Алгоманская орогенез - Algoman orogeny
Algoman складчатость , известный как горообразования кеноранского в Канаде, был эпизод горообразования ( орогенеза ) в позднем архее Eon , что участие повторные эпизоды континентальных столкновений , сжатий и subductions . Провинции Улучшенные и Миннесот долина реки террейн столкнулись около 2700 до 2500 миллионов лет назад. Столкновение сморщило земную кору и произвело достаточно тепла и давления, чтобы преобразовать породу. Блоки были добавлены к провинции Superior вдоль границы 1200 км (750 миль), которая простирается от современной восточной части Южной Дакоты до района озера Гурон. Алгоманский орогенез завершил архейский эон около 2500 миллионов лет назад ; он длился менее 100 миллионов лет и знаменует собой серьезное изменение в развитии земной коры.
Канадский щит содержит ремни metavolcanic и метаосадочных пород , образовавшихся под действием метаморфизма на вулканических и осадочных пород. Области между отдельными поясами сложены гранитами или гранитогнейсами, образующими зоны разломов . Эти два типа поясов можно увидеть в Wabigoon, Quetico и Wawa подпровинции ; Вабигун и Вава имеют вулканическое происхождение, а Кетико - осадочное происхождение. Эти три субпровинции лежат линейно в поясах, ориентированных с юго-запада на северо-восток, шириной около 140 км (90 миль) в южной части провинции Сьюпириор.
Область Подчиненный и участки в провинции Наин были также затронуты. Между около 2000 и 1700 миллионов лет назад они в сочетании с Sask и Вайоминга кратонов для формирования первого суперконтинента , в Кенорленд суперконтинент.
Обзор
На протяжении большей части архейского эона Земля производила тепло, по крайней мере, в два раза больше, чем сейчас. Время начала тектоники плит все еще обсуждается, но если бы современная тектоника действовала в архее, более высокие тепловые потоки могли бы вызвать более активную активность тектонических процессов. В результате плиты и континенты могли быть меньше. Широкие блоки возрастом 3 млрд лет в докембрийских щитах не встречаются . Однако к концу архея некоторые из этих блоков или террейнов собрались вместе, чтобы сформировать более крупные блоки, сваренные вместе зелеными поясами .
Два таких террейна, которые сейчас составляют часть Канадского щита, столкнулись примерно от 2700 до 2500 миллионов лет назад . Это была провинция Сьюпириор и большой террейн долины реки Миннесота, первый из которых состоит в основном из гранита, а второй - из гнейса . Это привело к горообразованию, известному как Algoman orogeny в США (названном в честь Algoma , Kewaunee County, Wisconsin ), и Kenoran orogeny в Канаде. Его продолжительность оценивается от 50 до 100 миллионов лет. Текущая граница между этими террейнами известна как тектоническая зона Великих озер (GLTZ). Эта зона имеет ширину 50 км (30 миль) и простирается по линии длиной примерно 1200 км от центра Южной Дакоты , на восток через середину Верхнего полуострова Мичигана , в область Садбери, Онтарио . Сегодня регион остается незначительно активным. Рифтинг в GLTZ начался около 2500 миллионов лет назад в конце альгоманской орогении.
Орогенез затронул соседние регионы северной Миннесоты и Онтарио в провинции Сьюпириор, а также Раб и восточную часть провинции Наин , гораздо более широкий регион влияния, чем в последующие орогении. Это самая ранняя датируемая орогенез в Северной Америке, завершившая архейский эон. Конец архейского эона знаменует собой серьезное изменение в развитии земной коры : кора фактически сформировалась и достигла толщины около 40 км (25 миль) под континентами.
Тектоника
Столкновение между террейнами привело к изгибу земной коры и создало достаточно тепла и давления, чтобы преобразовать существовавшие тогда породы. Неоднократные столкновения континентов, сжатие по оси север-юг и субдукция привели к восстанию Альгоманских гор. За этим последовали вторжения гранитных плутонов и батолитических куполов в гнейсы около 2700 миллионов лет назад ; двумя примерами являются гранит Священного сердца на юго-западе Миннесоты и метагаббро Watersmeet Domes (метаморфизованные габбро ), которые находятся на границе Висконсина и Верхнего полуострова Мичигана . После затвердевания интрузий новые напряжения в зеленокаменном поясе вызвали движение по горизонтали по нескольким разломам и сдвинули огромные блоки земной коры по вертикали относительно соседних блоков. Эта комбинация складчатости, вторжения и разломов создала горные хребты по всей северной Миннесоте, северному Висконсину, Верхнему полуострову Мичигана и самому южному Онтарио. Магматические и высокометаморфические породы связаны с орогенезом.
Экстраполируя ныне эродированные и наклонные пласты вверх, геологи определили, что эти горы были высотой в несколько километров. Подобные проекции наклонных пластов вниз в сочетании с геофизическими измерениями зеленокаменных поясов в Канаде предполагают, что метавулканические и метаосадочные породы поясов простираются вниз по крайней мере на несколько километров.
Гринстоун
Действие метаморфизма на границе между гранитными и гнейсовыми телами приводит к появлению череды метаморфизованных вулканических и осадочных пород, называемых зеленокаменными поясами . Большинство вулканических пород архея сосредоточено в зеленокаменных поясах; зеленый цвет обусловлен минералами, такими как хлорит , эпидот и актинолит, которые образовались во время метаморфизма. После того, как произошел метаморфизм, эти породы были сложены и преобразованы в систему гор в результате альгоманского горообразования.
Вулканические пласты имеют толщину от 8 до 9 км (от 26 000 до 30 000 футов). Около 2700 миллионов лет назад зеленокаменный пояс подвергся новым напряжениям, вызвавшим движение по нескольким разломам. Для деформации зеленокаменного пояса характерны разломы как мелкого, так и крупного масштаба. Эти разломы показывают как вертикальное, так и горизонтальное движение относительно соседних блоков. Крупномасштабные разломы обычно возникают по краям зеленокаменных поясов, где они контактируют с замкнутыми гранитными породами. Вертикальное движение может достигать тысяч метров, а горизонтальное движение на многие километры происходит вдоль некоторых зон разломов.
Незадолго до 2600 миллионов лет назад , массы магмы вторглись под и внутри магматических и осадочных пород, нагревая и давя на породы, превращая их в твердые зеленоватые камни. Они начали с трещинными извержениями из базальта , по- прежнему с промежуточными и кислыми породами вырвались из вулканических центров и закончились с отложением осадков от эрозии вулканического ворса. Поднимающаяся магма вытеснилась под неглубоким древним морем, где она остыла, образуя подушкообразные зеленые камни. Некоторые подушки Миннесоты, вероятно, охлаждались на глубине до 1000 м (3300 футов) и не содержали газовых полостей или пузырьков .
Большинство зеленокаменных поясов со всеми их компонентами сложено в синклинали, похожие на прогибы ; исходная базальтовая порода, которая находилась на дне, встречается на внешних краях прогиба. Ближе к центру синклинали залегают вышележащие более молодые толщи пород - риолиты и грейвакки . Скалы настолько сильно изогнуты, что большинство из них наклонено почти на 90 °, причем вершины слоев на одной стороне синклинального пояса обращены к вершинам слоев на другой стороне; горные породы фактически лежат на боку. Складка может быть настолько сложной, что один слой может многократно обнажаться на поверхности в результате последующей эрозии.
Вулканическая активность
По мере формирования зеленокаменных поясов вулканы выбрасывали в воздух тефру, которая оседала в виде отложений и уплотнялась в грейвакки и аргиллиты образований озер Нож и Вермилион. Грейвакки представляют собой плохо отсортированные смеси глины , слюды и кварца, которые могут образоваться в результате разложения пирокластических обломков; Присутствие этих обломков предполагает, что некоторая взрывная вулканическая активность произошла в этом районе ранее. Вулканизм происходил на поверхности, а другие деформации - на разной глубине. Многочисленные землетрясения сопровождали вулканизм и разломы.
Высшая провинция
Провинция Сьюпириор составляет ядро как Североамериканского континента, так и Канадского щита, и имеет толщину не менее 250 км (160 миль). Его граниты датируются от 2700 до 2500 миллионов лет назад. Он образовался путем слияния множества маленьких террейнов , возраст которых уменьшается по мере удаления от ядра. Этот прогресс иллюстрируется возрастом субпровинций Вабигун, Кетико и Вава, который обсуждается в отдельных разделах. Более поздние террейны стыковались с периферией континентальных масс с геосинклиналями, развивающимися между слившимися ядрами и океанической корой. В целом провинция Супериор состоит из простирающихся с востока на запад поясов преимущественно вулканических пород, чередующихся с поясами осадочных и гнейсовых пород.
Из-за деформации вниз вдоль удлиненных зон каждая лента по существу представляет собой большой блок с разломами или разломами. Области между отдельными поясами представляют собой зоны разломов, состоящих из гранитов или гранитогнейсов. Его западная часть содержит региональную структуру, состоящую из гранитных зеленокаменных и метаосадочных поясов (субпровинций), простирающихся с востока на запад, шириной от 100 до 200 км (от 60 до 120 миль). Мантия Западной Верхней провинции осталась нетронутой с момента срастания субпровинций 2700 миллионов лет назад.
Как складчатость, так и разломы можно увидеть в субпровинциях Вабигун, Кветико и Вава. Эти три субпровинции лежат линейно в поясах, ориентированных с юго-запада на северо-восток, шириной около 140 км (90 миль) (см. Рисунок справа). Самая северная и самая обширная провинция - Вабигун. Он начинается в северо-центральной части Миннесоты и продолжается на северо-восток в центральную часть Онтарио; его частично прерывает Южная провинция. Непосредственно на юг субпровинция Кетико простирается на запад в северо-центральной части Миннесоты и простирается дальше на северо-восток. Он полностью прерывается узкой полосой южной провинции возрастом от 1100 до 1550 миллионов лет к северо-востоку от Тандер-Бей . Подпровинция Вава - самая южная из трех; он начинается в центральной Миннесоте, продолжается на северо-восток до Тандер-Бей, Онтарио, Канада (где его южная граница проходит только на север Тандер-Бей), а затем простирается на восток за пределы озера Верхнее. Северная граница продолжается примерно в северо-восточном направлении, а южная граница опускается на юг, чтобы следовать за северо-восточным берегом озера Верхнее.
Зоны неисправности
Три подпровинции отделены друг от друга резко окунания зон сдвига , вызванных продолжающимся сжатием , которые имели место во время складчатости Algoman. Эти границы являются основными зонами разломов.
Граница между субпровинциями Вабигун и Кветико, по-видимому, также контролировалась сталкивающимися плитами и последующими транспрессиями . Эта зона разлома Рейни Лейк - река Сена является крупной зоной сдвигового разлома северо-восточного-юго-западного простирания ; он имеет тенденцию к северо-востоку на 80 ° в.д., пересекая северо-западную часть национального парка Вояджерс в Миннесоте и простирается на запад до близлежащих к Интернэшнл-Фоллс , Миннесота, и Форт-Френсис , Онтарио. По разлому были перенесены породы в зеленокаменном поясе на значительное расстояние от места их возникновения. Зеленокаменный пояс на островах Семи Сестер составляет от 2 до 3 км (от 0 до 0 миль) в ширину; на западе зеленокаменный покров пересекается со стручками анортозитового габбро . Радиометрическое датирование в районе озера Рейни в Онтарио показывает возраст около 2700 миллионов лет, что свидетельствует в пользу движущейся модели тектонической плиты для формирования границы.
Самый крупный разлом - Вермилион, разделяющий субпровинции Кетико и Вава. Он имеет направление 40 ° восточной долготы и был вызван внесением масс магмы. Разлом Вермилион прослеживается на запад до Северной Дакоты. Он имел горизонтальное движение на 19 км (12 миль), при этом северный блок двигался на восток и вверх относительно южного блока. На стыке субпровинций Кетико и Вава есть зона богатого биотитом мигматита , породы, которая имеет характеристики как магматических, так и метаморфических процессов; это указывает на зону частичного плавления, которое возможно только в условиях высокой температуры и давления. Это видно как пояс шириной 500 м (1600 футов). Большинство сплюснутых крупных кристаллов в разломе указывают на простое сжатие, а не на сдвиг, сдвиг или вращение при стыковке двух субпровинций. Это свидетельствует о том, что субпровинции Кетико и Вава были объединены в результате столкновения двух континентальных плит около 2690 миллионов лет назад . Структуры мигматита включают складки и слоистость ; слоения пересекают обе стороны складок более ранней фазы. Эти пересекающиеся слоения указывают на то, что мигматит претерпел по крайней мере два периода пластической деформации.
Подпровинция Вабигун
Субпровинция Вабигун представляет собой ранее действующую вулканическую цепь островов, состоящую из метавулканических и метаосадочных интрузий. Эти метаморфизованные породы представляют собой зеленокаменные пояса вулканического происхождения, окруженные гранитными плутонами и батолитами. Зеленокаменные пояса субпровинции состоят из кислых вулканитов, кислых батолитов и кислых плутонов возрастом от 3000 до 2670 миллионов лет.
Подпровинция Кетико
Гнейсовый пояс Кетико простирается примерно на 970 км (600 миль) через Онтарио и некоторые части Миннесоты. Преобладающими породами в пределах пояса являются сланцы и гнейсы, образованные в результате интенсивного метаморфизма грейвакков и незначительных количеств других осадочных пород. Возраст отложений, щелочных и кислых отложений составляет от 2690 до 2680 миллионов лет. Метаморфизм относительно слабый на окраинах и высокий в центре. Компоненты с низким содержанием грейвакков были получены в основном из вулканических пород; Высококачественные породы более крупнозернистые и содержат минералы, отражающие более высокие температуры. Гранитные интрузии в высокосортных метаосадках образовались в результате субдукции океанской коры и частичного плавления метаосадочных пород. Непосредственно к югу от национального парка Вояджерс и до Вермилионского разлома находится широкая переходная зона, содержащая мигматит.
Гнейсовый пояс Кетико представляет собой аккреционный клин, образовавшийся в желобе при столкновении нескольких островных дуг (зеленокаменных поясов). Границы между поясом гнейсов и примыкающими к ним зеленокаменными поясами на севере и юге являются основными зонами разломов, зонами разломов Вермилион и Рейни - реки Сены.
Подпровинция Вава
Подпровинция Вава - это ранее действующая вулканическая цепь островов, состоящая из метаморфизованных зеленокаменных поясов, окруженных гранитными плутонами и батолитами и прорезанных ими. Эти зеленокаменные пояса состоят из кислых вулканитов, кислых батолитов, кислых плутонов и отложений возрастом от 2700 до 2670 миллионов лет.
Преобладающий тип породы - белый, крупнозернистый, слоистый тоналит из роговой обманки . Минералы в тоналите - кварц, плагиоклаз, щелочной полевой шпат и роговая обманка.
Рабская провинция
В обширных регионах провинции Слейв на севере Канады магма, которая позже превратилась в батолиты, нагревает окружающую породу, создавая метаморфические области, названные ореолами, около 2575 миллионов лет назад. Эти регионы обычно имеют ширину от 10 до 15 км (от 6 до 9 миль). Создание ореолов было непрерывным процессом, но три узнаваемые метаморфические фазы можно соотнести с установленными фазами деформации. Цикл начался с фазы деформации, не сопровождавшейся метаморфизмом. Это превратилось во вторую фазу, сопровождавшуюся обширным региональным метаморфизмом, когда началось термальное купол. При продолжающемся подъеме изотерм третья фаза вызвала незначительную складчатость, но вызвала крупную метаморфическую перекристаллизацию, что привело к внедрению гранита в ядро термального купола. Эта фаза происходила при более низком давлении из-за эрозионной разгрузки, но температуры были более экстремальными, примерно до 700 ° C (1300 ° F). По окончании деформации тепловой купол разрушился; незначительные минералогические изменения произошли во время этой фазы распада. С тех пор регион был практически стабильным.
Геохронология нескольких архейских горных пород устанавливает последовательность событий продолжительностью около 75 миллионов лет, которые привели к образованию нового сегмента земной коры. Самые старые породы, возраст которых составляет 2650 миллионов лет, представляют собой основные метавулканиты с преимущественно известково-щелочными характеристиками. Радиометрическое датирование показывает, что возраст от 2640 до 2620 миллионов лет зарегистрирован для син-кинематических кварцевых диоритовых батолитов и от 2590 до 2100 миллионов лет для основных тел поздней кинематики. Пегматитовые адамеллиты , возраст которых составляет 2575 ± 25 миллионов лет, являются самыми молодыми плутоническими образованиями.
Metagreywackes и мета пелиты из двух областей , пересекающих один из этих ореолов вблизи Йеллоунайфа изучены. Большинство горных пород провинции Слейв представляют собой гранитные породы с метаморфизованными метаосадочными и вулканическими породами Йеллоунайф. Изотопный возраст этих пород составляет около 2500 миллионов лет назад , во время кеноранского горообразования. Скалы, составляющие провинцию Слейв, представляют собой высокий уровень метаморфизма, вторжения и ремобилизации фундамента, типичный для архейских террейнов. Мигматиты, батолитические интрузивные и гранулито-метаморфические породы демонстрируют слоистость и полосчатость состава; породы равномерно твердые и так тщательно деформированы, что слоистость практически отсутствует. Большинство метаосадков супергруппы Йеллоунайф плотно сложены ( изоклинальны ) или залегают в глубоких антиклиналях .
Провинция Наин
Архейские породы, образующие провинцию Наин на северо-востоке Канады и Гренландии, отделены от Верхнего террейна узкой полосой ремобилизованных пород. Гренландия отделилась от Северной Америки менее 100 миллионов лет назад, и ее докембрийские террейны совпадают с террейнами Канады на противоположной стороне Баффинова залива. Южная оконечность Гренландии является частью провинции Наин, это означает, что она была связана с Северной Америкой в конце Кеноранского орогена.
Смотрите также
- Superior Craton - Большой блок земной коры в Северной Америке.