w późnym Ordowickim okresie czasu geologicznego subdukcja łączyła wulkaniczny łuk wyspowy i przodkową Amerykę Północną (Laurentię). Rezultatem był rozległy pas górski, który wytworzył dużą ilość erozji osadów. Zarówno powstałe skały osadowe, jak i skały metamorficzne i magmowe, które powstały u korzeni pasa górskiego, są dziś wykorzystywane przez geologów do badania tego epizodu budowania gór, znanego jako Orogenia Tacońska („Taconic”*).

Ziemia, jaka pojawiła się w późnym okresie ordowiku czasu geologicznego. Znajdź przodków Ameryki Północnej („Laurentia”) i zwróć uwagę na pas górski wzdłuż jego południowego skraju. To Takoński pas górski. Ta dynamiczna wizualizacja została stworzona przez Iana Webstera przy użyciu map tektonicznych i paleogeograficznych projektu C. R. Scotese ’ a PALEOMAP Project i jest osadzona tutaj za zgodą. Chwyć go i obróć! Powiększaj i pomniejszaj! Eksploruj!

kontekst tektoniczny

zdjęcie przedstawiające gruboziarnistą, w większości jasną meta-plutoniczną skałę, z silnym pionowym foliowaniem. Ćwiartka (moneta) daje poczucie skali.
złoże portowe Tonalite w hrabstwie Cecil w stanie Maryland jest klasyczną skałą Takońską. Ma wiek krystalizacji magmowej 515 Ma (U / Pb w Cyrkonie) i wiek metamorficzny 490-480 Ma (Rb/Sr w biotycie). Uformował się na morzu, w komorze magmowej pod jednym z wulkanów Takońskiego wulkanicznego łuku Wyspowego i został przeobrażony, gdy Łuk ten zderzył się z przodkami Ameryki Północnej podczas orogenezy Takońskiej.

przyczyną orogenezy Takońskiej było zderzenie dwóch płyt tektonicznych: kontynentalnej krawędzi czołowej płyty północnoamerykańskiej i innej płyty o powinowactwie oceanicznym, obecnie martwej. Płyta oceaniczna była jedną z płyt, które unosiły się nad Oceanem Japeta, a gdy przesuwała się w kierunku przodkowej płyty północnoamerykańskiej, litosfera oceaniczna, która była częścią płyty północnoamerykańskiej, Uległa subdukcji, w dół i pod nadrzędną płytą litosfery oceanicznej. W wyniku tego powstała wyspa wulkaniczna na środku oceanu Japeta.

część orogenezy znajduje się więc na kontynencie północnoamerykańskim, a część na wulkanicznym łuku Wyspowym. Skały, które uformowały się w tym łuku Wyspy, wędrują w kierunku Ameryki Północnej i docierają na kontynent w czasie orogenezy. Wieki izotopowe odzwierciedlają tę dwuczęściową historię: początkową krystalizację z magmy w łuku i późniejszą epokę metamorficzną z orogeny. Dobrym przykładem jest złoże portowe tonalit, metamorfozowany granitoid. Przed Orogenią Takońską nie była jeszcze metamorfozowana: była tylko granitoidem, pod wulkanem, poruszającym się z prędkością kilku cm na rok, coraz bliżej Laurenckiego stoku kontynentalnego.

rysunek przedstawiający sytuację przed Orogenią Takońską, z subdukcją litosfery oceanicznej na krawędzi czołowej płyty przodków Ameryki Północnej pod nadrzędną płytą oceaniczną. Powstały w ten sposób wulkaniczny łuk wyspowy zbliża się coraz bardziej, a klin akrecyjny tworzy się w rowie, w którym zaczyna się subdukcja. Na marginesie Ameryki Północnej widać jeszcze poziome warstwy osadowe (w tym węglany płytkich wód), które uformowały się w morzu epeirycznym.
sytuacja tektoniczna, która doprowadziłaby do orogenezy Takońskiej: subdukcja marginesu oceanicznego przodków płyty północnoamerykańskiej zaowocowała wulkanicznym łukiem Wyspowym, który zbliżał się coraz bardziej, budując klin akrecyjny dna oceanicznego Iapetanu i osadów głębinowych.
zdjęcie przedstawiające ooidy, małe kule kalcytu, w wapieniu. Ćwiartka (moneta) daje poczucie skali. Ooidy są wielkości piasku.
Ooidy z formacji Conococheague w hrabstwie Shenandoah w Wirginii.

przed orogenią krawędź przodków Ameryki Północnej była biernym marginesem: to była krawędź kontynentu, ale nie krawędź płyty. Przez kambru i dobrze do ordowiku, nie było działalności tektonicznej nigdzie w pobliżu, i nie było przez bardzo długi czas. Zanurzone w morzu epeirycznym, było miejscem osadzania się wapienia i dolostonu w Bahama-podobne węglanowe ustawienie brzegu. Pierwotne struktury osadowe, takie jak ooidy i stromatolity, świadczą o płytkich głębokościach wód. Udział detrytusu klastycznego, takiego jak glina i muł, był dość niski. Istnieją obfite skamieniałe wapienie z tego okresu pełne ramienionogów, bryzoanów i innych typowych paleozoicznych filtrów, wskazujących na czystą wodę: brak nadmiaru spływu i sedymentacji.

ale nie na długo…

dostałem?

rozpocznij Quiz

pytanie

Twoja odpowiedź:

poprawna odpowiedź:

korzenie gór

ponieważ samo pasmo górskie Takońskie już dawno minęło, możemy rozważyć orogenię z dwóch różnych perspektyw: (1) zerodowanych korzeni gór oraz (2) z basenów osadowych „obok”, które otrzymały osuwisko zerodowane z gór.

najpierw zbadajmy korzenie gór, które można znaleźć w piemonckiej prowincji geologicznej Virginia, Maryland, Waszyngton, D. C., Pensylwania, New Jersey i Nowy Jork, a także różne prowincje w Nowej Anglii TKTKTKTK. Skały, o których mowa, są zmiażdżonymi, gotowanymi pozostałościami Oceanu Japetus i Takońskiego wulkanicznego łuku Wyspowego.

zdjęcie przedstawiające stopniowane łóżko w lekko przeobrażonych meta-turbiditach. Występują również żyły kwarcowe. Scyzoryk daje poczucie skali: sortowane łóżko ma około 20 cm grubości.
reliktowe łóżko w formacji Mather Gorge metagraywacke, niedaleko Potomac, Maryland.

skały Piemontu ulegały metamorfozie w różnym stopniu, od greenschistnych faces aż po częściowe topnienie. Ich protolity wahają się od bazaltu i gabro (skorupa oceaniczna) do kamieni błotnych, szarawackich i wapiennych (osady oceaniczne), a także skał wulkanicznych wulkanicznego łuku Wyspowego (zarówno intruzyjnych, jak i ekstruzyjnych, zarówno maficznych, jak i felsycznych). W niektórych przypadkach późniejsza rekrystalizacja metamorficzna miała wystarczająco lekki dotyk, że pierwotne struktury są nadal zachowane, zarówno wulkaniczne, jak i osadowe. Gradowane złoża w meta-graywacke formacji Mather Gorge są ładnym przykładem podstawowej struktury osadowej, która mówi konkretnie o procesach oceanicznych. Te stopniowane łóżka powstały z głębokiego osadzania się podmorskich osadów klastycznych przez prądy mętne w Oceanie Japetus.

Zdjęcie wychodnia migmatytu o wymiarach ~1M na 2m, przedstawiające delikatne plamy różowawego granitu pośród rozciągniętej ciemnej matrycy. Ćwierć (moneta) służy jako poczucie skali.
Migmatite wystawiony w Chesapeake & Ohio Canal National Historical Park, niedaleko Potomac, Maryland.

możemy oszacować czas Orogenii Takońskiej, patrząc na epoki metamorficzne dla tych skał (metody K/Ar, Ar/Ar i RB/SR), a także epoki krystalizacji dla migmatytów wytwarzanych przez częściowe topienie (U / Pb). W obu przypadkach zwrócona odpowiedź to ~460 Ma, późny wiek ordowiku. Piemont jest również domem dla wielu plutonów felsycznych skał magmowych, takich jak granit Occoquan, Georgetown Intrusive Suite i tonalit Kensington, a wszystkie one również dają wiek izotopowy w zakresie 474 do 450 Ma.

poznaj gigapikselową panoramę próbki migmatytu z hrabstwa Orange w Wirginii i poszukaj kieszeni nakrapianego granitu. Te „leukosomy”reprezentują dawniej stopioną część tej skały, która jest inaczej łupem. Podobne częściowe topnienie występuje dziś pod aktywnymi nowoczesnymi pasami górskimi, takimi jak Himalaje.

zdjęcie przedstawiające 6 złożonych warstw: 3 warstwy schist (dawne błoto) i 3 warstwy metagraywacke (dawne metagraywacke). wszystkie są wygięte w duży fałd w kształcie litery" V". Grosz (moneta) daje poczucie skali.
złożone metamorfozy turbiditów: naprzemienne łupki & metagraywacke (dawne łupki & graywacke) zostały złożone przez Takońskie budowle górskie. Outcrop in Chesapeake & Ohio Canal National Historical Park, near Potomac, Maryland.

deformacja była kolejnym ważnym znakiem budownictwa górskiego w regionie Piemont. Pierwotne struktury zostały zniekształcone przez fałdy i zakłócone przez uskoki, gdy takoński łuk wulkaniczny zadokował z przodkami Ameryki Północnej, ściskając osady Iapetańskie złapane pomiędzy nimi.

w Nowej Anglii skały dna morskiego Japeta, w tym zarówno litosfera oceaniczna, jak i leżące nad nią głębinowe osady osadowe, przesunęły się w górę na skały kontynentalne i na zachód na odległość blisko 5o km. Duży błąd ciągu umożliwiał ten względny ruch. Dziś ślad tego błędu nazywany jest „linią Camerona”, od geologa, który go pierwszy opisał. Izolowane klippeny skał nadrzecznych pozostają w tytułowym regionie Gór Taconic, ale ślad uskoku biegnie również przez Nową Anglię, a nawet przez centrum Nowego Jorku.

rozpocznij Quiz

pytanie

Twoja odpowiedź:

poprawna odpowiedź:

sygnatura osadowa

kiedy Góry się wznoszą, ulegają erozji. Erozja gór powoduje powstawanie osadów klastycznych, a ich znaczna część. Podczas gdy nie gromadzi się on-site (tj., na szczycie pasa górskiego), sąsiednie baseny osadowe mogą być na tyle nisko położone, że mogą otrzymać i zachować ten osad w czasie geologicznym. Na długo zanim geolodzy zrozumieli termiczne lub tektoniczne pochodzenie skał metamorficznych i granitów, orogeny były znane z ich klastycznej sygnatury osadowej. Żwir, piasek i błoto nie tylko w magiczny sposób powstają – w końcu wymagają źródła. Duża ilość osadów klastycznych pojawiających się w sekwencji stratygraficznej sugeruje, że musiało istnieć wiele pobliskich Skał górskich, które mogły zostać zerodowane.

powstały osad klastyczny (moi uczniowie lubią go nazywać „łupież górski”) występuje w dwóch podstawowych odmianach: głębokim morskim pakiecie turbidytu, który geolodzy alpejscy nazywają „flysch”, i naziemnym pakiecie z Czerwonym łóżkiem nazwanym „molasse.”Chociaż te europejskie terminy są trochę nie modne we współczesnej Ameryce, bardzo ładnie podsumowują osadowy podpis Orogeny Takońskiej. W stratygraficznej sekwencji skał osadowych w Dolinie & Ridge province znajdziemy zarówno takońską flysch, jak i takońską molasse.

Taconian Flysch

 zdjęcie przedstawiające sekwencję 5 jednostek skalnych, ciemniejących w czasie. Najstarsze po lewej są czyste jasnoszare. Najmłodsze, po prawej, są ciemnoszare.
w okresie późnego ordowiku, jasne płytkie wapienie ustąpiły miejsca coraz ciemniejszym wapieniom głębinowym i łupkom.

wapienie przedorogeniczne stają się brudniejsze i brudniejsze, gdy zbliża się koniec ordowiku. Ich zwiększona zawartość gliny i mułu jest postrzegana jako pierwsza oznaka nadchodzącego ataku klastycznego, jak powiew dymu przed pożarem lasu. Z biegiem czasu, idąc w górę przez ciąg stratygraficzny, te pasywne węglany marginesu ustępują łupkom wapiennym, a następnie łupkom klastycznym bez kalcytu, a w końcu turbiditom szarawackim przeplatanym łupkami. Interpretacją tego „brudnego wzorca w górę” jest rosnąca bliskość i wyeksponowanie Takońskiego pasma górskiego, zrzucającego coraz więcej osadów, im większy rosł. Flisz ten znajduje się w morskim zapisie osadowym Gór Takońskich (i erozji).

kreskówkowy przekrój ukazujący pogłębienie basenu osadowego przylegającego do młodego pasa Gór Takońskich, gdy krawędź przodków Ameryki Północnej wygina się w dół. Prądy zmętnienia płyną do tego pogłębionego basenu.
pogłębienie basenu osadowego przylegającego do młodego pasa Gór Takońskich zostało osiągnięte, gdy krawędź przodków kontynentu północnoamerykańskiego wyginała się w dół. Prądy zmętnienia płynęły do tej pogłębionej Kotliny, odkładając łupki i szarawę: Takończyk ” flysch.”

zapisem tych prądów zmętnienia jest szereg stopniowanych złoża w szarawacku, oddzielonych warstwami łupków. Te sekwencje Bouma są charakterystycznymi głębinowymi sekwencjami osadowymi, które mówią o lawinie podwodnej po lawinie podwodnej, dostarczając ogromne ilości piasku i błota do głębin oceanicznych:

oto próbka skały pokazująca sekwencję Bouma:

przejście od węglanów płytkich wód przedtakońskich do turbiditów głębinowych podczas Takońskich sugeruje, że woda stała się głębsza. Być może miało to znaczenie dla zgięcia skorupy: tektoniczne obciążenie łuku Takońskiego i jego klina akrecyjnego na skraju przodków Ameryki Północnej spowodowało, że skorupa opadła w dół pod tym dodatkowym ciężarem, pogłębiając basen osadowy obok.

w Środkowoatlantyckim regionie Doliny & Prowincja Ridge, główną jednostką geologiczną wykazującą pełnoziarnistość jest formacja Martinsburg. Skamieniałości w formacji Martinsburg pozwalają ograniczyć czas budowy góry zarówno z punktu widzenia biostratygraficznego, jak i paleoekologicznego. Ponieważ osady Platformy wapiennej ordowiku stają się brudniejsze i bardziej bogate w glinę, płytkie podajniki filtrów wodnych są zastępowane gatunkami, które lepiej nadają się do bardziej błotnistych i głębszych warunków. Oto dwa przykłady pokazujące głębsze fauny wodne, jeden pokazujący graptolity i jeden pokazujący ramienionogi, krynoidy i nautiloidy; oba pokazane jako panoramy gigapikselowe:

zdjęcie przedstawiające wylot bentonitu (oznaczony) między warstwami wapienia. Bentonit jest koloru żółtawo-brązowego i bardzo kruchy. Został on erodowany szybciej niż warstwy powyżej i poniżej, tworząc zagłębienie w wylocie. Wszystkie warstwy są pochylone umiarkowanie w prawo. Geolog patrzy na wychodnie i daje poczucie skali.
późna warstwa bentonitu Ordowickiego między warstwami wapienia w Dolinie & Prowincja Ridge w Północnej Wirginii.

warstwy popiołu są również zachowane, prawdopodobnie pochodzące z nadchodzącego łuku wulkanicznego. Te warstwy popiołu pogodą dzisiaj do żółtawego, kruchego materiału gliniastego zwanego bentonitem, ale zawierają cyrkonie, które mogą być datowane, a to pomaga ograniczyć wiek warstw osadowych powyżej i poniżej bentonitów. Dwa powszechne łóżka bentonitowe, nazwane Deicke bentonit (457 Ma) i millbrig bentonit (454 Ma), znajdują się w rozległym połaci Appalachii i Środkowego Zachodu. Mogą być skorelowane przez całą drogę od południowej Minnesoty i Teksasu przez Alabamę i Georgię do północnego stanu Nowy Jork.

Taconian Molasse

Po wypełnieniu się basenu flysch, rzeki osuszające Takoński pas górski rozciągały się przez flysch, sięgając na zachód w kierunku morza epeirycznego Tippecanoe. Płynąc transportowali osady. Osady powstawały w kanałach rzecznych i osadach zalewowych. W regionie Środkowoatlantyckim występują głównie w formacji Juniata.

rysunkowy przekrój pokazujący rozwój klina Queenston Clastic na zachód od pasa Gór Takońskich. Molasse jest najgrubsza i najgrubsza w pobliżu pasa górskiego na Wschodzie, a thins i fines na zachodzie.
Klin klastyczny Queenston został osadzony na zachód od pasa Gór Takońskich. Molasse jest najgrubsza i najgrubsza w pobliżu pasa górskiego na Wschodzie, a thins i fines na zachodzie.

oto Google Maps Street View takiej ekspozycji:

zwróć uwagę na wypełnioną piaskowcem krawędź kanału szturchającą od trawy po prawej stronie ekranu, jak pół uśmiechniętej buźki. Po lewej stronie znajduje się pół tuzina warstw czerwonego piaskowca/łupków. Nieco dalej w lewo, widać tylko czerwony łupek (brak piaskowca). Jest to niewielka migawka relacji między rzeką a jej terenem zalewowym. Rzeka jest kanałowym piaskowcem o smukłym kształcie, a czerwony łupek reprezentuje jej zalew. Strefa przejściowa z wieloma małymi łupkami piaskowcowo-łupkowymi jest interpretowana jako szczelinowe złoża łupków, miejsca, w których rzeka przelała swoje brzegi w powodzi i przelała się nad własną naturalną wałem.

formacja Juniata jest częścią bardziej masywnego łukowatego złoża lądolodu, zwanego klinem Queenston Clastic. Niektórzy geolodzy nazywają to „Deltą Queenston”, choć prawdopodobnie nie jest to dosłownie dokładne. Była to prawdopodobnie bardziej aluwialna Równina zasilana przez wiele rzek osuszających Takoński pas górski. W widoku mapy ma duży Wachlarzowaty kształt, ale w przekroju nazwa „wedge” ma większy sens: jest najgrubszy (i najgrubszy) na Wschodzie, a następnie systematycznie rozrzedza się na zachodzie, szczypając się do krawędzi pióra w Michigan.

klin klinowy Queenston jest uważany za około połowę osadu, który został zrzucony z gór Tacońskich (a druga połowa zeszła na wschód od pasa górskiego, do Japetu). Jeśli jest to poprawne, można oszacować objętość gór: 600 000 km sześciennych skał. Ponieważ znamy szerokość pasa metamorficznego („korzenie” gór, jak opisano w poprzedniej sekcji), pozwala to na przekształcenie naszego oszacowania objętości w interpretację wysokości. Podobnie jak w przypadku szacunków ciśnienia metamorficznego, obliczenia te sugerują szczyty Takońskie rzędu 4000 m wysokości.

po wyczerpaniu Gór Takońskich, w Silurianie warunki powróciły do sedymentacji pasywnej, a w Silurianie i Dewoniu położono nową warstwę węglanu. Było to chwilowe ułaskawienie od warunków aktywnego marginesu, które miało wznowić się wraz z Orogenią Akadyjską w połowie do późnego dewonu.

rozpocznij Quiz

pytanie

Twoja odpowiedź:

poprawna odpowiedź:

szczegółowe informacje na temat osadów zrzuconych z Takońskiego pasa górskiego można znaleźć w Massanutten Synclinorium VFE.

wniosek

wiele linii dowodów wskazuje na akrecję wulkanicznego łuku Wyspowego z (tym, co jest dzisiaj) Wschodnią Przodkową Ameryką Północną w późnym okresie ordowiku czasu geologicznego (około 460 Ma w regionie Środkowego Atlantyku). Ta tektoniczna kolizja, zwana Orogenią Takońską, zaowocowała rozległym pasem metamorficznym oznaczającym korzenie łańcucha górskiego o długości tysięcy kilometrów. Te starożytne góry, które zostały zniszczone przez erozję, zrzucają ogromne ilości osadów, które nagromadziły się w sąsiednich nizinach (zarówno morskich, jak i lądowych).

* co jest w nazwie?

Orogenię Takońską nazywa się również „Orogenią Takońską” przez wystarczająco wielu geologów, że prawdopodobnie warto zbadać tutaj różne nazwy. Autorzy tego tekstu uważają, że „Taconian” jest lepszym terminem, a „Taconic” jest mylący. Pozwól nam krótko wyjaśnić, dlaczego …

Góry Taconic to małe, nowoczesne pasmo górskie w północnej części stanu Nowy Jork, położone na wschód od Albany, na granicy z Massachusetts, w pobliżu południowo-zachodniego rogu Vermont:

w tych (współczesnych) górach po raz pierwszy ukończono fundamentalne prace nad zrozumieniem Gór Ordowickich, stąd też miejscowe zabytki nadały nazwę epizodowi Orogennemu. Jednak — i to jest kluczowy punkt-cały łańcuch górski z ordowiku nie ograniczał się do obszaru współczesnych Gór Taconicznych. Zamiast tego starożytne góry rozciągały się od Nowej Fundlandii we wschodniej Kanadzie aż do Alabamy.

starożytne Góry Tacońskie były nie tylko znacznie dłuższe niż współczesne Góry Tacońskie, ale także wyższe. Najwyższy szczyt pasma Taconic ma dziś tylko około 600 metrów wysokości. Natomiast szacunki z minerałów metamorficznych powstałych podczas orogenezy Takońskiej sugerują, że szczyty pasma Ordowickiego musiały być znacznie wyższe. Szczytowe ciśnienie metamorficzne 1,5 GPa implikuje coś na rzędu 20 km pokrywającego się materiału skorupy ziemskiej. Innymi słowy, Góry Takońskie byłyby pasmem w skali alpejskiej. We współczesnych Alpach najwyższy szczyt ma ponad 4000 metrów wysokości.

te starożytne góry zniknęły, erodowały w czasie geologicznym. Możemy obserwować ich erozję korzeni, możemy obserwować osady, które powstały w wyniku tej erozji, ale same góry jako cechy topograficzne dawno minęły. Ta starożytna gama zasługuje na swoją nazwę, a ta nazwa powinna być inna niż nazwa stosowana do współczesnej gamy. Jeśli współczesnym zasięgiem są góry Taconiczne,Góry Ordowickie potrzebują innej nazwy: Taconian.

podsumujmy szybkim porównaniem i kontrastem: Góry Takońskie były starożytną cechą krajobrazu, o długości tysięcy kilometrów, ze szczytami, które prawdopodobnie kiedyś przekraczały wysokość 4000 m, a teraz są całkowicie zerodowane. Góry Taconic są nowoczesnym elementem krajobrazu, o długości około 20 kilometrów, z maksymalną wysokością zaledwie 400 m, a góry nie są jeszcze całkowicie zerodowane.

Góry Tacońskie to miejsce, w którym po raz pierwszy opisano Orogenię Tacońską, ale nie należy mylić nowoczesnego pasma górskiego z jego potężnym poprzednikiem w wieku ordowiku. Bardzo różni się wiekiem, wzrostem i rozmiarem, zasługują na różne imiona.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.