Группа Ункар представляет собой последовательность слоев протерозойского возраста , которые подразделяются на пять геологических формаций и обнажаются в пределах Большого каньона , Аризона , юго-запад США . Группа Ункар является базальной формацией супергруппы Большого каньона . Толщина Ункар составляет около 1600–2200 м (от 5200 до 7200 футов), и она состоит, в порядке возрастания, из формации Басс , сланцев Хакатаи , кварцита Шинумо , формации Докс и базальта Карденас . Базальт Карденас и формация Докс встречаются в основном в восточной части Большого каньона. Кварцит Шинумо, сланец Хакатаи и формация Басс встречаются в центральной части Большого каньона. Группа Ункар образовалась примерно между 1250 и 1104 млн лет назад (1104 млн лет назад, 1,1 млрд). В порядке возрастания группа Ункар перекрывается формацией Нанковип толщиной около 113–150 м (371–492 фута); группой Чуар толщиной около 1900 м (6200 футов); и формацией Сикстимайл толщиной около 60 м (200 футов). Все это подразделения Супергруппы Большого Каньона . [5] [6] [7] Группа Ункар составляет примерно половину толщины Супергруппы Большого Каньона.
В целом, слои, составляющие группу Ункар, падают на северо-восток (10°–30°) к нормальным сбросам , которые падают на 60+° к юго-западу. Это можно увидеть на разломе Палисейдс в восточной части основной области выхода группы Ункар (ниже Восточного края).
В центральной части Большого каньона слои Ункар встречаются в небольших, повернутых, опущенных вниз блоках или полосах, где они обычно обнажаются лишь частично. В этой центральной части Большого каньона группа Ункар неполная, потому что эрозия до группы Тонто удалила слои выше уровня средней части формации Докс . Недостающая часть группы Ункар и оставшаяся часть вышележащей супергруппы Большого каньона сохранились в заметном синклинальном и разломном блоке , который обнажается в восточной части Большого каньона. Примеры этих разломных блоков можно увидеть на возвышении Храма Изиды , «Пирамиде Хеопса» и пересечении ручья Фантом с каньоном Брайт-Энджел ( тропа Норт-Кайбаб ). Группа Ункар также содержит толстые базальтовые силлы и ряд небольших темных даек . В районе Дезерт-Вью и к западу от Палисадов пустыни базальтовые силлы образуют очень заметные темно-серые скалы. [5] [6] [8]
Используя гравитационные и аэромагнитные данные в сочетании с гравитационным моделированием, было сделано заключение, что протерозойские грабены и полуграбены, заполненные пластами группы Ункар, лежат погребенными под фанерозойскими породами в северной Аризоне, которые окружают Гранд-Каньон. Грабены и полуграбены, заполненные пластами группы Ункар, связаны с простирающимися с северо-запада на юго-восток мезопротерозойскими системами разломов, имеющими изгибающиеся, падающие на юго-запад следы. Эти системы разломов позднее были реактивированы в неопротерозое, чтобы сформировать бассейны, в которых накопилась следующая группа Чуар, и в кайнозое, чтобы сформировать геологические структуры, т. е. разломы, антиклинали, синклинали и моноклинали, которые выходят на поверхность. [9]
Основные несогласия отделяют группу Ункар от слоев, залегающих над ней и под ней. Во-первых, группа Ункар, как нижняя единица супергруппы Гранд-Каньон, лежит непосредственно на глубоко эродированных гранитах , гнейсах , пегматитах и сланцах , которые составляют скалы фундамента Вишну . Во-вторых, угловое несогласие с падением менее 10° отделяет основание формации Нанковип от нижележащей группы Ункар. Наконец, четко выраженное угловое несогласие в основании относительно плоской группы Тонто отделяет ее от нижележащих нарушенных сбросами и складчатых слоев группы Ункар и остальной части супергруппы Гранд-Каньон, которые обычно наклонены под углами 10°–30°. [5] [6]
Западную часть группы Ункар можно увидеть на фотографии трех единиц Ункар под храмом Изиды, расположенных на скалах основания Вишну в Гранитном ущелье.
Группа Ункар была впервые признана и названа Чарльзом Д. Уолкоттом как «террейн Ункар» в 1894 году. [1] Она и его «террейн Чуар» включали то, что тогда называлось «серией Большого каньона» «протерозойского (алгонкского)» возраста. Он считал базальт Карденас, в то время не имеющий названия, самой верхней единицей в своем «террейне Ункар». В 1910 и 1914 годах Леви Ф. Нобл позже разделил то, что он назвал «группой Ункар», на пять подединиц, которые были конгломератом Хотаута, известняком Басс, сланцем Хакатаи, кварцитом Шинумо и песчаником Докс. [2] [3] Все еще неназванный базальт Карденас упоминается лишь кратко, поскольку его выходы отсутствуют в 15-минутном четырехугольнике Шинумо. Хотя базальтовые лавовые потоки, залегающие над формацией Докс, были признаны частью группы Ункар, они обычно игнорировались и просто описывались как «базальт и диабаз». В 1938 году Чарльз Р. Кейес применил название «Карденезская серия» к базальтовым вулканическим породам в группе Ункар. [10] В 1973 году современное определение группы Ункар было разработано, когда формация Нанковип, которая ранее была добавлена к группе Ункар, была официально удалена из нее, и было признано несогласие, отделяющее формацию Нанковип от группы Ункар. [11]
Формация Басс содержит не только серый до красно-серого доломита и песчаный доломит, но также переслаивающийся фиолетово-коричневый до темно-красного и красновато-коричневый песчаник (аркоз), и алевритистый песчаник, заметные прослои конгломерата и подчиненные прослои аргиллита и известняка. Известный конгломерат, член Хотаута, заполняет палеодолины, прорезанные в подстилающем комплексе фундамента Вишу у его основания. Формация Басс также содержит строматолитовые пласты и тонкие слои вулканического пепла. Член Хотаута считается речным по происхождению. Остальная часть формации Басс накопилась в относительно теплых мелководных морских водах. [5] [6] [12]
Сланец Хакатаи состоит из фиолетового, красновато-фиолетового, красновато-оранжевого и бледно-фиолетового или лавандового аргиллита, песчанистого алеврита, алеврита и аркозового песчаника. Ярко окрашенные склоны сланца Хакатаи резко контрастируют с сероватыми выходами на поверхность формации Басс. Наклонные обнажения сланца Хакатаи также сильно контрастируют с крутыми скалами, образованными вышележащим кварцитом Шинумо. Строматолиты встречаются в переходной зоне между сланцем Хакатаи и формацией Басс. Сланец Хакатаи накапливался в низкоэнергетических, мелководных, прибрежных морских условиях. [5] [6] [12]
В резком контрасте с глинистыми слоями выше и ниже его, кварцит Shinumo состоит из слоев, которые представляют собой красные, коричневые или фиолетовые осадочные кварциты и менее массивные белые, красные или фиолетовые песчаники; также конгломератовые песчаники. Внутри этих скалообразующих песчаников встречаются интервалы, богатые аргиллитом. Некоторые из этих слоев песчаника демонстрируют хорошо развитые структуры деформации мягких осадков. В кварците Shinumo не было найдено никаких окаменелостей. Нижняя и средняя части кварцита Shinumo накопились в прибрежных приливных отмелях, а верхняя часть представляет собой отложения речных дельт. Постепенный контакт между кварцитом Shinumo и формацией Dox выше указывает на переход от отложения в прибрежных дельтах к речному отложению большой речной системой. Следует отметить, что «деформация мягких осадков», наблюдаемая в этой формации кварцита Shinumo, указывает на значительную землетрясение и тектоническую активность во время ее отложения. [5] [6] [12]
Формация Докс состоит из гетерогенной смеси светло-коричневого до зеленовато-коричневого, кремнистого кварцевого песчаника; известкового литического и аркозового песчаника; темно-коричневого до зеленого сланца и аргиллита; красного аргиллита, алеврита и кварцевого песчаника; песчаного аргиллита; слюдистого аргиллита; и красного кварцевого, алевритового песчаника. В порядке возрастания эти отложения были подразделены на Escalante Creek, Solomon Temple, Comanche Point и Ochoa Point Member. Строматолиты были зарегистрированы в Comanche Point Member. Формация Докс локально пересекается и обжигается базальтовыми лавовыми потоками вышележащего базальта Карденас. В центральной части Большого каньона эрозия песчаника до Тапитс удалила части группы Ункар выше уровня средней части формации Докс. Недостающая часть формации Dox и залегающие выше базальты Cardenas и группа Chuar могут быть найдены в заметном синклинальном и разломном блоке в восточной части Большого каньона. Формация Dox накапливалась в различных морских, прибрежных, эстуарных и речных средах. [5] [6] [12] [13]
Базальт Карденас в основном состоит из тонких прерывистых пластов лавовых потоков пахоэхоэ из богатого оливином базальта. Нижняя часть этой формации состоит из сложно перемежающихся, тонких и прерывистых пластов базальта, гиалокластита и песчаника, которые образуют низкие, покрытые осыпями склоны. Верхний блок базальта Карденас состоит из скалообразующих базальтовых и андезитовых лавовых потоков, которые переслаиваются со слоями брекчии, песчаника и лапиллита. В базальте Карденас не обнаружено никаких окаменелостей. Базальт Карденас образовался в результате субаэрального извержения базальтовой и андезитовой магмы во влажных прибрежных условиях, таких как дельты рек или приливные отмели. Угловые несогласия значительно различающихся величин отделяют базальт Карденас от вышележащей формации Нанковип и группы Тонто . [5] [6] [13]
Мафические силлы и дайки ( базальт или диабаз ) прорывают все слои группы Ункар под базальтом Карденас. Они состоят из черного, средне- и крупнозернистого, богатого оливином базальта, который содержит плагиоклаз , оливин , клинопироксен , магнетит - ильменит и биотит . Их химический состав указывает на то, что они имеют общий источник с пирокластическими отложениями и лавами базальта Карденас. Изохронные возрасты этих силлов и даек и лав базальта Карденас в основном идентичны. Только силлы обнажаются в обнажениях формации Басс и сланца Хакатаи. Эти силлы имеют толщину от 23 м (75 футов) в Hance Rapids, восточная часть Гранд-Каньона, до 300 м (980 футов) в каньоне Хакатаи в районе ручья Шинумо. Базальтовые силлы образуют очень заметные темно-серые скалы в районе ниже Desert View и к западу от Palisades of the Desert. Выходы Shinumo Quartzite и Dox Formation обнажают несколько базальтовых даек. Дайки, питающие базальтовые силлы, не обнажаются. Однако дайки, питающие базальты Cardenas, можно проследить, прерывисто, в пределах нескольких метров от их оснований. [5] [6] [13]
Основание группы Ункар является крупным несогласием, которое также образует основание супергруппы Гранд-Каньон. Это несогласие является несогласием, которое отделяет лежащий под ним и глубоко эродированный кристаллический фундамент, состоящий из гранитов, гнейсов, пегматитов и сланцев скал основания Вишну, от стратифицированных протерозойских пород группы Ункар. [7] Этот контакт представляет собой удивительно гладкую поверхность, которая имеет рельеф около 6 м (20 футов) в 15-минутном топографическом четырехугольнике Шинуино и 15 м (49 футов) в 15-минутных топографических четырехугольниках Брайт-Энджел и Вишну. В каньоне Хотаута и в Гранит-Нарроус эта поверхность чрезвычайно гладкая с рельефом всего в несколько метров. Самый большой рельеф на этой поверхности можно увидеть напротив устья ручья Синумо, где низкие округлые холмы скал основания Вишну возвышаются на 6 м (20 футов) над общим уровнем относительно плоской поверхности. Группа Хотаута формации Басс заполняет неглубокие палеодолины, которые являются частью этого несогласия. Скалы основания Вишну, лежащие под этой поверхностью, часто глубоко выветрены до средней глубины 3 м (9,8 фута) под ней. Там, где он не был удален эрозией до и во время отложения вышележащей формации Басс, присутствует остаточный реголит , образовавшийся в результате субаэрального выветривания нижележащих пород основания. Обычно этот реголит состоит из темно-красновато-коричневого, бесструктурного, железистого осадка, который обычно имеет толщину от нескольких сантиметров до 30 см (0,98 фута). Этот контакт считается классическим примером древнего пенеплена . [14]
Контакт между группами Тонто и Ункар представляет собой заметное угловое несогласие, которое является частью Великого несогласия . Поверхность этого углового несогласия срезает наклонные слои, включающие складчатую и нарушенную сбросами группу Ункар. Хотя эта поверхность обычно плоская, дифференциальная эрозия наклонных слоев группы Ункар оставила устойчивые слои верхнего слоя базальта Карденас и среднего слоя кварцита Шинумо в виде древних холмов, называемых монадноками . Эти древние холмы, представляющие собой хребты, образованные блочными сбросами, достигают высоты 240 м (790 футов). Тонкие слои песчаника Тапитс группы Тонто либо покрывают, либо нависают над большинством этих древних монадноков. Однако вершины самых высоких монадноков выступают через базовый слой песчаника Тапитс и покрыты вышележащим сланцем Брайт-Энджел, как можно увидеть в Храме Изиды . Лава-Бьютт — частично эксгумированная доисторическая монаднок, связанная с этим несогласием, состоящим из базальта Карденас. Эти монаднок служили локально источниками крупнозернистых осадков во время морской трансгрессии , которая отложила песчаник Тапитс (море Тапитс) и других членов группы Тонто. [5] [7] [8] [14]
В группе Ункар контакт между сланцем Хакатаи и вышележащим песчаником Шинумо представляет собой отчетливое несогласие. Этот контакт является единственным значительным несогласием, которое встречается в группе Ункар. Это несогласие резкое и локально обрезает косую слоистость и каналы, представленные песчаниками в нижележащем сланце Хакатаи. В кварците Шинумо базальный отставание, состоящее из слоя конгломерата, который содержит обломки фундамента до 5 см (2,0 дюйма) в поперечнике, лежит на эродированной поверхности, которая образует это несогласие. Этот базальный конгломерат содержит обломки кварцита , которые не имеют известных эквивалентов в регионе Большого Каньона. Как документально подтверждено датировкой обломочного циркона , это несогласие оценивается как представляющее период около 75 миллионов лет. [5] [12]
Возраст и история эксгумации подстилающих пород фундамента Вишну ограничивают возраст группы Ункар. Радиометрическое датирование этих пород фундамента показывает, что эти породы фундамента подверглись метаморфизму и деформации на глубине около 20–25 км (12–16 миль) в середине земной коры между 1840 и 1660 млн лет назад. До отложения формации Басс эти породы были подняты на поверхность Земли из глубин средней коры и размыты, образовав поверхность несогласия, на которой лежит группа Ункар. Поскольку эти породы были подняты из глубин средней коры, время их охлаждения было зафиксировано в возрастах охлаждения полевых шпатов и других минералов. Как было определено из этих возрастов охлаждения, эти породы фундамента были подняты с глубины от 25 до 10 км (от 15,5 до 6,2 миль) между 1750 и 1660 млн лет назад. Затем они были подняты с глубины 10 км (6,2 мили) на поверхность Земли между 1300 и 1250 млн лет назад. Таким образом, поверхность, на которой накопилась группа Ункар, имеет возраст около 1250 млн лет назад, а группа Ункар, которая ее похоронила, моложе. [7] [12]
Максимальный возраст группы Ункар также установлен с помощью уран-свинцового (U-Pb) датирования цирконов из слоя пепла из формации Басс в базальной группе Ункар возрастом 1254 млн лет около реки Майл 78 ( Список порогов и особенностей реки Колорадо ). Датирование детритных цирконов из формации Басс дало даты около 1200 млн лет. Эти даты предполагают, что возраст 1254 млн лет может быть немного завышенным. Однако эти цирконы, вероятно, претерпели некоторую потерю свинца, и, как следствие, эти кажущиеся даты моложе их фактического возраста. В результате даты 1254 млн лет остаются наилучшей оценкой возраста первоначального отложения группы Ункар. [7] [12]
Геологи пытались датировать базальт Карденас в течение многих лет. На основе других геологических критериев геологи обнаружили, что даты, которые варьируются от 1000 до 700 миллионов лет назад, полученные для возраста базальта Карденас и верхнего возраста группы Ункар, были слишком молодыми, и что-то явно нарушало систематику датирования. Текущая интерпретация заключается в том, что отложение вышележащей группы Чуар в морской обстановке нарушило радиометрическую систему калия-аргона (K-Ar). По-видимому, флюиды, связанные с отложением группы Чуар, изменили более старый базальт Карденас, частично разрушили минералы и, следовательно, нарушили систематику K-Ar. Используя новые методы датирования и подходы, недоступные геологам более раннего периода, базальт Карденас и интрузивные силлы были передатированы. Новые данные, полученные с использованием новых методов и подходов датирования, указывают на то, что базальт Карденас извергся около 1104 миллионов лет назад. Эта дата знаменует конец отложения группы Ункар. Эти радиометрические даты подтверждаются радиометрическим датированием обломочных слюд и цирконов из сланцев Хакатаи, кварцита Шинумо и формации Докс. Основываясь на всех этих радиометрических датах, исследователи пришли к выводу, что группа Ункар была отложена между примерно 1254 и 1100 млн лет назад, с перерывом неизвестной продолжительности между сланцами Хакатаи и кварцитом Шинумо. [7] [12]
