in de late Ordovicische periode van geologische tijd trok subductie een vulkanische eilandboog en voorouderlijk Noord-Amerika (Laurentia) samen. Het resultaat was een uitgestrekte berggordel die een grote hoeveelheid geërodeerde sedimenten produceerde. Zowel de resulterende sedimentaire rotsen als de metamorfe en stollingsgesteenten die gevormd zijn aan de wortels van de berggordel worden vandaag de dag door geoscientisten gebruikt om deze episode van bergbouw te onderzoeken, bekend als de Taconische (“Taconische”*) orogenese.

aarde zoals het in de late Ordovicische periode van geologische tijd verscheen. Zoek voorouderlijk Noord-Amerika (“Laurentia”) en let op de berggordel langs de zuidelijke rand. Dit is de Taconian berggordel. Deze dynamische visualisatie is gemaakt door Ian Webster met behulp van tektonische en paleogeografische kaarten door C. R. Scotese ‘ s PALEOMAP Project, en is hier ingebed met toestemming. Pak het en draai het rond! Zoom in en uit! Verken!

tektonische context

Foto van een grofkorrelig, meestal lichtgekleurd meta-plutonisch gesteente, met een sterke verticale bladvorming. Een kwart (munt) geeft een gevoel van schaal.De Tonaliet van Cecil County, Maryland, is een klassieke Taconische rots. Het heeft een magmatische kristallisatietijd van 515 Ma (U / Pb in zirkoon) en een metamorfe leeftijd van 490-480 Ma (RB/SR in biotiet). Het vormde zich voor de kust, in een magmakamer onder een van de vulkanen van de taconische vulkaaneiland boog, en werd metamorfoseerd toen die boog botste met voorouderlijk Noord-Amerika tijdens de Taconische orogenese.

de oorzaak van de Taconische orogenese was een botsing tussen twee tektonische platen: de voorouderlijke Noord-Amerikaanse Plaat ‘ s continentale leading edge, en een andere plaat van oceanische affiniteit, nu overleden. De oceanische plaat was een van de platen die de Iapetus Oceaan vloerde, en toen hij naar de voorouderlijke Noord-Amerikaanse plaat bewoog, subduceerde de oceanische lithosfeer die deel uitmaakte van de Noord-Amerikaanse plaat, naar beneden en onder de overheersende plaat van de oceanische lithosfeer. Dit resulteerde in een vulkanische eiland boog, in het midden van de Iapetus Oceaan.

een deel van de context van de orogenese ligt daarom op het voorouderlijke Noord-Amerikaanse continent, en een deel ligt buiten in de vulkanische eiland arc. De rotsen die zich op dat eiland vormden, trokken naar het voorouderlijke Noord-Amerika … en kwamen aan op het continent tijdens de orogenese. Isotopische tijdperken weerspiegelen deze tweedelige geschiedenis: een eerste kristallisatie uit magma in de boog, en een latere metamorfe tijd uit de orogenese. De Port Deposit Tonalite, een metamorfose granitoïde, is daar een mooi voorbeeld van. Voorafgaand aan de Taconische orogenese, was het nog niet metamorfose: slechts een granitoïde, onder een vulkaan, bewegen langs een paar cm per jaar, steeds dichter bij de laurentiaanse continentale helling.

Cartoon die de situatie voor de Taconische orogenese laat zien, met subductie van de oceanische lithosfeer op de voorrand van de voorouderlijke Noord-Amerikaanse plaat onder een overheersende oceanische plaat. De resulterende vulkanische eilandboog komt steeds dichterbij, met een accretionaire wig vormen bij de Geul waar subductie begint. De rand van Noord-Amerika toont nog horizontale sedimentaire lagen (inclusief carbonaten in ondiep water) die in een epeirische zee zijn gevormd.
de tektonische situatie die zou leiden tot de Taconische orogenese: subductie van de oceanische rand van de voorouderlijke Noord-Amerikaanse plaat resulteerde in een vulkanische eilandboog die steeds dichterbij kwam, het opbouwen van een accretionaire wig van iapetaanse oceaanbodem en diepwatersedimenten.
foto met oïden, kleine bolletjes calciet, in een kalksteen. Een kwart (munt) geeft een gevoel van schaal. De ooids zijn zandgroot.
Ooids from the pre-Taconian Cambrian-aged Conococheague Formation, Shenandoah County, Virginia.

vóór de orogenese was de rand van voorouderlijk Noord-Amerika een passieve marge setting: het was de rand van het continent, maar niet de rand van de plaat. Door het Cambrium en tot ver in het Ordovicium, was er geen tektonische activiteit ergens in de buurt, en er was niet voor een zeer lange tijd. Ondergedompeld onder een epeirische zee, was het de plaats van kalksteen en dolostone afzetting in een Bahama-achtige carbonaatbank setting. Primaire sedimentaire structuren zoals ooïden en stromatolieten getuigen van ondiepe waterdiepten. Het aandeel van clastic detritus zoals klei en slib was vrij laag. Er zijn overvloedige fossielhoudende kalkstenen uit deze tijd vol met brachiopoden, bryzoën en andere veel voorkomende Paleozoïsche filtervoeders, wat wijst op schoon water: een gebrek aan overmatige afvoer en sedimentatie.

maar niet lang…

heb ik het?

Quiz starten

Vraag

uw antwoord:

Correct antwoord:

de wortels van de bergen

aangezien het Taconische gebergte zelf al lang verdwenen is, kunnen we de orogenese vanuit twee verschillende perspectieven bekijken: (1) die van de uitgesleten wortels van de bergen, en (2) die van de sedimentaire bekkens “naast de deur”, die afgesleten sediment kregen dat geërodeerd werd uit de bergen.

laten we eerst de wortels van de bergen onderzoeken, die kunnen worden gevonden in de Piedmont geologic province Of Virginia, Maryland, Washington, D. C., Pennsylvania, New Jersey, en New York, evenals diverse provincies in New England TKTKTKTK. De rotsen in kwestie zijn de verbrijzelde, gekookte resten van de Iapetus Oceaan en de Taconische vulkanische eiland arc.

Foto van een gradatiebed in licht metamorfoseerde meta-troebidieten. Sommige kwarts aderen zijn ook aanwezig. Een zakmes zorgt voor een gevoel van schaal: het gegradeerde bed is ongeveer 20 cm dik.Relict graded bed in Mather Gorge Formation metagraywacke, nabij Potomac, Maryland.

het gesteente van Piëmont is in verschillende mate metamorfoseerd, van greenschist facies tot gedeeltelijk smelten. Hun protolieten variëren van basalt en gabbro (oceanische korst) tot mudstone, graywacke en kalksteen (oceanische sedimenten), evenals de vulkanische rotsen van het vulkanische eiland arc (zowel opdringerig en extrusief, zowel mafic en felsic). In sommige gevallen had de daaropvolgende metamorfe herkristallisatie een licht genoeg aanraking dat primaire structuren nog steeds bewaard blijven, zowel vulkanisch als sedimentair. Graded bedden in meta-graywacke van de Mather Gorge Formation zijn een mooi voorbeeld van een primaire sedimentaire structuur die specifiek spreekt van oceanische processen. Deze gegradueerde bedden werden gevormd uit diepe onderzeese afzetting van clastisch sediment door troebelheidstromingen in de Iapetus Oceaan.

Foto van een ~ 1m bij 2m uitsteeksel van migmatiet, met kleine blobs van roze graniet te midden van een uitgerekte donkere matrix. Een kwart (munt) dient als een gevoel van schaal.
Migmatiet blootgesteld in Chesapeake & Ohio Canal National Historical Park, nabij Potomac, Maryland.

we kunnen de timing van de Taconische orogenese schatten door te kijken naar metamorfe leeftijden voor deze gesteenten (K/Ar, Ar/Ar, en Rb/Sr methoden), evenals kristallisatietijdperken voor de migmatieten geproduceerd door partieel smelten (U/Pb). In beide gevallen is het antwoord ~460 Ma, een late Ordoviciumtijd. De Piemonte is ook de thuisbasis van vele plutons van felsische stollingsgesteente zoals het Occoquan graniet, de Georgetown Intrusive Suite, en de Kensington Tonalite, en deze allemaal ook isotopische leeftijden in de 474 tot 450 Ma bereik.

verken dit gigapixel panorama van een monster van migmatiet uit Orange County, Virginia, en zoek naar zakken gespikkeld graniet. Deze “leucosomen” vertegenwoordigen het voorheen gesmolten deel van dit gesteente, dat anders een schist is. Soortgelijke gedeeltelijke smelting vindt vandaag plaats onder actieve moderne berggordels zoals de Himalaya.

foto met 6 gevouwen lagen: 3 schist-lagen (voormalige modder) en 3 metagraywacke-lagen (voormalige metagraywacke). ze zijn allemaal gebogen in een grote "V" - vormige vouw. Een cent (munt) geeft een gevoel van schaal.
gevouwen metamorfose turbidieten: afwisselend schist & metagraywacke lagen (voormalige schalie & graywacke) werden gevouwen door taconian mountain-building. Outcrop in Chesapeake & Ohio Canal National Historical Park, nabij Potomac, Maryland.

deformatie was een ander belangrijk kenmerk van de bergbouw in de regio Piemonte. Primaire structuren werden vervormd door plooien en verstoord door fouten toen het vulkanische eiland Taconian aangemeerd lag met het voorouderlijke Noord-Amerika, waardoor de iapetan sedimenten die ertussen zaten, werden gecomprimeerd.

in New England bewogen Iapetus seafloerrotsen, waaronder zowel de oceanische lithosfeer als de bovenliggende sedimentaire afzettingen in diepwater, opwaarts naar continentale rotsen, en westwaarts over een afstand van ongeveer 5o km. Een grote stuwkrachtfout maakte deze relatieve beweging mogelijk. Vandaag de dag wordt het spoor van deze breuk “Cameron’ s lijn” genoemd, naar de geoloog die het voor het eerst beschreef. Geïsoleerde klippen van de overtrouw rotsen blijven in de gelijknamige regio van de Taconic Mountains, maar het spoor van de breuk loopt ook door New England en zelfs door het centrum van New York City.

heb ik het ontvangen?

Start Quiz

Vraag

Uw antwoord:

Juiste antwoord:

De sedimentaire handtekening

Wanneer de bergen zijn opgevoed, ze tasten. De erosie van de bergen produceert clastisch sediment, en veel daarvan. Hoewel dit niet accumuleert op locatie (d.w.z., bovenop de berggordel), kunnen naburige sedimentaire bekkens voldoende laagliggend zijn dat ze dit sediment door geologische tijd kunnen ontvangen en behouden. Lang voordat geologen de thermische of tektonische oorsprong van metamorfe rotsen en granieten begrepen, waren orogenieën bekend van hun clastische sedimentaire signatuur. Grind, zand en modder ontstaan immers niet zomaar op magische wijze – ze hebben een bron nodig. Een grote hoeveelheid clastisch sediment in een stratigrafische sequentie impliceert dat er veel nabijgelegen bergachtig gesteente moet zijn geërodeerd.

het resulterende clastisch sediment (mijn leerlingen noemen het graag “bergroos”) komt in twee essentiële variëteiten: een diep marine troebel pakket dat Alpine geologen “flysch” noemen, en een terrestrisch rood bed pakket genaamd “molasse.”Hoewel deze Europese termen een beetje uit de mode zijn in het moderne Amerika, vatten ze heel mooi de sedimentaire signatuur van de Taconische orogenese samen. We vinden zowel de taconische flysch als de Taconische molasse in de stratigrafische sequentie van sedimentaire rotsen in de provincie Ridge.

Taconian Flysch

een foto die een reeks van 5 rotseenheden laat zien, die door de tijd donkerder van kleur worden. De oudste links zijn een schoon lichtgrijs. De jongste, rechts, zijn donkergrijs.
in de loop van het late Ordovicium maakten lichtgekleurde ondiepe kalkstenen plaats voor steeds donkerdere diepwaterkalksteen en leisteen.

de pre-orogenese kalksteen wordt steeds vuiler naarmate het einde van het Ordovicium nadert. Hun verhoogde klei – en slibgehalte wordt gezien als de eerste indicatie van de komende clastic aanval, als een vleugje rook voor een bosbrand. Na verloop van tijd, die door de stratigrafische sequentie omhoog gaan, maken deze passieve randcarbonaten plaats voor kalkachtige leisteen en vervolgens voor clastische leisteen zonder calciet, en uiteindelijk voor turbidieten van graywacke die met leisteen zijn vermengd. De interpretatie voor dit” vuil opwaarts ” patroon is de toenemende nabijheid en prominentie van het Taconische gebergte, het afstoten van meer en meer sediment hoe groter het groeide. Deze flysch in de marine sedimentaire verslag van Taconian berg-gebouw (en erosie).

een cartoon dwarsdoorsnede die de verdieping laat zien van het sedimentaire bekken grenzend aan de jonge Taconische berggordel, terwijl de rand van het voorouderlijke Noord-Amerika naar beneden buigt. Troebelheid stromingen stromen in dit verdiepte bekken.
de verdieping van het sedimentaire bekken grenzend aan de jonge Taconische berggordel werd bereikt toen de rand van het voorouderlijke Noord-Amerikaanse continent naar beneden boog. Troebelheid stromingen stroomde in dit verdiepte bassin, deponeren schalie en graywacke: de Taconian ” flysch.”

het verslag van deze troebelheid stromingen is een reeks van gesorteerde bedden in graywacke, gescheiden door lagen leisteen. Deze Bouma sequenties zijn kenmerkende diepe zee sedimentaire sequenties die spreken over onderzeeër lawine na onderzeeër lawine, het leveren van grote hoeveelheden zand en modder in de oceanische diep:

Hier is een voorbeeld van rock tonen van een Bouma volgorde:

De overgang van pre-Taconian ondiep-water carbonaten tijdens-de-Taconian deepwater turbidites suggereert dat het water gingen dieper. Er kan hier een rol zijn geweest voor de flexie van de korst: waar de tektonische belasting van de taconische boog en zijn accretionaire wig op de rand van voorouderlijk Noord-Amerika ervoor zorgde dat de korst naar beneden zakte onder dit extra gewicht, waardoor het sedimentaire bekken ernaast dieper werd.

in het Midden-Atlantische gebied van de Ridge province is de belangrijkste geologische eenheid met een volle flysch de Martinsburg formatie. Fossielen in de Martinsburg formatie stellen ons in staat om de timing van het berggebouw te beperken vanuit zowel biostratigrafisch als Paleo-ecologisch oogpunt. Naarmate de sedimenten van de ordovicische kalksteenplatforms vuiler en kleirijker worden, worden ondiepe waterfilters vervangen door soorten die beter geschikt zijn voor modderere en diepere omstandigheden. Hier zijn twee voorbeelden van diepere waterfauna’ s, één met graptolieten en één met brachiopoden, crinoïden en een nautiloïde; beide weergegeven als gigapixel panorama ‘ s:

foto met een uitsteeksel van bentoniet (gelabeld) tussen kalksteenlagen. De bentoniet is gelig-bruin van kleur, en zeer kruimelig. Het is sneller geërodeerd dan de lagen erboven en eronder, waardoor een verzonken holte in de uitsteeksel ontstaat. De lagen zijn allemaal matig naar rechts gekanteld. Een geoloog kijkt naar de uitsteeksel, en geeft een gevoel van schaal.
bentonietlaag tussen kalksteenlagen in de vallei & Ridge province of northern Virginia.

aslagen zijn bewaard gebleven, vermoedelijk afkomstig van de naderende vulkanische eilandboog. Deze aslagen weer vandaag tot een gelig, kruimelig klei materiaal genaamd bentoniet, maar ze omvatten zirkonen die kan worden gedateerd, en dat helpt beperken de leeftijd van de sedimentaire lagen boven en onder de bentonieten. Twee wijdverspreide bentonietbedden, genaamd de Deicke bentoniet (457 Ma) en de Millbrig bentoniet (454 Ma), worden gevonden in een uitgestrekt gebied van Appalachen en het Midwesten. Ze kunnen worden gecorreleerd helemaal uit zuidelijk Minnesota en Texas naar Alabama en Georgia naar upstate New York.

Taconische Molasse

toen het flyschbekken gevuld was, strekten de rivieren die de taconische berggordel afvoeren zich over de flysch uit en bereikten ze westwaarts naar de epeirische zee van Tippecanoe. Terwijl ze stroomden, transporteerden ze sediment. Het sediment is opgebouwd in rivierkanalen en laagvlakteafzettingen. In het Midden-Atlantische gebied komen deze voornamelijk voor in de Juniata formatie.

Cartoon dwarsdoorsnede die de ontwikkeling van de Queenston Clastic wig ten westen van de Taconian mountain belt laat zien. De molasse is het dikste en grofste dicht bij de berggordel in het oosten, en dun en dun in het westen.De Queenston Clastic wig werd afgezet ten westen van de Taconian mountain belt. De molasse is het dikste en grofste dicht bij de berggordel in het oosten, en dun en dun in het westen.

hier is een Google Maps Street View van zo ‘ n exposure:

let op de met zandsteen gevulde kanaalrand die omhoog steekt van het gras aan de rechterkant van het scherm, als een halve smiley. Er zijn een half dozijn rode zandsteen/leisteen lagen aan de linkerkant. Iets verder naar links zien we alleen rode leisteen (geen zandsteen). Dit is een kleine momentopname van de relatie tussen een rivier en haar uiterwaarden. De rivier is het kanaal zandsteen met de smiley-face vorm, en de rode leisteen vertegenwoordigt zijn uiterwaarden. De overgangszone met de vele kleine zandsteen / schaliecoupletten worden geïnterpreteerd als spleetafzettingen, plaatsen waar de rivier bij een overstroming zijn oevers overstroomde en over zijn eigen natuurlijke Dijk stroomde.

de Juniata-formatie maakt deel uit van een Massievere boogafzetting van terrestrische afzettingen, de Queenston Clastic wig. Sommige geologen noemen het de “Queenston Delta”, hoewel dat waarschijnlijk niet letterlijk accuraat is. Het was waarschijnlijk meer als een alluviale vlakte gevoed door vele rivieren die de Taconische berggordel afvoeren. In kaartweergave heeft het een grote waaierachtige vorm, maar in dwarsdoorsnede is de naam “wedge” logischer: het is dikste (en grofste) in het oosten, en dan verdunt het systematisch naar het westen, knijpt uit tot een verenrand in Michigan.

de Queenston Clastic wig wordt geschat op ongeveer de helft van het sediment dat Voor de Taconian Mountains werd afgeworpen (waarbij de andere helft ten oosten van de berggordel in de Iapetus is gegaan). Als dit juist is, kan een schatting worden gemaakt van het volume van de bergen: 600.000 kubieke km rots. Aangezien we de breedte van de metamorfe gordel kennen (de “wortels” van de bergen, zoals beschreven in het vorige hoofdstuk), maakt dit het mogelijk om onze volumeschatting om te zetten in een interpretatie van de hoogte. Net als bij de schattingen van metamorfe druk, suggereert deze berekening Taconische pieken in de Orde van 4000 m hoog.

nadat het Taconische gebergte was versleten, keerden de omstandigheden terug naar passieve bezinking aan de rand en werd een nieuwe laag carbonaat gelegd in het Silurische en in het Devoon. Dit was een tijdelijke ontheffing van de actieve randomstandigheden, die zou worden hervat met de Acadische orogenese in het midden tot Laat Devoon.

heb ik het ontvangen?

Start Quiz

Vraag

Uw antwoord:

Juiste antwoord:

Voor een gedetailleerde kijk op de sedimenten schuur uit de Taconian berg riem, zie de Massanutten Synclinorium VFE.

conclusie

meerdere bewijslijnen wijzen op de aanwas van een vulkanische eilandboog met (wat vandaag de dag) Oost-voorouderlijk Noord-Amerika tijdens de geologische periode van het late Ordovicium (ongeveer 460 Ma in het Midden-Atlantische gebied). Deze tektonische botsing, de Taconische orogenese genaamd, resulteerde in een uitgebreide metamorfe gordel die de wortels markeert van een bergketen die duizenden km lang is. Toen ze door erosie werden afgesleten, vergoten deze oude bergen overvloedige hoeveelheden sediment, die zich opstapelden in naburige laaggelegen bekkens (zowel op zee als op aarde).

* Wat zit er in een naam?

de Taconische orogenese wordt ook wel “de Taconische orogenese” genoemd door voldoende geologen dat het waarschijnlijk de moeite waard is om de verschillende namen hier te onderzoeken. De auteurs van deze tekst geloven dat “Taconisch” de betere term is, en dat “Taconisch” misleidend is. Laat ons kort uitleggen waarom…

de Taconic Mountains zijn een kleine, moderne bergketen in de staat New York liggen ten oosten van Albany, op de grens met Massachusetts, dicht bij de zuidwestelijke hoek van Vermont:In deze (moderne) bergen werd voor het eerst een basiswerk over het begrijpen van de Ordovicische bergbouw voltooid, waardoor de lokale bezienswaardigheden de naam gaven voor de orogenese episode. Maar-en dit is het belangrijkste punt-de hele bergketen van het Ordovicium was niet beperkt tot het gebied van de moderne Taconische Bergen. In plaats daarvan strekten de oude bergen zich uit van Newfoundland in het oosten van Canada tot aan Alabama.

niet alleen waren de oude Taconische Bergen veel langer als een bereik dan de moderne Taconische bergen, Ze waren ook groter. De hoogste top van het Taconische gebergte is vandaag slechts ongeveer 600 meter hoog. Schattingen van metamorfe mineralen gevormd tijdens de Taconische orogenese suggereren dat de toppen van het Taconische gebied van Ordovicium veel hoger moeten zijn geweest. Metamorfe piekdrukken van 1,5 GPa impliceren iets van de Orde van 20 km van bovenliggende aardkorst materiaal. Het Taconische gebergte, met andere woorden, zou een Alpengebergte zijn geweest. In de moderne Alpen is de hoogste top meer dan 4000 meter hoog.

deze oude bergen zijn nu verdwenen, weggeërodeerd in geologische tijd. We kunnen hun geërodeerde wortels observeren, en we kunnen het sediment observeren dat het gevolg was van die erosie, maar de bergen zelf als topografische kenmerken zijn allang verdwenen. Dat oude bereik verdient zijn eigen naam, en die naam moet worden onderscheiden van de naam die wordt toegepast op de moderne reeks. Als de moderne bergketen de Taconische Bergen is, dan hebben de Ordovicische bergen een andere naam nodig: Taconian.

laten we samenvatten met een snelle vergelijking en contrast: De Taconische bergen waren een eeuwenoud landschap, duizenden kilometers lang, met toppen die waarschijnlijk ooit meer dan 4000 m hoogte, en zijn nu volledig geërodeerd. De Taconische bergen zijn een modern landschapskenmerk, ongeveer 20 kilometer lang, met een maximale hoogte van slechts 400 m,en de bergen zijn nog niet volledig geërodeerd.De Taconische orogenese werd voor het eerst beschreven in het Taconische gebergte, maar we moeten het moderne gebergte niet verwarren met zijn machtige voorganger van Ordovicium. Enorm verschillend in leeftijd, lengte en omvang, ze verdienen verschillende namen.

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.