Орогенез Севьер — горообразование, затронувшее западную часть Северной Америки от северной Канады на севере до Мексики на юге.
Орогенез Севьер был результатом конвергентной пограничной тектонической активности, и деформация происходила примерно от 160 миллионов лет (млн лет) назад [2] до примерно 50 млн лет назад. [3] Этот орогенез был вызван субдукцией океанической плиты Фараллон под континентальную Североамериканскую плиту . Утолщение земной коры , которое привело к горообразованию, было вызвано комбинацией сжимающих сил и кондуктивного нагрева, инициированного субдукцией, что привело к деформации. [4] Район реки Севьер в центральной части штата Юта носит название этого события.
Складчатый и надвиговый пояс Севьер простирается от южной Калифорнии около границы с Мексикой до Канады. [1] Разломы бассейнов и хребтов пересекают более старые надвиговые разломы Севьер. [4] Орогенезу Севьер предшествовало несколько других горообразовательных событий, включая Невадский орогенез , Сономанский орогенез и Антлерский орогенез , и он частично перекрывался во времени и пространстве с Ларамидским орогенезом .
Ранние надвиги Севьера начались задолго до начальной деформации Ларамида. Однако есть свидетельства, которые предполагают, что поздние разломы Севьера были активны во время раннего Ларамида. [5] [6] [7] [3] Большая часть деформации Севьера произошла к западу от деформации Ларамида, но есть некоторое географическое совпадение между восточной границей Севьера и западной границей Ларамида. [8] На юго-западе Юты надвиги Севьера могли оставаться активными до эоцена, [7] [6] в то время как деформация Ларамида началась в позднем мелу . [5]
Поскольку орогенезы Севьер и Ларамид происходили в схожее время и в схожих местах, их иногда путают. [8] В целом орогенез Севьер определяет более древнее, более западное событие сжатия, которое использовало слабые плоскости напластования в вышележащих палеозойских и мезозойских осадочных породах. По мере сокращения коры давление передавалось на восток вдоль слабых осадочных слоев, создавая « тонкокожие » сбросовые разломы , которые обычно становятся моложе к востоку. Напротив, орогенез Ларамид создал «основанные фундаментом» поднятия, которые часто использовали ранее существовавшие разломы, образовавшиеся во время рифтинга в позднем докембрии во время распада суперконтинента Родиния или во время орогенеза Предковых Скалистых гор . [8]
Орогенный пояс Севьер состоял из серии тонких пластин вдоль полого падающих западных надвиговых пластин и двигался с запада на восток. [9] Эти тонкослойные надвиги сдвинули породы позднего докембрия - мезозоя пассивной окраины Кордильер на восток. Севьер встречается с орогеническим поясом Ларамид на своей восточной стороне. [10] Комбинация Севьер и Ларамид похожа на современную Андскую окраину в Чили . Они сопоставимы, потому что более молодые разломы и структуры Ларамид были геометрическим ответом на неглубокие надвиги Севьер. [11]
Расположение восточного края орогенеза Севьера было определено конгломератами, в основном состоящими из валунов, которые могли быть сброшены с восточного и самого крутого края поднимающихся гор. Такие конгломераты можно увидеть по всей Юте в каньоне Эхо, Ред-Нарроус в каньоне Спэниш-Форк и в каньоне Лимингтон около Дельты, штат Юта . Сегодня разломы Севьера на поверхности были разбиты и круто наклонены от своих первоначальных пологих положений из-за расширения разлома Бассейна и Хребта . Самые ранние надвиги Севьера расположены дальше всего на западе, причем каждый новый надвиг разрезает старый надвиг. Эта модель заставила старые надвиги наехать на более молодые надвиги по мере их продвижения на восток. Надвиг Пэрис-Уиллард в Юте был определен как самый старый надвиг в серии с использованием этой модели. Самый молодой надвиг — Хогбэк в Вайоминге. [4]
Пояс тягот Севьер в Юте можно разделить на две части: к северу от Солт-Лейк-Сити и к югу от Солт-Лейк-Сити. Надвиги на севере изучены гораздо лучше, поскольку с ними часто ассоциируются нефть и газ. Северная часть проходит через современные Юту, Айдахо и Вайоминг. Южная часть останавливается около Лас-Вегаса . Общее сокращение земной коры северной части составило примерно 60 миль. [4]
Пояс Севьер оставил после себя множество отличительных геологических особенностей в регионе Вайоминга и Юты, а именно углубления и выступы. Поперечные зоны могут сопровождать надвиговые разломы, соединяющие сегменты пояса. Одной из таких зон является поперечная зона Чарльстона, связывающая выступ Прово с южным рукавом арки Юинта/Коттонвуд. Хотя арка Юинта/Коттонвуд является структурой Ларамида, Севьер помог сформировать арку. Другая важная зона — поперечная зона Маунт-Реймонд, соединяющая выступ Вайоминга и северный рукав арки. [12]
В то время как континентальные окраины обычно наиболее деформированы в орогенических событиях, внутренняя часть континентальных плит также может деформироваться. В орогенических событиях Севьер-Ларамид доказательства внутренней деформации плит включают складки , расщепление и соединительные ткани, искаженные окаменелости , устойчивые разломы и двойникование кальцита . [11]
Складчатый и надвиговый пояс Севьер был активен в период с поздней юры (201–145 млн лет назад) по эоцен (56–34 млн лет назад). [13] Фактический возраст зарождения пояса не полностью согласован исследователями. [13] Однако деформация Севьер началась в юре. [14] [1]
Деформация в южной части складчато-надвигового пояса Севьер началась около 160 млн лет назад. [2] Напряжение было передано на восток к надвигу Кистоун к 99 млн лет назад. [15] В северной Юте надвиговый щит Уиллард был установлен около 120 млн лет назад. [16] Напряжение постепенно передавалось к надвигу Хогсбэк в западном Вайоминге. [3] Разломы вблизи переднего края Севьер оставались активными по крайней мере до эоцена. [7] [6] [3]
В это время приподнятая кора столкнулась с плато Колорадо . Столкновение привело к боковому распространению деформации и привело к ослаблению литосферы и утолщению коры. [17] Метаморфизм , вызванный нагреванием и утолщением коры, преобладает между 90 и 70 млн лет назад в современном регионе Большого Бассейна . [17]
Параллельные сбросы и складки образуют складчато-надвиговый пояс в региональном масштабе. В локальном масштабе сегменты пояса соединены поперечными зонами. Поперечная зона Чарльстона, упомянутая ранее, проходит перпендикулярно сбросам в поясе Севьер. Среди геологов ведутся споры о том, образовалась ли эта поперечная зона во время орогении Севьер или формирования арки Юинта/Коттонвуд во время орогении Ларамид . [10] Картирование надвига Севьера в провинции Бассейн и Хребет предполагает, что структуры Севьера изгибаются вокруг арки Юинта/Коттонвуд, определяя углубление Юинта. Внимательное изучение сбросов Севьера в каньоне Американ-Форк показывает, что эти сбросы являются старейшими в поперечной зоне Чарльстона, предполагаемой поперечными связями, наблюдаемыми в этом районе. [12]
Провинция Бассейна и Хребта, простирающаяся через Неваду , в западную Юту и на юг в Мексику, теперь состоит из нормальных сбросов север-юг из-за растяжения земной коры. Если эти нормальные сбросы показывают какое-либо расширение в позднем эоцене - раннем миоцене , это может быть доказательством обрушения орогенического события Севьер после дезактивации. [10] Считается, что утолщение земной коры из-за сбросов Севьер и Ларамид привело к текущему расширению Бассейна и Хребта на протяжении всего кайнозоя. [18] Это могло привести к реактивации сброса Чарльстона как сброса растяжения. Поперечная зона Чарльстона содержала высокоугловые сбросы, что предполагает, что она инициировалась как ответ на соединение низкоугловых сбросов Севьера. Поперечная зона Чарльстона очерчивает главный боковой пандус, который мог быть частью пояса Севьера. [10]
К северу от арки Юинта/Коттонвуд во время орогении Севьер существовала высокая область фундамента, плавно падающая на север, идентифицированная картами изопахит . Таким образом, осадок быстро утолщался к югу. К северу слои постепенно менялись на протяжении надвига, и постепенная кривая развивалась вокруг выступа Вайоминга, а к югу вокруг выступа Прово. Поперечные зоны Чарльстона и Маунт-Реймонд образовали углубление Юинта, что указывает на то, что углубление было инициировано во время орогении Севьер. [12]
Результаты были интерпретированы для поддержки поперечной зоны Чарльстона, формирующейся во время орогении Севьера, для размещения геометрических изменений вдоль простирания надвигов. Зона служила связующим инструментом различных сегментов орогении. Поперечная зона различалась по всему региону с точки зрения глубины и смещения. Зона позже была наклонена и реактивирована посредством расширения земной коры. [10] Результаты также подтверждают формирование углубления Юинта во время орогении Севьера из-за похожего геометрического размещения земной коры. Смещение на надвиговых разломах эпохи Севьера вызвало формирование кривизны углубления Юинта до подъема арки Юинта/Коттонвуд. [12]
Сосредоточившись на южной части пояса надвигов Севьер, можно обнаружить множество сбросовых разломов. Одна система надвигов известна как система надвигов Гарден-Вэлли в центральном поясе надвигов Невады. Надвиги в этой системе включают надвиги Пахранагат, Маунт-Айриш и Голден-Гейт. Эти надвиги были связаны с направленным на юг надвигом Гасс-Пик . Надвиг Гасс-Пик расположен в хребте Лас-Вегас и является структурой эпохи Севьер. Этот надвиг, возможно, был ответственен за самое большое смещение основного пояса вдоль этой широты. Эти надвиги были расположены вдоль одного и того же простирания. Этот регион показал небольшое расширение в кайнозое из-за реактивации надвигов. Такая корреляция предполагает, что система надвигов Гарден-Вэлли имеет прямую связь с поясом надвигов Севьер. Интерпретация этих данных привела к тому, что центральный пояс надвигов Невады является внутренней частью Севьера. Эта корреляция свидетельствует о том, что пояс надвигов Севьер был результатом сжатия, движущегося на восток через Североамериканскую плиту. [11]
Утончение Кордильер ранее считалось доказательством и причиной плоской субдукции в орогенических событиях Севьер и Ларамид. Однако изотопные данные свидетельствуют о том, что сохранение литосферы Кордильер подразумевает, что утончение Кордильер не является достаточным ответом на плоскую субдукцию Севьер и Ларамид. Это подразумевает, что утончение и сдвиг Кордильер были ограничены областью передней дуги. [17] Данные свидетельствуют о том, что на протяжении всего надвига Севьер-Ларамид кора также была поднята и расширена. [18] Современная чилийская субдукция считается параллельной моделью событий Севьер и Ларамид, поэтому в этой современной модели, возможно, есть ответы на этот вопрос. Объяснения могут включать комбинацию увеличения скоростей движения плит, омоложение нижележащей океанической плиты по мере того, как более старая часть субдуцирует, и, таким образом, нижележащая плита становится более горячей и плавучей. [17]
Исследование двойникования кальцита и карбонатных связей с орогеническим поясом Севьер показало, что направления сокращения были параллельны надвигу, который был направлением EW. Величины дифференциальных напряжений, определенные по двойникованию кальцита, показали тенденцию к экспоненциальному снижению по направлению к кратону . Дифференциальные напряжения, вызывающие компрессионную деформацию в надвиге Севьер, были больше 150 МПа. Сокращение EW во время Севьера изменилось примерно на NS наклонное во время орогенического события Ларамид. Сокращение Севьера было зафиксировано на большей части западных Соединенных Штатов вплоть до Миннесоты в меловом известняке Гринхорн, сохранившемся благодаря двойникованию кальцита. Расстояние передачи напряжения примерно эквивалентно более 2000 км. Сокращение EW, показанное в двойниковании кальцита Севьера, параллельно сегодняшним основным напряжениям в западной части Североамериканской плиты. [11]
Обширный вулканизм также связан с орогенезом Севьер. Вулканическую активность можно наблюдать в современных зонах субдукции (например, вдоль западного побережья Южной Америки), подобно той, которая вызвала орогенез Севьер. Несколько вулканических вспышек произошло в дуге Сьерра-Невада, связанных с орогенезом Севьер: одна от 170 до 150 млн лет назад и одна от 100 до 85 млн лет назад. [1] Вулканические центры в целом мигрировали на восток во время развития Севьера [1] и перехода к деформации Ларамида, и к позднему меловому вулканизму, связанному с субдукцией плиты Фараллон, можно было обнаружить на востоке вплоть до Колорадского минерального пояса, к востоку от переднего края складчато-надвигового пояса Севьера. [19]
По мере того, как надвиги Севьера поднимались, происходила эрозия надвигового слоя; эти эродированные осадки затем откладывались там, где существовало пространство для размещения. [15] [20] Динамическое оседание и изгиб из-за нагрузки земной коры создавали пространство, где могли накапливаться осадки. [1] По мере того, как надвиг Севьера мигрировал на восток, осадочные бассейны также мигрировали на восток. [21] Сбалансированные поперечные сечения показывают, что произошла значительная эрозия этого синорогенного осадка эпохи Севьера. [22]