Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Надвиг Льюиса является геологическая надвига структура Скалистых гор найти в граничащих национальных парков Ледник в штате Монтана , США и Уотертон озер в провинции Альберта , Канада. Структура была создана из-за столкновения тектонических плит около 170 миллионов лет назад, которое толкнуло клин породы толщиной в несколько миль на 50 миль (80 км) к востоку, в результате чего он перекрыл более мягкую породу мелового возраста, которая на 400-500 миллионов лет моложе.

География [ править ]

Канадский выступ и складчатый пояс Скалистых гор представляет собой сужающийся к северо-востоку деформационный пояс, состоящий из мезопротерозойских, палеозойских и мезозойских пластов. Упорный щит Льюиса является одной из основных структур выступа и складчатого пояса, простирающегося на 450 км от горы Кидд возле Калгари, штат Алабама на юго-востоке Канадских Кордильер, до горы Стимбот, расположенной к западу от Грейт-Фолс, северо-запад Монтаны в Соединенные Штаты. [1] [2] Свержение Льюиса дает научное представление о геологических процессах, происходящих в других частях мира, таких как Анды и Гималаи .

Геология и тектоника [ править ]

Тектоническое начало и Канадские Кордильеры [ править ]

Начало кордильерского орогенеза началось в среднеюрское время в результате распада Пангеи и движения Североамериканской плиты к зонам субдукции на западной окраине. [3] Большая часть Канадских Кордильер сегодня состоит из многочисленных тектоностратиграфических террейнов, которые были приросли к стабильной окраине Северной Америки от юрского до раннего третичного периода в результате дрейфующих на восток и север островных дуг, которые столкнулись с континентальной литосферой Северной Америки. [4] Эти террейны образовались из-за отделения пород верхней коры от более плотной нижней коры и прототихоокеанской верхней мантии.литосфера, погруженная под Северо-Американский кратон. [5] В аллохтонном верхних террейны земной коре были сопоставляется поверх друг друга и по западному краю Североамериканского кратона по системе взаимосвязанно, северо - востока и юго - запад , граничащие главных надвиги . [5]

Подъем Скалистых гор и формирование Надвигового и складчатого пояса Скалистых гор [ править ]

См. Также: Фронт Скалистых гор

Начало деформации складчатого и надвигового пояса Скалистых гор было связано с коллизионными тектоническими силами, возникшими на западном краю Северо-Американского кратона. Этот пояс надвигов и складок был поднят к востоку от Канадских Кордильер и образовался между средней юрой и ранним эоценом в пределах сужающегося на восток клина мезопротерозойских и раннекайнозойских осадочных пород, которые откладывались в осадочном бассейне Западной Канады. [6] Глубокое несогласие отделяет осадочный чехол от архейской до палеопротерозойской кристаллической коры Северной Америки. [6] Этот пояс с надвигом и складкой имеет тонкую обшивку, на что указывает множество надвигов, которые чередуются и перекрываются вдольпростираются и разрезают пласты под углом от низкого до умеренного, которые сглаживаются с глубиной, повторяют ту же стратиграфию кембрия и триаса от надвигового листа к надвиговому пласту и сливаются в общий базальный деколлемент , базальный деколлемент Скалистых гор. [7] Пояс надвигов и складок Скалистых гор распространялся с запада на восток, приспосабливая до 120 миль (200 км) горизонтального сокращения около границы с Канадой и США, и около 43 миль (70 км) в северных частях Британской Колумбии и Монтаны. . Восточная граница складчато-надвигового пояса отмечена самыми восточными деформированными пластами, известными в обнажении и / или в геологической среде. Поскольку пласты, лежащие под равнинами Альберты, слегка опускаются, трудно точно определить край деформации на этой стороне пояса. На западной сторонеСкалистые горы ограничены желобом Скалистых гор , где траншея интерпретируется как перекрывающая западные, ниспадающие блоки основных нормальных разломов, которые отделяют южные Скалистые горы от гор Перселл . [6]

Структура и особенности декольте сжатия

Горизонтальное сокращение тонкостенных отложений, лежащих над разломом отрыва из-за тектонической конвергенции, должно компенсировать это горизонтальное сокращение, и произошло это за счет образования крупных надвигов с большим смещением, самым большим из которых является надвиг Льюиса. Надвиговые пласты, участвующие в надвигово-складчатом поясе канадских Скалистых гор, состоят из слоев разного возраста, что свидетельствует о значительной деформации с течением времени. Доминирующая структура деформационного пояса - это серия надвигов, в основном листрических и граничащих с северо-востока или востока. Эти надвиги следуют за длинными параллельными отрывами напластования, разделенными пандусами. В результате образуется серия вышележащих надвигов, которые следуют за их связанными смещениями разломов. Кроме того,имеется опадающий на запад базальный отряд, который простирается в кордильерское метаморфическое ядро ​​на срединных уровнях земной коры. Считается, что пласты из различных сред осадконакопления были соскоблены с нижележащего Североамериканского кратона и срастались с вышележащимиМежгорный террейн во время конвергенции тектонических плит в поздней юре и палеоцене. Исследования и современные датировки показали, что распространение надвигов на восток происходило в виде четырех отдельных импульсов, разделенных относительным тектоническим покоем. Даты 40 Ar / 39 Ar указывают на то, что эти пульсации произошли в поздней юре (163-146 млн лет), среднемеловом периоде (103-99 млн лет), позднем мелу (76-68 млн лет) и позднем палеоцене - начале эоцена (57-51 год). Млн. Лет), разделенные периодами покоя> 40,> 20 и> 10 млн. Лет соответственно. [6]

Скалистые горы были подняты во время Ларамидского орогенеза, который произошел между 80-55 миллионами лет назад в период от позднего мела до раннего палеоцена в результате субдукции Кулаской и Фараллонской плит под североамериканский континент. [8] Кроме того, первые радиометрические данные о возрасте, полученные в результате прямого датирования надвиговых пропастей с фронта хребтов южных канадских Скалистых гор, выявили два различных эпизода деформации, названные «пульс Рандла» и «пульс Макконнелла». [6] Эти импульсы были датированы и интерпретируются как произошедшие 72 и 52 млн лет соответственно. [6]

Система тяги Льюиса [ править ]

Надвиг Льюиса - это низкоугловой надвиг, в котором докембрийские отложения были надвинуты на более молодые отложения мелового периода. [9] Упорный лист ограничен боковыми аппарелями с обеих сторон. На юге это происходит около перевала Мариас, штат Монтана, где геометрия рампы параллельна направлению движения листа. [9] На севере опорный щит поднимается вверх по наклонной рампе около перевала Кутеней в Британской Колумбии. Общая форма тяги листа , как он перемещается на северо-востоке , имеет общую форму выпуклой по направлению к форланду. [9]

Лист Льюиса переносится надвигом Льюиса, где сжатие и надвиги (в южных канадских предгорьях Скалистых гор и на Восточном фронте) были связаны с наклонным правосторонним конвергенцией между Межгорным террейном и Североамериканским кратоном. Эта транспрессия в позднем меловом периоде привела к тектонической инверсии кордильерской миогеоклинали.и бассейн Бельта-Перселла, когда лист Льюиса начал изгибаться и складываться, где пласты затем переворачивались до тех пор, пока не образовался разрыв или разлом. Это включало мощные толщи палеозойских пород, составляющих кориллерский миогеоклин, и нижележащие неопротерозойские породы, которые отделились от кристаллического фундамента; переместились вверх по пандусу пассивной маржи, вдоль которого они скопились; и расположены на плоской поверхности Североамериканского кратона, образуя структурную кульминацию, определяющую Главные хребты Канадских Скалистых гор. [8] Точно так же толстая последовательность мезопротерозойских слоев, состоящая из супергруппы Бельта-Перселла, следовала той же последовательности событий, приводящих к структурной кульминации, наблюдаемой в южной части антиклинория Перселла .[8]

Эволюция свержения Льюиса

Надвиг Льюиса разделен двумя основными системами разломов растяжения, разломом Флэтхед и системой разломов желоба Скалистых гор. Оба они имеют возраст от позднего эоцена до миоцена. [5] Однако количество сокращений, которое произошло на надвиге, не связано с расширением эоцена из-за системы разломов желоба Роки-Маунтин и разлома Плоская голова, не имеющего позиционного влияния на опорную стенку и отсечки висячей стены надвига Льюиса. [5]Вместо этого, эта транспрессия была заменена транспрессией в раннем эоцене, включающей растяжение земной коры с востока на запад и тектоническую эксгумацию, которая подняла метаморфические породы средней коры на поверхность для обнажения. Кроме того, этот переход от транспрессии к транспрессии привел к быстрому охлаждению метаморфических комплексов ядра, когда они были эксгумированы и вынесены на поверхность. Правостороннее транспонирование внутриконтинентальных сдвиговых разломов на северо-востоке и юго-западе Британской Колумбии завершилось эксгумацией среднекорового метаморфического ядра в середине эоцена. Это приводит к обнажению базального деколлемента и ассоциации с разломами Север-Юг, внедрением даек и объемным магматизмом, что, в свою очередь, означает прекращение укорочения земной коры. [7]Палеотемпературы и геотермические градиенты указывают на то, что толщина надвигового слоя Льюиса составляла 7,5–8,4 мили (12–13,5 км), когда началось надвигание. [6]

Простая дуплексная структура, показывающая последовательное наложение надвигов.
Современный геологический профиль

Дуплексы [ править ]

Гора Чиф в национальном парке Глейшер образовалась на восточном краю верхней плиты пролива Льюиса и сформировалась в результате эрозии.

Надвиговые разломы часто связаны с тремя типами структур: черепичными веерными структурами, наклонно-плоскими структурами и дуплексными структурами, все из которых наблюдаются в пределах надвига Льюиса и надвигово-складчатого пояса Скалистых гор. Дуплексные конструкции широко распространены и были расположены во многих местах вдоль пролета Льюиса. Эти структуры отличаются друг от друга из-за их структурно перекрывающихся, линзовидно сложенных срезов надвиговых разломов. Ярким примером является район, который простирается от перевала Кутеней к северу от границы до перевала Мариас в Монтане. На этом разрезе показан надвиг Льюиса, следующий за серией слоисто-параллельных горизонтов отложения с довольно тонким стратиграфическим интервалом около основания супергруппы Перселла, которая также является основанием среднего протерозойского пояса. [10] Два окнав этом разделе показаны обнажения пластов верхнего мела, обнаженные под надвигом Льюиса, расположенные рядом с разломом Flathead. Внутри этих окон надвиг Льюиса складывается вместе с вышележащими и нижележащими пластами в серию антиклинальных кульминаций северо-западного простирания, которые простираются по длине западной стороны выступа. [10] Кроме того, в этом разрезе можно увидеть два различных структурных уровня: верхний уровень, составляющий большую часть массы надвигового слоя Льюиса, который характеризуется широкими открытыми складками в относительно недеформированных породах, и довольно тонкий нижний уровень, состоящий из сложенные черепичные, обращенные к юго-западу, срезы сигмовидных надвигов, ограниченные снизу надвигом Льюиса, а сверху - отдельным напластованным параллельным надвигом, называемым надвигом надгробной плиты. [10]Эти кульминации постепенно складываются и вмещают значительное латеральное сокращение земной коры, связанное со сжатием вдоль надвигового разлома Льюиса. Еще один очень похожий участок этого дуплекса можно увидеть на другом обнажении в районе Уотертон-Лейкс на юго-западе Альберты. [10] В дополнение к дуплексам, видимым в окнах, надвиг Льюиса также показывает изолированные остатки восточного края верхней плиты ( клиппы ), расположенные на горе Чиф в Монтане и горе Кроуснест в Альберте. Эрозия с течением времени придала горам характерную форму, в которой они возвышаются над соответствующими прериями.

Геохронология [ править ]

Движение разлома надвига Льюиса датируется на основе самого старого возраста движения, определяемого самыми молодыми отложениями на подошве, которым, как говорят, около 65 миллионов лет. Анализ трека деления урансодержащих минералов, таких как цирконы и апатит, который включает датирование радиоактивного урана, обнаруженного в отложениях вдоль надвига Льюиса, с использованием изотопных соотношений урана, обеспечивает ограничения позднего преддеформационного палеогеотермического градиента и толщины листа Льюиса. [11]Эти данные, после калибровки по геологическому возрасту, привели к выводу, что максимальное захоронение и нагревание в надвиге Льюиса произошло во время кампана в течение периода времени менее 15 миллионов лет до начала движения надвигового слоя. Данные трека деления апатита показали резкое изменение палеотемператур от высоких до низких температур и связанные с этим изменения концентраций урана, когда захоронение и нагрев прекратились, а движение и эксгумация начались, что показало смещение мезопротерозойских слоев супергруппы Бельт-Перселл вдоль Надвиг Льюиса находился в движении примерно 75 млн лет назад. [11] [7]Это подтверждается местоположениями дальше на юг вдоль надвигового разлома в Монтане, где разломы на переднем крае прорезают вулканический маркер 76 млн лет, что доказывает, что начало движения разлома должно быть моложе 76 млн лет. [7]

Самое молодое движение по разлому, или, другими словами, окончание движения для надвигового движения, основано на стратиграфических и структурных характеристиках отложений раннего эоцена и ограничено возрастом нормальных разломов, которые рассекают надвиг, и связанных с ними отложений, обнаруженных в них. нормальные неисправности. Кроме того, считается, что охлаждение метаморфических комплексов ядра, которые возникли и были эксгумированы, знаменует конец деформации надвигового пояса, которая была достигнута с использованием радиометрического урана в цирконах, чтобы обеспечить период охлаждения, который соответствует тектоническому переходу от сжатия к растяжению. . U-Pb датирование цирконов из различных деформированных и пересекающихся среднекоровых гранитных пород на юге центральной части Британской Колумбии дало возраст похолодания 59 млн лет. Более того,переход от надвигания и складчатости к растяжению земной коры привел к быстрому охлаждению метаморфических комплексов ядра реки Прист, где возраст похолодания, обнаруженный в биотите, дал возраст> 55 млн лет через K-Ar иМетоды датирования 40 Ar / 39 Ar. [12] Вдобавок было обнаружено, что те же самые разломы в Монтане, которые пересекают вулканический маркер, были прорваны дайками порфиров 59 млн лет назад. [7] Это ограничивает самый молодой возраст движения 59 млн лет назад. Вместе взятые даты, выявленные для самого старого и самого молодого движения вдоль разлома, показывают, что общее движение надвигового разлома Льюиса произошло в течение примерно 15 млн лет в периоды от позднего мела до раннего палеоцена между 75-59 млн лет.

Палеотемпературы были получены на основе коэффициента отражения витринита путем измерения процента падающего света, отраженного от поверхности частиц витринита в осадочных породах верхнеюрско-нижнемеловой формации вдоль надвига Льюиса. Результаты показали, что преддеформационный палеогеотермический градиент находится в диапазоне от <30 до 11 ° C / км по сравнению с 18–22 ° C / км во время пика углефикации и максимальных температур. Эти результаты указывают на то, что надвиговая пластина Льюиса перекрывалась, по крайней мере, 3 км дополнительных слоев позднего мела, наряду с толщей 8 км, что указывает на то, что надвиговая пластина Льюиса имела приблизительную толщину 12–13,5 км до надвигового движения.

Геологическое движение [ править ]

Геофизические методы в виде сейсмического анализа также использовались для определения движения вдоль надвигового щита. В одном исследовании сейсмические данные, записанные вдоль 49 ° с.ш. параллели (граница между Канадой и США), были записаны от разлома желоба Роки-Маунтин в прибрежном поясе на восточном склоне антиклинали Мойи антиклинория Перселла, который считается быть местом сужения разлома Льюиса. Полученные сейсмические данные показали полное смещение надвиговой пластины Льюиса на 115 км. [5] Это было сделано путем определения положения обрезки подошвы стенки листа Льюиса, который интерпретируется в сейсмическом разрезе как усеченные отражатели на глубине 11–15 км под антиклинорием Перселла и над отражателями фундамента. [5]В 75 км к востоку по профилю находится обнажение разлома Льюиса в районе Уотертон, который напрямую связан с наиболее смещенной частью висячей стены. [9] Измерение расстояния между лежачей отсечкой и воздействием разлома на поверхности Земли, общее движение тяги листа Льюиса было определенно. Результаты показали, что было 75 км прямого движения надвигового щита вдоль разлома Льюиса и еще 40 км переноса за счет образования дуплексов «подошва-домен». [5]Хотя это исследование не принимало во внимание возможность того, что надвиговая пластина Льюиса сместилась дальше на восток вдоль прерий и была размыта, данные оказались высокого качества, поскольку позволили установить отличные связи с предыдущими буровыми скважинами. нанесенные на карту структуры, измеренная стратиграфия и существующие геологические и сейсмические данные. [5] Это исследование послужило подкреплением к предыдущей работе и полностью соответствовало собранным ранее данным. [5]Кроме того, представленные сейсмические данные имеют большое значение с точки зрения растяжения, поскольку прямая связь между отражателями на западной и восточной сторонах желоба Скалистых гор коррелирует с одной и той же стратиграфической единицей, где растяжение может быть восстановлено, и было рассчитано расстояние около 10 км. по разнице предварительного и пост-расширения. [5]

Существуют разногласия по поводу того, как произошло движение надвигания и какое влияние это движение оказало на окружающую геологию. В частности, попытки определить, было ли движение тяги непрерывным или движение было более характерным для стиля движения прерывистого скольжения, остается безрезультатным. Однако аномально высокие значения отражательной способности витринита, полученные по надвигам Льюиса на перевале Мариас, надвигам МакКоннелла на горе. Ямнуська, разлом Коулмана в Уинтернинг-Крик и некоторые другие указывают на то, что во время надвига образовались температуры 350–650 ° C. Более того, эти высокие значения отражательной способности витринита были ограничены чрезвычайно узкими участками, примыкающими к зонам разломов и внутри них. Это свидетельствует о том, что высокие температуры были довольно кратковременными. Таким образом,высокие температуры интерпретируются как результат нагрева от трения во время прерывистого скольжения. Свидетельства локальных высоких температур в зоне разлома указывают на то, что локальные области напряжения трения должны существовать, с возможностью этого из-за наклонов в плоскости разлома, где мог произойти дренаж с высоким поровым давлением. Более того, образцы с висячей стены, собранные в непосредственной близости от плоскости разлома, не показывают признаков нагрева во время постепенного захоронения отложений. Это отсутствие признаков нагрева во время разломов указывает на низкое напряжение трения и, следовательно, на низкую скорость скольжения.с возможностью того, что это произойдет из-за наклонов в плоскости разлома, где мог произойти дренаж с высоким поровым давлением. Более того, образцы с висячей стены, собранные в непосредственной близости от плоскости разлома, не показывают признаков нагрева во время постепенного захоронения отложений. Это отсутствие признаков нагрева во время разломов указывает на низкое напряжение трения и, следовательно, на низкую скорость скольжения.с возможностью того, что это произойдет из-за наклонов в плоскости разлома, где мог произойти дренаж с высоким поровым давлением. Более того, образцы с висячей стены, собранные в непосредственной близости от плоскости разлома, не показывают признаков нагрева во время постепенного захоронения отложений. Это отсутствие признаков нагрева во время разломов указывает на низкое напряжение трения и, следовательно, на низкую скорость скольжения.[13] Это демонстрирует твердое согласие с эволюцией надвигового и складчатого пояса канадских Скалистых гор, включая надвиговую пластину Льюиса, которая, как было интерпретировано, развивалась и начинала движение в импульсном режиме. [6]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Файнштейн, Шимон; Кон, Барри; Осадец, Кирк; Прайс, Раймонд А. (01.01.2007). «Термохронометрическая реконструкция преднадвигового палеогеотермического градиента и начальной мощности надвигового слоя Льюиса, юго-восток канадского выступа Кордильер». Специальные статьи Геологического общества Америки . 433 : 167–182. DOI : 10,1130 / 2007,2433 (08) . ISBN 978-0-8137-2433-1. ISSN  0072-1077 .
  2. ^ Castonguay, Себастейн; Прайс, Раймонд А. (1995-09-01). «Тектоническая наследственность и тектоническое расклинивание наклонной висящей стены: южное окончание надвигового листа Мисти, южные канадские Скалистые горы». Геологическая служба Америки . 107 (11): 1304–1316. DOI : 10.1130 / 0016-7606 (1995) 107 <1304: thatwa> 2.3.co; 2 .
  3. ^ Миалл, Эндрю Д. «Геологические регионы» . Канадская энциклопедия . Проверено 6 апреля 2017 .
  4. ^ Peslier, Энн Х .; Райсберг, Лори; Ладден, Джон; Фрэнсис, Дон (2000). "Систематика изотопов Os в ксенолитах мантии; возрастные ограничения литосферы Канадских Кордильер" (PDF) . Химическая геология . 166 (1–2): 85–101. Bibcode : 2000ChGeo.166 ... 85P . DOI : 10.1016 / s0009-2541 (99) 00187-4 - через Elsevier.
  5. ^ a b c d e f g h i j Velden, Arie J. van der; Кук, Фредерик А. (1994-09-01). «Смещение надвигового слоя Льюиса на юго-западе Канады: новые данные по сейсмическим отражениям». Геология . 22 (9): 819–822. DOI : 10.1130 / 0091-7613 (1994) 022 <0819: dotlts> 2.3.co; 2 . ISSN 0091-7613 . 
  6. ^ a b c d e f g h Pan, DI; Pan, DI; Плуйм, Б.А. ван дер (2014). «Орогенные импульсы в Скалистых горах Альберты: радиометрическое датирование основных разломов и сравнение с региональной тектоно-стратиграфической записью». Бюллетень Геологического общества Америки . 127 (3–4): 480–502. Bibcode : 2015GSAB..127..480P . DOI : 10.1130 / b31069.1 .
  7. ^ a b c d e Simony, Philip S .; Карр, Шэрон Д. (01.09.2011). «Эволюция юго-восточных Канадских Кордильер от мелового до эоценового периода: непрерывность надвиговых систем Скалистых гор с зонами« последовательного »течения средней коры». Журнал структурной геологии . 33 (9): 1417–1434. Bibcode : 2011JSG .... 33.1417S . DOI : 10.1016 / j.jsg.2011.06.001 .
  8. ^ a b c «Академическая статья (PDF): Предварительная палинспастическая карта мезопротерозойского пояса / супергруппы Перселла, Канада и США: последствия для тектонической обстановки и структурной эволюции антиклинория Перселла и месторождения Салливан» . ResearchGate . Проверено 11 апреля 2017 .
  9. ^ a b c d Прайс, Питер Р. Фермор, Раймонд А. (1983-01-01). «Стратиграфия нижней части супергруппы Бельта-Перселла (средний протерозой) в надвиге Льюиса в Южной Альберте и Британской Колумбии» . Бюллетень канадской нефтяной геологии . 31 (3). ISSN 0007-4802 . 
  10. ^ a b c d Прайс, Питер Р. Фермор, Раймонд А. (01.01.1987). «Мультидуплексная структура вдоль основания надвигового щита Льюиса в южных канадских Скалистых горах» . Бюллетень канадской нефтяной геологии . 35 (2). ISSN 0007-4802 . 
  11. ^ а б Осадец, КГ; Кон, БП; Файнштейн, С .; О'Салливан, ПБ (2002-05-06). "Термическая история канадского бассейна Уиллистон из термохронологии трека деления апатита - последствия для нефтяных систем и геодинамической истории". Тектонофизика . Низкотемпературная термохронология: от тектоники к эволюции ландшафта. 349 (1–4): 221–249. Bibcode : 2002Tectp.349..221O . DOI : 10.1016 / S0040-1951 (02) 00055-0 .
  12. ^ van der Pluijm, Ben A .; Холл, Крис М .; Vrolijk, Peter J .; Пивер, Дэвид Р .; Кови, Майкл С. (2001). «Датировка мелких разломов в земной коре» (PDF) . Природа . 412 (6843): 172–175. DOI : 10.1038 / 35084053 . ЛВП : 2027,42 / 62567 . PMID 11449270 . S2CID 4309649 .   
  13. ^ Bustin, RM (1983). «Нагрев при надвигах в скалистых горах: трение или фиксация?». Тектонофизика . 95 (3–4): 309–328. Bibcode : 1983Tectp..95..309B . DOI : 10.1016 / 0040-1951 (83) 90075-6 .
  • "Геологические заметки: Национальный парк Глейшер, Монтана" . Служба национальных парков, природа и наука . Архивировано из оригинала на 2006-03-01 . Проверено 25 апреля 2006 .