/頁岩の層があります。 さらに少し左に、あなただけの赤い頁岩(砂岩なし)を見ることができます。 これは、川とその氾濫原との関係の小さなスナップショットです。 川は笑顔の形をしたチャネル砂岩であり、赤い頁岩はその氾濫原を表しています。 多くの小さな砂岩/シェールカプレットを持つ移行ゾーンは、クレバススプレイ鉱床、川が洪水でその銀行をあふれ、独自の自然堤防の上にこぼれた場所と解釈されています。

ジュニアータ層は、クイーンズストン砕屑岩と呼ばれる、より巨大な陸生堆積物の弧状堆積物の一部である。 地質学者の中には、「Queenston Delta」をダブしている人もいますが、それはおそらく文字通り正確ではありません。 それはおそらくタコニア山帯を排水する多くの川によって供給された沖積平野のようなものでした。 マップビューでは、それは大きな扇のような形をしていますが、断面では、名前”ウェッジ”は、より理にかなっています:それは東で最も厚く(そして最も粗い)だ

クイーンズストン砕屑岩のくさびは、タコニア山脈から流出した堆積物の約半分であると考えられている(残りの半分は山帯の東からイアペトゥスに入った)。 これが正しければ、山の体積の推定値を作ることができます:600,000立方kmの岩。 私たちは変成帯の幅(前のセクションで概説したように、山の”根”)を知っているので、これは私たちの体積推定値を高さの解釈に変換することができま 変成圧からの推定値と同様に、この計算は高さ4000mのオーダーのタコニアのピークを示唆している。

タコニア山脈が摩耗した後、シルル紀では条件が受動的な縁の沈降に戻り、シルル紀とデボン紀に新しい炭酸塩の層が敷設された。 これは活動的なマージン条件からの一時的な猶予であり、デボン紀中期から後期のアカディア造山運動で再開された。

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タコニア山帯から流出した堆積物の詳細については、Massanutten Synclinorium VFEを参照してください。

結論

複数の証拠は、地質時代の後期オルドビス紀(中部大西洋地域では約460Ma)の間に、(今日の)東の祖先の北アメリカとの火山島弧の降着を指し示す。 タコニア造山運動と呼ばれるこの構造的衝突は、数千kmの長さの山の鎖の根を示す広範な変成帯をもたらした。 彼らは侵食によって磨耗したように、これらの古代の山々は、隣接する低地の盆地(海洋と陸上の両方)に蓄積された堆積物の膨大な量を、流しました。

*名前の中には何がありますか?

タコニア造山運動は、地質学者によって”タコニア造山運動”とも呼ばれており、ここではさまざまな名前を探索する価値があるでしょう。 このテキストの著者は、”Taconian”がより良い用語であり、”Taconic”が誤解を招くと信じています。 理由を簡単に説明しましょう…

タコニック山脈はニューヨーク州北部の小さな近代的な山脈であり、オールバニの東、マサチューセッツ州との国境に位置し、バーモント州の南西角に近い。:

オルドビス紀の造山運動を理解するための基礎的な作業は、これらの(現代の)山で最初に完了したため、地元のランドマークは造山運動のエピソードの名を提供した。 しかし、これが重要なポイントです—オルドビス紀からの山のチェーン全体は、現代のタコニック山脈の領域に限定されていませんでした。 代わりに、古代の山々はカナダ東部のニューファンドランドからアラバマまでずっと広がっていました。

古代のタコニア山脈は、現代のタコニア山脈よりもはるかに長い範囲であっただけでなく、彼らも背が高かった。 今日のタコニック山脈の最高峰は約600メートルの高さしかありません。 対照的に、タコニア造山運動の間に形成された変成鉱物からの推定値は、オルドビス紀のタコニア山脈のピークがはるかに高かったはずであることを示唆している。 1.5GPaのピーク変成圧は、上にある地殻物質の20kmのオーダーで何かを意味します。 タコニア山脈は、言い換えれば、高山規模の範囲であったでしょう。 現代のアルプスでは、最高峰は4000メートル以上の高さです。

それらの古代の山は、地質学的な時間の間に侵食され、今はなくなっています。 侵食された根を観察することができ、その侵食に起因する堆積物を観察することができますが、地形としての山自体は古くなっています。 その古代の範囲はそれ自身の名前に値する、そしてその名前は現代の範囲に適用される名前とは区別されるべきです。 現代の範囲がタコニック山脈である場合、オルドビス山脈は別の名前を必要とします:タコニアン。

のは、簡単な比較とコントラストで要約してみましょう: タコニア山脈は古代の風景の特徴であり、数千キロメートルの長さで、かつては標高4000メートルを超えていた可能性が高いピークがあり、現在は完全に侵食されています。 タコニック山脈は、長さ約20キロメートル、最大標高はわずか400メートルの近代的な風景の特徴であり、山はまだ完全に侵食されていません。

タコニア山脈はタコニア造山運動が最初に記述された場所ですが、穏やかな現代の山脈をその強大なオルドビス紀の前身と混同してはいけません。 年齢、身長、および範囲が非常に異なって、彼らは異なる名前に値する。

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