stringtranslate.com

Гренвильская орогенез

Распространение орогении Гренвилла
Протяженность (оранжевые области) орогении Гренвилла, по Толло и др. (2004) и Дараби (2004)

Орогения Гренвилла была длительным мезопротерозойским горообразованием, связанным со сборкой суперконтинента Родиния . Ее летописью является выдающийся орогенический пояс , который охватывает значительную часть североамериканского континента, от Лабрадора до Мексики , а также до Шотландии .

Гренвильская орогенная кора средне-позднего мезопротерозоя ( ок. 1250—980 млн лет ) встречается по всему миру, но, как правило, под названием «Гренвиль» признаются только события, произошедшие на южных и восточных окраинах Лаврентии . [1] Эти орогенные события также известны как кибаранская орогения в Африке и дальсландианская орогения в Западной Европе .

Временная шкала

Проблема определения времени орогения Гренвилля является спорной областью. Временная шкала, намеченная Тоби Риверсом в 2002 году, получена из хорошо сохранившейся провинции Гренвилль и представляет собой одну из наиболее подробных записей орогения. [2] Эта классификация рассматривает классическое обозначение Гренвилля как охватывающее два отдельных орогенных цикла; орогения Риголет, Оттаван и Шоуингиан составляют цикл Гренвилля, а орогения Эльзевира стоит сама по себе. Из-за большого размера области, затронутой событиями Гренвилля, существуют некоторые различия во времени по всему орогеническому поясу . [1]

Хронология горообразования Гренвилля
Хронология горообразования Гренвилля, по Риверсу (2002)

Возрасты приблизительно определяются на основе магматической активности, связанной с отдельными циклами орогенеза. Разрывы в возрасте циклов сжатия и изотопный анализ роговой обманки , биотита и калиевого полевого шпата указывают на то, что расширение происходило, когда сжатие на мгновение прекратилось. [3] [4]

В статье Риверса 2008 года рассматривается хронология различных периодов орогенеза и реконструируется временная шкала на основе пространственного и временного метаморфизма присутствующих пород. Согласно этой новой версии временной шкалы, которая является составной частью Риверса 1997 и Гауэра и Крога 2002, эльзевирский орогенез происходит с 1240 по 1220 млн лет назад, шавиниганский — с 1190 по 1140 млн лет назад и больше не является частью гренвильского цикла, оттаванский (теперь 1090–1020 млн лет назад) и риголетский (все еще 1010–980 млн лет назад) становятся фазами, которые группируются в гренвильский орогенез. [5]

Общая тектоника

Реконструкция событий орогенеза продолжается, но общепринятым мнением является то, что восточные и южные окраины Лаврентии были активными конвергентными окраинами до начала континентальной коллизии . Этот тип субдукции (B-типа) имеет тенденцию размещать магматические дуги на или около края перекрывающей плиты в современных зонах субдукции, и свидетельства современных (ок. 1300–1200 млн лет) островных дуг можно найти по всему орогену Гренвилл. Анды Южной Америки считаются современным аналогом. [1] Примерно с 1190–980 млн лет назад (фактическое время варьируется в зависимости от местности) два отдельных континентальных блока столкнулись с Лаврентией. Оба эти события столкновения считаются аналогичными столкновению, вызывающему современный рост Гималайского хребта . [1] [6] Некоторое время считалось, что один из блоков является континентом Амазония, но палеомагнитные данные теперь доказали, что это не так. [7]

Эти периоды надвига и метаморфизма не были непрерывными, а прерывались сравнительно спокойными периодами, в течение которых плутоны AMCG ( анортозит / мангерит / чарнокит / гранит ) внедрялись во вмещающую породу . [1] Полярности субдукции (какая плита перекрывала какую) различаются в зависимости от региона и времени. Некоторые остатки островных дуг были размещены на окраине Лаврентия, а некоторые были аккрецированы во время орогенеза. [8] [9] Сроки этих событий ограничены поперечными связями, наблюдаемыми в полевых условиях, а также SHRIMP ( чувствительный ионный микрозонд высокого разрешения ) и TIMS ( термоионизационная масс-спектрометрия ) датированием урана и свинца . [10]

Первым периодом тектонической активности было наращивание островной дуги в какой-то момент во время Эльзевирской орогении. [7] До того, как произошло наращивание островной дуги, происходила субдукция между континентальной плитой и, предположительно, океанической плитой. Натяжение плиты и движущие силы дальнего поля, такие как толчок хребта, способствовали сокращению расстояния между островной дугой и континентом. В зависимости от угла субдукции, деформация континентальной коры уже происходила и утолщение литосферы . К 1,19 млрд лет назад бассейн задней дуги Эльзевира закрывался. [3]

От 1,18 до 1,14 млрд лет назад в этом районе происходило расширение. [3] То ли из-за охлаждения литосферы, также известного как термическое проседание, то ли из-за компрессионной активности в этом районе активизировались некоторые разломы расширения. Расширение отмечено изотопным возрастом ранее упомянутых пород. Кроме того, наблюдается образование осадочных бассейнов, что означает, что окраина была достаточно спокойной, чтобы осадки могли накапливаться. Однако в некоторых районах от 1,16 до 1,13 млрд лет назад, одновременно с расширением, есть доказательства того, что все еще происходили надвиги и размещение террейнов. [3]

Согласно одной из моделей, западное надвигание происходило с 1,12 по 1,09 млрд лет назад, а затем растяжение было основной тектонической активностью до 1,05 млрд лет назад. [3] Именно в этот момент Центральный гранулитовый террейн был эксгумирован и произошел незначительный магматизм. [7] Причина перехода от сжатия к растяжению неизвестна, но может быть результатом гравитационного коллапса, расслоения мантии, образования плюма под суперконтинентом , изменениями в драйверах дальнего поля при распределении напряжения или любой комбинацией причин, вытекающих из того факта, что наша планета динамична. [7] Циклическая история сжатия и растяжения этой области похожа на цикл Вильсона . В этой области мира цикл Вильсона создал бы бассейн для океана Япетус .

Общая литология

Сегодня ороген Гренвилл отмечен северо-западными складчато -надвиговыми поясами и метаморфическими режимами высокого давления, а также характерным магматизмом свиты AMCG. Метаморфизм обычно представляет собой амфиболитовую и гранулитовую фации , то есть изменение средней и высокой температуры и давления. Эклогитизированные метагаббро ( ультраосновные метаморфические породы очень высокого давления ) встречаются в некоторых местах и, вероятно, представляют собой области самого глубокого залегания и/или наиболее интенсивной коллизии. [11] По всему орогену эти последовательности метаморфических пород высокого давления прорезаны интрузивными плутонами свиты AMCG, обычно интерпретируемыми как син- или посттектонические. Плутонизм AMCG обычно связан с астеносферным подъемом под истонченной литосферой . [1] [12] Это вытекает из теории, что плутонизм AMCG обусловлен накоплением оливинового толеитового базальта в основании континентальной коры во время тектонического растяжения. [3] Литосфера может быть истончена либо конвективно, либо путем расслоения , при котором нижняя часть литосферы отслаивается. Обе модели были предложены для орогении Гренвилля. [3]

Орогению Гренвилля можно разделить на три секции на основе структуры, литологии и термохронологии. Три секции, соответственно называемые поясом гнейсов, поясом метаседиментов и гранулитовым террейном, разделены зонами сдвига. [4] [7] Пояс гнейсов состоит из кислых гнейсов и амфиболитов, которые были метаморфизованы в верхних амфиболитовых фациях в гранулитовые. Надвиг в этой секции был под небольшим углом, но мог потенциально увеличиваться и вращаться по мере его продолжения и развития. Сдвиг в этой области называется пластичным сдвигом, что означает, что материал охлаждался и становился твердым, но все еще вел себя вязко или пластично. Возраст этого пояса составляет приблизительно от 1,8 до 1,18 млрд лет. Считается, что региональный метаморфизм деформировал эту область приблизительно в 1,4 млрд лет, а метаморфические надвиги — приблизительно в 1,16–1,12 млрд лет. [4] [7]

Метаседиментарный пояс в основном состоит из осадочных и вулканических пород, которые подверглись метаморфизму от зеленосланцевой до гранулитовой фации. Подразделения этого пояса включают домены Банкрофт, Эльзевир, Шарбот-Лейк и Фронтенак, а также низменности Адирондак. Известно, что в этом поясе магматизм произошел между 1,42 и 1,04 млрд лет назад в зависимости от местоположения. Как и в случае с поясом гнейсов, считается, что метаморфизм произошел приблизительно в 1,16 млрд лет назад. [4] [7] Гранулитовый террейн состоит из метамагматических гнейсов, включая анортозитовые массивы. Анортозиты образуются в плутонах и состоят в основном из плагиоклаза. Породы провинции Гренвилл в Канаде включены в эту категорию. Самый древний магматизм, известный в этой области, датируется приблизительно 1,32 млрд лет назад. Метаморфизм гранулитовой фации начался около 1,15 млрд лет назад и продолжался около 150 млн лет после начала, однако непрерывность метаморфизма не может быть определена. [4] [7]

Региональные различия

Важно отделить локальную от крупномасштабной тектонической истории орогенного пояса, чтобы понять орогенез. Для этой цели ороген Гренвилл обычно разбивается на четыре области: южная часть в Техасе и Мексике, Аппалачи , Адирондак и провинция Гренвилл . Часть орогена можно найти в Шотландии, но из-за близости Шотландии к провинции Гренвилл до открытия океана Япетус, эти две области в значительной степени имеют одинаковую историю. [1] [13]

Техас и Мексика

Техас и Мексика представляют собой южную окраину Лаврентии и, вероятно, столкнулись с другим континентом, нежели тот, который был вовлечен в восточную коллизию. [6] Сапотекская орогенезис Мексики является современником более поздних стадий гренвильского орогения, и они, как правило, считаются одним и тем же. [14] Мезопротерозойские магматические протолиты (метаморфизованные в гранулитовые фации во время орогении) делятся на две возрастные группы в Мексике: около 1235–1115 млн лет и около 1035–1010 млн лет. Породы первой группы имеют геохимические признаки, подразумевающие островную дугу и задуговой бассейн происхождения. Последняя группа представляет магматизм AMCG. Эти породы AMCG несколько аномальны по всему орогену Гренвилля, нет известных орогенических событий, которые непосредственно предшествовали бы их размещению. [14]

Предполагается, что режим субдукции под Лаврентийской окраиной (в настоящее время в Техасе, к северу от аккретированного Мексиканского террейна ) закончился около 1230 млн лет назад, и что полярность субдукции изменилась, переместив сталкивающийся континент на север, поскольку поднятие Льяно , которое фиксирует историю Гренвилла в Техасе, не несет никаких свидетельств дугового магматизма после этого времени. [9]

Аппалачи

Аппалачи содержат небольшие изолированные выходы орогена Гренвилл. Самый большой из них, Лонг-Рейндж-Инлиер, включает горы Лонг-Рейндж Ньюфаундленда. Другие выходы включают массивы Шенандоа и Френч-Брод , которые включают провинцию Голубой хребет Вирджинии. Породы Голубого хребта состоят из различных гнейсов верхних амфиболитовых и гранулитовых фаций, прорванных чарнокитовыми и гранитоидными породами. Эти магматические породы были прорваны в трех интервалах: около 1160–1140 млн лет, около 1112 млн лет и около 1080–1050 млн лет, и имеют массивную или слабослоистую текстуру . [1]

Адирондак

Этот регион состоит из массивного купола протерозойских пород на границе Нью-Йорка и Канады. В Адирондаке зафиксированы как эльзевирские (ок. 1250–1190 млн лет назад), так и оттаванские (ок. 1080–1020 млн лет назад) орогенные импульсы, производящие высокосортные метаморфические породы. Северо-западная зона сдвига высокой деформации разделяет купол на возвышенности на юго-востоке и низменности на северо-западе. Считается [7] [15] , что зона сдвига (Картаген-Колтон) была транспрессионной границей во время оттавана, когда возвышенности были надвинуты на низменности. [1]

провинция Гренвилл

Провинция Гренвиль названа в честь Гренвилля , Квебек, и представляет собой самую молодую часть Канадского щита . Поскольку эта область не подвергалась никакому региональному метаморфическому наложению со времен орогенеза, она считается идеальной областью для изучения тектоники эпохи Гренвилля и догренвилля. Следовательно, большая часть того, что известно об орогенезе и его процессах, получена из провинции Гренвиль. [1] Лаврентийские горы являются частью провинции.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abcdefghij Толло, Ричард П.; Луиза Корриво; Джеймс Маклелланд; Мервин Дж. Бартоломью (2004). «Протерозойская тектоническая эволюция орогена Гренвилл в Северной Америке: введение». В Толло, Ричард П.; Корриво, Луиза; Маклелланд, Джеймс; и др. (ред.). Протерозойская тектоническая эволюция орогена Гренвилл в Северной Америке. Мемуары Геологического общества Америки. Т. 197. Боулдер, Колорадо. С. 1–18. ISBN 978-0-8137-1197-3.{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
  2. ^ Риверс, Т.; и др. (2002). «Пояс высокого давления в провинции Гренвилл: архитектура, хронометраж и эксгумация». Канадский журнал наук о Земле . 39 (5): 867–893. Bibcode : 2002CaJES..39..867R. doi : 10.1139/e02-025.
  3. ^ abcdefg Корриган, Д.; Ханмер, С. (1997). «Анортозиты и связанные с ними гранитоиды в орогене Гренвилл: продукт конвективного истончения литосферы?». Геология . 25 (1): 61–64. Bibcode :1997Geo....25...61C. doi :10.1130/0091-7613(1997)025<0061:AARGIT>2.3.CO;2.
  4. ^ abcde DeWolf, C.; Mezger, K. (1994). "Анализ изотопов свинца в выщелоченных полевых шпатах: ограничения на раннюю историю коры Гренвильского орогена" (PDF) . Geochimica et Cosmochimica Acta . 58 (24): 5537–5550. Bibcode :1994GeCoA..58.5537D. doi :10.1016/0016-7037(94)90248-8. hdl : 2027.42/31183 .
  5. ^ Риверс, Т.; и др. (2008). «Сборка и сохранение нижней, средней и верхней орогенной коры в провинции Гренвилл — последствия для эволюции крупных горячих длительных орогенов». Precambrian Research . 167 (3–4): 237–259. Bibcode : 2008PreR..167..237R. doi : 10.1016/j.precamres.2008.08.005.
  6. ^ ab Mosher, Sharon ; April M. Hoh; Jostin A. Zumbro; Joseph F. Reese (2004). "Тектоническая эволюция восточной части поднятия Льяно, центральный Техас: летопись орогенеза Гренвилля вдоль южной границы Лаврентия". В Tollo, Richard P.; Corriveau, Louise; McLelland, James; et al. (ред.). Протерозойская тектоническая эволюция орогена Гренвилля в Северной Америке . Мемуары Геологического общества Америки. Т. 197. Боулдер, Колорадо. С. 783–798. ISBN 978-0-8137-1197-3.{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
  7. ^ abcdefghi Маргарет М.Стрипей; Каролина Литгоу-Бертеллони ; Бен А. ван дер Плюйм; Эрик Дж. Эссен ; Джерри Ф. Маглохлин (2004). «Эксгумация коллизионного орогена: перспектива из североамериканской провинции Гренвилл». В Толло, Ричард П.; Корриво, Луиз; Маклелланд, Джеймс; и др. (ред.). Протерозойская тектоническая эволюция орогена Гренвилл в Северной Америке (PDF) . Мемуары Геологического общества Америки. Т. 197. Боулдер, Колорадо. С. 391–410. ISBN 978-0-8137-1197-3. Архивировано из оригинала (PDF) 2016-06-23 . Получено 2011-04-30 .{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
  8. ^ Корриво, Луиза (1990). «Протерозойская субдукция и объединение террейнов в юго-западной провинции Гренвилл, Канада: свидетельства от ультракалиевого до шошонитового плутонизма». Геология . 14 (7): 614–617. Bibcode :1990Geo....18..614C. doi :10.1130/0091-7613(1990)018<0614:PSATAI>2.3.CO;2.
  9. ^ ab Mosher, S. ; et al. (2008). "Мезопротерозойская тектоника плит: коллизионная модель для гренвильско-возрастного орогенного пояса в поднятии Льяно, центральный Техас". Geology . 36 (1): 55–58. Bibcode :2008Geo....36...55M. doi :10.1130/G24049A.1.
  10. ^ Толло, Ричард П.; Джон Н. Алейникофф; Элизабет А. Бордуас; Пол К. Хакли; К. Марк Фаннинг (2004). «Петрологическая и геохронологическая эволюция орогена Гренвилл, северная провинция Голубой хребет, Вирджиния». В Толло, Ричард П.; Корриво, Луиза; Маклелланд, Джеймс; и др. (ред.). Протерозойская тектоническая эволюция орогена Гренвилл в Северной Америке . Мемуары Геологического общества Америки. Т. 197. Боулдер, Колорадо. С. 647–677. ISBN 978-0-8137-1197-3.{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
  11. ^ Индарес, Афродита; Риверс, Тоби (февраль 1995 г.). «Текстуры, метаморфические реакции и термобарометрия эклогитизированных метагаббро: пример протерозоя». European Journal of Mineralogy . 7 (1): 43–56. Bibcode : 1995EJMin...7...43I. doi : 10.1127/ejm/7/1/0043. ISSN  0935-1221.
  12. ^ Эмсли, РФ (1978). «Анортозитовые массивы, граниты рапакиви и позднепротерозойский рифтинг Северной Америки». Precambrian Research . 7 (1): 61–98. Bibcode : 1978PreR....7...61E. doi : 10.1016/0301-9268(78)90005-0.
  13. ^ Darabi, MH; Piper, JDA (2004). «Палеомагнетизм (позднего мезопротерозоя) группы Стоер, северо-запад Шотландии: последствия для диагенеза, возраста и связи с Гренвильской орогенезом». Geological Magazine . 141 (1): 15–39. Bibcode :2004GeoM..141...15D. doi :10.1017/S0016756803008148. S2CID  140614712.
  14. ^ ab Cameron, Kenneth L.; Robert Lopez; Fernando Ortega-Gutiérrez; Luigi A. Solari; J. Duncan Keppie; Carlos Schulze (2004). "U-Pb геохронология и Pb изотопные составы выщелоченных полевых шпатов: ограничения на происхождение и эволюцию гренвильских пород из восточной и южной Мексики". В Tollo, Richard P.; Corriveau, Louise; McLelland, James; et al. (ред.). Протерозойская тектоническая эволюция орогена Гренвилл в Северной Америке . Мемуары Геологического общества Америки. Т. 197. Боулдер, Колорадо. С. 755–769. ISBN 978-0-8137-1197-3.{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
  15. ^ Джонсон, Эрик Л.; Эрик Т. Герген; Бенджамин Л. Фручи (2004). Толло, Ричард П.; Корриво, Луиз; Маклелланд, Джеймс; и др. (ред.). "Правосторонние косые сдвиговые движения, сопровождаемые пост-Оттаванским (1050–1020 млн лет) орогеническим обрушением вдоль зоны сдвига Карфаген-Колтон: данные по метагаббро тела Дана-Хилл, горы Адирондак, Нью-Йорк". Протерозойская тектоническая эволюция Гренвильского орогена в Северной Америке . Мемуары Геологического общества Америки. 197. Боулдер, Колорадо: 357–378. doi :10.1130/0-8137-1197-5.357. ISBN 978-0-8137-1197-3.

Внешние ссылки