no período Ordoviciano tardio do tempo geológico, a subducção puxou um arco de ilha vulcânica e ancestral América do Norte (Laurentia) juntos. O resultado foi um extenso cinturão de montanha que produziu uma grande quantidade de sedimentos erodidos. Tanto as rochas sedimentares resultantes quanto as rochas metamórficas e ígneas que se formaram nas raízes do cinturão montanhoso são usadas pelos geocientistas hoje para examinar este episódio de construção de montanhas, conhecido como orogenia Taconiana (“Tacônica”*).

Terra como apareceu no período Ordoviciano tardio do tempo geológico. Encontre a América do Norte ancestral (“Laurentia”) e observe o cinturão da montanha ao longo de sua borda sul. Este é o cinturão da Montanha Taconian. Esta visualização dinâmica foi criada por Ian Webster usando mapas tectônicos e paleogeográficos do projeto PALEOMAP de C. R. Scotese e está incorporada aqui com permissão. Agarre – o e gire-o ao redor! Zoom in e out! Explorar!

contexto tectônico

fotografia mostrando uma rocha meta-plutônica de grão grosso, principalmente de cor clara, com uma forte foliação vertical. Um quarto (moeda) fornece uma sensação de escala.
o Tonalite do depósito do porto do Condado de Cecil, Maryland, é uma rocha Taconiana clássica. Tem uma idade de cristalização magmática de 515 Ma (U / Pb em zircão) e uma idade metamórfica de 490-480 Ma (Rb/Sr em biotita). Formou-se offshore, em uma câmara de magma abaixo de um dos Vulcões do arco da ilha vulcânica Taconiana, e foi metamorfoseado quando esse arco colidiu com a América do Norte ancestral durante a orogenia Taconiana.

a causa da orogenia Taconiana foi uma colisão entre duas placas tectônicas: a borda de ataque continental da placa ancestral norte-americana e outra placa de afinidade Oceânica, agora falecida. A placa oceânica era uma das placas que flutuavam no Oceano Iapetus e, ao se mover em direção à placa ancestral norte-americana, a litosfera oceânica que fazia parte da placa norte-americana subduzida, para baixo e sob a placa dominante da litosfera oceânica. Isso resultou em um arco de ilha vulcânica, no meio do Oceano Iapetus.

parte do contexto da orogenia está, portanto, no ancestral continente norte-americano, e parte está no arco da ilha vulcânica. Rochas que se formaram naquele arco da ilha viajaram em direção à América do Norte ancestral e se juntaram ao continente durante a orogenia. As idades isotópicas refletem essa história em duas partes: uma cristalização inicial do magma no arco e uma idade metamórfica posterior da orogenia. O depósito portuário Tonalite, um granitóide metamorfoseado, fornece um bom exemplo. Antes da orogenia Taconiana, ainda não estava metamorfoseada: apenas um granitóide, sob um vulcão, movendo-se a poucos cm por ano, aproximando-se cada vez mais da encosta Continental Laurentiana.

Cartoon mostrando a situação anterior à orogenia Taconiana, com subducção da litosfera oceânica na borda de ataque da placa ancestral norte-americana sob uma placa oceânica dominante. O arco da ilha vulcânica resultante se aproxima cada vez mais, com uma cunha acrecionária se formando na trincheira onde a subducção começa. A margem da América do Norte mostra camadas sedimentares ainda horizontais (incluindo carbonatos de águas rasas) que se formaram em um mar epeirico.
a situação tectônica que levaria à orogenia Taconiana: a subducção da margem oceânica da placa ancestral Norte-Americana resultou em um arco de ilha vulcânica que se aproximou cada vez mais, construindo uma cunha de acréscimo de fundo oceânico Iapetan e sedimentos de águas profundas.
Fotografia mostrando ooids, pequenas esferas de calcita, em um calcário. Um quarto (moeda) fornece uma sensação de escala. Os ooids são do tamanho de areia.
Ooids da formação Conococheague pré-Taconiana Cambriana, Condado de Shenandoah, Virgínia.

antes da orogenia, a borda da América do Norte ancestral era uma configuração de margem passiva: era a borda do continente, mas não a borda da placa. Através do Cambriano e bem no Ordoviciano, não havia atividade tectônica em nenhum lugar Próximo, e não havia há muito tempo. Submerso sob um mar epeirico, era o local de deposição de calcário e dolostona em um ambiente de banco de carbonato semelhante a Bahama. Estruturas sedimentares primárias, como oóides e estromatólitos, testemunham profundidades de águas rasas. A proporção de detritos clásticos, como argila e lodo, era bastante baixa. Existem abundantes calcários fossilíferos desta época cheios de braquiópodes, brizoanos e outros alimentadores de filtro Paleozóicos comuns, indicando água limpa: falta de excesso de escoamento e sedimentação.

mas não por muito tempo…

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As raízes das montanhas

Desde que o Taconian serra em si é muito longe, podemos considerar que a orogeny a partir de duas perspectivas diferentes: (1) que a erosão raízes das montanhas, e (2) que as bacias sedimentares “porta ao lado”, que recebeu eliminados-off de sedimentos erodidos das montanhas.Vamos primeiro examinar as raízes das montanhas, que podem ser encontradas na província geológica do Piemonte da Virgínia, Maryland, Washington, D. C., Pensilvânia, Nova Jersey e Nova York, bem como províncias variadas na Nova Inglaterra TKTKTKTKTK. As rochas em questão são os restos esmagados e cozidos do Oceano Iapetus e do arco da ilha vulcânica Taconiana.

 fotografia mostrando uma cama graduada em meta-turbiditos levemente metamorfoseados. Algumas veias de quartzo também estão presentes. Um canivete fornece uma sensação de escala: a cama graduada tem cerca de 20 cm de espessura.
cama classificada relíquia na formação Mather Gorge metagraywacke, perto de Potomac, Maryland.

as rochas do Piemonte foram metamorfoseadas em vários graus, desde fácies verdes até o derretimento parcial. Seus protólitos variam de basalto e gabro (crosta oceânica) a mudstone, graywacke e calcário (sedimentos oceânicos), bem como as rochas vulcânicas do arco da ilha vulcânica (intrusiva e extrusiva, tanto máfica quanto felsica). Em alguns casos, a recristalização metamórfica subsequente teve um toque leve o suficiente para que as estruturas primárias ainda sejam preservadas, tanto vulcânicas quanto sedimentares. Camas graduadas em meta-graywacke da formação Mather Gorge são um bom exemplo de uma estrutura sedimentar primária que fala especificamente de processos oceânicos. Esses leitos classificados se formaram a partir da deposição submarina profunda de sedimentos clásticos por correntes de turbidez no Oceano Iapetus.

 Fotografia de um ~1m por 2m afloramento de migmatita, mostrando manchas finas de granito rosado em meio a uma matriz escura esticada. Um quarto (moeda) serve como um senso de escala.
Migmatita exposta em Chesapeake & Parque Histórico Nacional do canal de Ohio, perto de Potomac, Maryland.

podemos estimar o tempo da orogenia Taconiana observando as idades metamórficas para essas rochas (métodos K/Ar, Ar/Ar e Rb/Sr), bem como as idades de cristalização para as migmatitas produzidas pelo derretimento parcial (U/Pb). Em ambos os casos, a resposta devolvida é de ~460 Ma, uma idade Ordoviciana tardia. O Piemonte também é o lar de muitos plutões de rochas ígneas félsicas como o granito Occoquan, a suíte intrusiva de Georgetown e a Tonalita de Kensington, e todos eles também produzem idades isotópicas na faixa de 474 a 450 Ma.

Explore este panorama gigapixel de uma amostra de migmatita de Orange County, Virgínia, e procure bolsões de granito salpicado. Esses “leucossomos” representam a porção anteriormente derretida dessa rocha, que de outra forma é um xisto. Derretimento parcial semelhante está ocorrendo hoje sob cinturões de montanha modernos ativos, como o Himalaia.

 fotografia mostrando 6 camadas dobradas: 3 camadas de xisto (lama anterior) e 3 camadas de metagraywacke (antigo metagraywacke). eles são todos dobrados em uma grande dobra em forma de" V". Um centavo (moeda) fornece uma sensação de escala.
Turbiditos metamorfoseados dobrados: camadas alternadas de xisto & metagraywacke (antigo xisto & graywacke) foram dobradas por Taconian Mountain-building. Afloramento em Chesapeake & Parque Histórico Nacional do canal de Ohio, perto de Potomac, Maryland.

a deformação foi outra grande assinatura da construção de montanhas na região do Piemonte. As estruturas primárias foram distorcidas por dobras e interrompidas por falhas à medida que o Arco da ilha vulcânica Taconiana atracado com a América do Norte ancestral, comprimindo os sedimentos Iapetan capturados no meio.Na Nova Inglaterra, as rochas do fundo do mar de Iapetus, incluindo a litosfera oceânica e os depósitos sedimentares de águas profundas sobrepostos, moveram-se para cima em rochas continentais e para o oeste por cerca de 5o km de distância. Uma grande falha de impulso permitiu esse movimento relativo. Hoje, o traço dessa falha é chamado de “linha de Cameron”, em homenagem ao geólogo que a descreveu pela primeira vez. Klippen isolado das rochas overthrust permanecem na região homônima das Montanhas Taconic, mas o traço da falha também atravessa a Nova Inglaterra e até mesmo através do centro de Nova York.

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O sedimentares assinatura

Quando as montanhas são levantadas, eles se corroem. A erosão das montanhas produz sedimentos clásticos e muito disso. Embora isso não se acumule no local (ou seja,, no topo do cinturão de montanha), bacias sedimentares vizinhas podem ser suficientemente baixas para que possam receber e preservar esse sedimento através do tempo geológico. Muito antes de os geólogos entenderem as origens térmicas ou tectônicas de rochas e Granitos metamórficos, as orogenias eram conhecidas por sua assinatura sedimentar clástica. Cascalho, areia e lama não apenas surgem magicamente, afinal – eles exigem uma fonte. Uma grande quantidade de sedimentos clásticos aparecendo em uma sequência estratigráfica implica que deve ter havido muita rocha montanhosa próxima para ser erodida.

o sedimento clástico resultante (meus alunos gostam de chamá-lo de “caspa de montanha”) vem em duas variedades essenciais: um pacote de turbidite marinha profunda que os geólogos alpinos chamam de “flysch” e um pacote terrestre de cama vermelha apelidado de “molasse.”Embora esses termos europeus estejam um pouco fora de voga na América moderna, eles resumem muito bem a assinatura sedimentar da orogenia Taconiana. Encontramos flysch Taconiano e Molasse Taconiano na sequência estratigráfica de rochas sedimentares na província de Ridge Valley &.

Taconian Flysch

 uma fotografia mostrando uma sequência de 5 unidades de rocha, ficando mais escura ao longo do tempo. Os mais antigos à esquerda são um cinza claro limpo. Os mais jovens, à direita, são cinza escuro.
ao longo do Ordoviciano tardio, calcários rasos de cor clara deram lugar a calcários e xistos de águas profundas cada vez mais escuros.

os calcários pré-orogenia ficam mais sujos e Sujos à medida que o fim do Ordoviciano se aproxima. O aumento do teor de argila e lodo é visto como a primeira indicação do ataque clástico por vir, como um cheiro de fumaça antes de um incêndio florestal. Com o tempo, subindo pela sequência estratigráfica, esses carbonatos de margem passiva dão lugar a xistos limosos e, em seguida, xistos clásticos sem calcita e, finalmente, a turbiditos graywacke intercalados com xisto. A interpretação para este padrão de” sujar para cima ” é a crescente proximidade e proeminência da Cordilheira Taconiana, derramando cada vez mais sedimentos quanto maior ela crescia. Este flysch no registro sedimentar marinho da construção de montanhas Taconianas (e erosão).

uma seção transversal de desenho animado mostrando o aprofundamento da bacia sedimentar adjacente ao cinturão de montanha Young Taconian, à medida que a borda da América do Norte ancestral se flexiona para baixo. Correntes de turbidez fluem para esta bacia aprofundada.
o aprofundamento da bacia sedimentar adjacente ao cinturão montanhoso jovem Taconiano foi realizado à medida que a borda do continente ancestral norte-americano se flexionava para baixo. Correntes de turbidez fluíram para esta bacia aprofundada, depositando xisto e graywacke: o “flysch” Taconiano.”

o registro dessas correntes de turbidez é uma série de leitos classificados em graywacke, separados por camadas de xisto. Estes Bouma sequências são distintos mar profundo seqüências sedimentares que falam sobre a submarino avalanche após submarino avalanche, entregando enormes quantidades de areia e lama nos oceânica profunda:

Aqui é uma mão amostra de rocha mostrando uma seqüência de Bouma:

A transição do pré-Taconian água rasa carbonatos durante-o-Taconian águas profundas turbidites sugere que a água ficou mais profundo. Pode ter havido um papel para a flexão crustal aqui: onde o carregamento tectônico do arco Taconiano e sua Cunha acretária na borda da América do Norte ancestral fizeram com que a crosta caísse sob esse peso extra, aprofundando a bacia sedimentar ao lado.

na região do Meio-Atlântico do Vale & Ridge province, A principal unidade geológica que mostra flysch completo é a formação Martinsburg. Os fósseis na formação Martinsburg nos permitem restringir o tempo do edifício da montanha dos pontos de vista bioestratigráficos e paleoecológicos. À medida que os sedimentos da plataforma de calcário Ordoviciano ficam mais sujos e ricos em argila, os alimentadores de filtro de água rasa são substituídos por espécies mais adequadas para condições mais muddier e mais profundas. Aqui estão dois exemplos mostrando águas mais profundas faunas, mostrando graptolites e mostrando braqueápodes, crinoids, e um nautiloid; ambos são exibidos como gigapixel panoramas:

Fotografia mostrando um afloramento de bentonita (rotulado) entre camadas de calcário. A bentonita é de cor amarelada e muito quebradiça. Ele foi erodido mais rapidamente do que as camadas acima e abaixo dele, fazendo uma cavidade embutida no afloramento. As camadas são todas inclinadas moderadamente para a direita. Um geólogo está olhando para o afloramento e fornece uma sensação de escala.
Late Ordovician bentonite layer between limestone layers in the Valley & Ridge province of Northern Virginia.

camadas de cinzas também são preservadas, presumivelmente originárias do arco da ilha vulcânica que se aproxima. Essas camadas de cinzas chegam hoje a um material de argila amarelado e quebradiço chamado bentonita, mas incluem zircões que podem ser datados, e isso ajuda a restringir a idade dos estratos sedimentares acima e abaixo dos bentonitas. Dois leitos de bentonita difundidos, chamados de Deicke bentonite (457 Ma) e a bentonita Millbrig (454 Ma), são encontrados em uma vasta faixa de Apalaches e no Centro-Oeste. Eles podem ser correlacionados desde o sul de Minnesota e Texas até Alabama e Geórgia até o norte de Nova York.

Taconian Molasse

uma vez que a bacia de flysch se encheu, os rios que drenavam o cinturão da Montanha Taconian se estendiam pelo flysch, alcançando o oeste em direção ao mar Epeirico Tippecanoe. À medida que fluíam, transportavam sedimentos. O sedimento se acumulou nos canais dos rios e nos depósitos das planícies de inundação. Na região do Meio-Atlântico, estes ocorrem principalmente na formação Juniata.

 seção transversal dos desenhos animados mostrando o desenvolvimento da Cunha clástica Queenston a oeste do cinturão da Montanha Taconian. O molasse é mais grosso e mais grosso perto do cinturão da montanha a leste, e afina e multa a oeste.
a cunha clástica de Queenston foi depositada a oeste do cinturão da Montanha Taconiana. O molasse é mais grosso e mais grosso perto do cinturão da montanha a leste, e afina e multa a oeste.

aqui está um Google Maps Street View de uma dessas exposições:

observe a borda do canal cheia de arenito saindo da grama no lado direito da tela, como meio rosto sorridente. Existem meia dúzia de camadas de arenito/xisto vermelho à sua esquerda. Um pouco mais à esquerda ainda, você pode ver apenas xisto vermelho (sem arenito). Este é um pequeno instantâneo da relação entre um rio e sua planície de inundação. O rio é o arenito do canal com o formato de rosto sorridente, e o xisto vermelho representa sua planície de inundação. A zona de transição com os muitos pequenos dísticos de arenito / Xisto são interpretados como depósitos de fenda splay, locais onde o rio transbordou suas margens em uma enchente e derramou sobre seu próprio Dique natural.

a formação Juniata faz parte de um depósito arqueado mais maciço de depósitos terrestres, chamado de cunha clástica Queenston. Alguns geólogos o chamam de “Delta de Queenston”, embora isso provavelmente não seja literalmente preciso. Provavelmente era mais como uma planície aluvial alimentada por muitos rios drenando o cinturão da Montanha Taconiana. Na visualização do mapa, ele tem uma grande forma de leque, mas na seção transversal, o nome “Cunha” faz mais sentido: é mais grosso (e mais grosso) no leste, e depois se afina sistematicamente para o oeste, beliscando para uma borda de penas em Michigan.

a cunha clástica de Queenston é considerada cerca de metade do sedimento que foi derramado das Montanhas Taconianas (com a outra metade tendo saído a leste do cinturão da montanha, para o Iapetus). Se isso estiver correto, uma estimativa do volume das montanhas pode ser feita: 600.000 km cúbicos de rocha. Como sabemos a largura do cinturão metamórfico (as “raízes” das montanhas, conforme descrito na seção anterior), isso permite converter nossa estimativa de volume em uma interpretação da altura. Tal como acontece com as estimativas de pressões metamórficas, este cálculo sugere picos Taconianos da ordem de 4000 m de altura.

depois que as montanhas Taconianas foram desgastadas, no Siluriano, as condições voltaram à sedimentação passiva da margem, e uma nova camada de carbonato foi colocada no Siluriano e no Devoniano. Este foi um alívio temporário das condições de margem ativa, que retomaria com a orogenia Acadiana no meio ao final do Devoniano.

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Para um olhar detalhado sobre os sedimentos lançar fora o Taconian montanha correia, consulte o Massanutten Synclinorium VFE.

conclusão

múltiplas linhas de evidência apontam para a acreção de um arco de ilha vulcânica com (o que é hoje) América do Norte ancestral Oriental durante o período Ordoviciano tardio do tempo geológico (cerca de 460 Ma na região do meio do Atlântico). Essa colisão tectônica, chamada orogenia Taconiana, resultou em um extenso cinturão metamórfico marcando as raízes de uma cadeia montanhosa com milhares de km de comprimento. Como eles foram desgastados pela erosão, essas montanhas antigas derramam grandes quantidades de sedimentos, que se acumularam em bacias vizinhas baixas (marinhas e terrestres).

* o que há em um nome?

a orogenia Taconiana também é chamada de “orogenia Tacônica” por geólogos suficientes que provavelmente vale a pena explorar os diferentes nomes aqui. Os autores deste texto acreditam que ” Taconiano “é o termo melhor, e que” Tacônico ” é enganoso. Vamos explicar brevemente por que…

as montanhas Tacônicas são uma pequena Cordilheira moderna no norte do Estado de Nova York, localizada a leste de Albany, na fronteira com Massachusetts, perto do canto sudoeste de Vermont:

o trabalho fundamental na compreensão da construção de montanhas Ordovicianas foi concluído pela primeira vez nessas montanhas (modernas) e, portanto, os marcos locais forneceram o nome para o episódio orogênico. No entanto — e este é o ponto-chave-toda a cadeia montanhosa do Ordoviciano não se limitou à área das modernas Montanhas Tacônicas. Em vez disso, as antigas montanhas se estendiam de Newfoundland no leste do Canadá até o Alabama.

não apenas as antigas montanhas Taconianas eram muito mais longas do que as modernas Montanhas Tacônicas, mas também eram mais altas. O pico mais alto da Cordilheira Tacônica hoje tem apenas cerca de 600 metros de altura. Em contraste, estimativas de minerais metamórficos formados durante a orogenia Taconiana sugerem que os picos da Faixa Taconiana de idade Ordoviciana devem ter sido muito mais altos. As pressões metamórficas de pico de 1,5 GPa implicam algo na ordem de 20 km de material crustal sobreposto. As montanhas Taconianas, em outras palavras, teriam sido uma faixa de escala Alpina. Nos Alpes modernos, o pico mais alto tem mais de 4000 metros de altura.Essas montanhas antigas se foram agora, Erodidas ao longo do tempo geológico. Podemos observar suas raízes erodidas, e podemos observar o sedimento que resultou dessa erosão, mas as próprias montanhas como características topográficas já se foram. Esse intervalo antigo merece seu próprio nome, e esse nome deve ser distinto do nome que é aplicado ao intervalo moderno. Se a Cordilheira moderna é as montanhas Tacônicas, então as montanhas Ordovicianas precisam de um nome diferente: Taconiano.

vamos resumir com uma comparação rápida e contraste: As montanhas Taconianas eram uma paisagem antiga, com milhares de quilômetros de extensão, com picos que provavelmente ultrapassaram 4.000 m de altitude e agora estão completamente erodidos. As montanhas Tacônicas são uma paisagem moderna, com cerca de 20 quilômetros de extensão, com elevação máxima de apenas 400 m, e as montanhas ainda não estão completamente Erodidas.

as montanhas Tacônicas São onde a orogenia Taconiana foi descrita pela primeira vez, mas não devemos confundir a Cordilheira piddly moderna com seu poderoso antecessor de idade Ordoviciana. Muito diferentes em idade, altura e extensão, eles merecem nomes diferentes.

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