Льюис Овертраст - Lewis Overthrust

В Льюис Овертраст геологический ошибка тяги структура скалистые горы найдены в приграничных национальных парках Ледник в Монтана, США и Waterton Lakes в Альберта, Канада. Конструкция была создана в результате столкновения тектонические плиты около 170 миллионов лет назад, в результате чего на 50 миль (80 км) к востоку оказался клин скальной породы толщиной в несколько миль, в результате чего он перекрыл Меловой возраст породы, который моложе на 400–500 миллионов лет.

География

Пояс надвигов и складок канадских Скалистых гор представляет собой сужающийся к северо-востоку деформационный пояс, состоящий из мезопротерозойских, палеозойских и мезозойских слоев. Упорный щит Льюиса является одной из основных структур форланда и складчатого пояса, простирающегося на 450 км от Mount Kidd недалеко от Калгари, штат Алабама на юго-востоке Канадских Кордильер, до горы Стимбот, расположенной к западу от Грейт-Фоллс, северо-запад Монтаны в Соединенных Штатах.^[1][2] Свержение Льюиса дает научное представление о геологических процессах, происходящих в других частях мира, таких как Анды и Гималаи.

Геология и тектоника

Тектоническое начало и канадские Кордильеры

Наступление Кордильера орогенез началось в среднеюрское время в результате распада Пангея и движение Североамериканской плиты к зонам субдукции на западной окраине.^[3] Большинство из Канадские Кордильеры сегодня состоит из многочисленных тектоностратиграфических террейны это были сросшийся до стабильной окраины 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 прото-Тихоокеанского региона. верхняя мантия литосфера, погруженная под Северо-Американский кратон.^[5] В аллохтонный Террейны верхней коры накладывались друг на друга и на западной окраине Североамериканского кратона вдоль системы взаимосвязанных северо-восточных и юго-западных граничащих друг с другом разломы тяги.^[5]

Подъем Скалистых гор и образование надвигово-складчатого пояса Скалистых гор

Начало деформации Скалистой горы складной и упорный ремень произошло из-за столкновительных тектонических сил, которые произошли 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 с востока клина мезопротерозойских и раннекайнозойских осадочных пород, отложившихся в осадочном бассейне Западной Канады.^[6] Глубокий несоответствие отделяет осадочный чехол от архейской до палеопротерозойской кристаллической коры Северной Америки.^[6] Этот пояс для тяги и складывания имеет тонкокожий геометрия, на что указывает массив надвигов, которые чередуются и перекрываются вдоль забастовка 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 общую базальную декольте, базальный отдел 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 складчатого и надвигового пояса отмечена наиболее восточными деформированными пластами, известными в обнажении и / или в геологической среде. Поскольку пласты, лежащие в основе равнины Альберты, плавно опускаются, трудно точно определить край деформации на этой стороне пояса. На западной стороне скалистые горы ограничены Желоб Скалистых гор, где траншея интерпретируется как перекрывающая западные, ниспадающие блоки основных нормальных разломов, которые отделяют южные Скалистые горы от Перселлские горы.^[6]

Строение 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 надвиговых разломов с большим смещением, самым большим из которых является надвиг Льюиса. Надвивающие 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 аппарелями.^[8] В результате образуется серия вышележащих надвигов, которые следуют за связанными с ними отрывами разломов. Кроме того, имеется опадающий на запад базальный отряд, который простирается в кордильерское метаморфическое ядро ​​на средних уровнях земной коры. Считается, что пласты из различных сред осадконакопления были соскоблены с нижележащего Северо-Американского кратона и срастались с вышележащими слоями. Межгорный террейн во время конвергенции тектонических плит в эпоху поздней юры и палеоцена.^[8] Исследования и современные датировки показали, что распространение надвигов на восток происходило в виде четырех различных импульсов, разделенных относительным тектоническим покоем. ⁴⁰Ar /³⁹Ar даты показывают, что эти пульсации произошли в поздней юре (163-146 млн лет), среднемеловом периоде (103-99 млн лет), позднем меловом периоде (76-68 млн лет) и позднем палеоцене - начале эоцена (57-51 млн лет), разделенных периодами покоя> 40 млн. лет,> 20 млн. лет и> 10 млн. лет соответственно.^[6]

Скалистые горы были подняты во время Ларамидный орогенез которые произошли между 80-55 миллионами лет назад в период от позднего мела до раннего палеоцена в результате субдукции Кулаской и Фараллонской плит под Североамериканский континент.^[9] Кроме того, первые радиометрические данные о возрасте, полученные при прямом датировании надвиговых борозд с фронтовых хребтов южного Канадские Скалистые горы идентифицировали два различных эпизода деформации, названные «пульс Рандла» и «пульс Макконнелла».^[6] Эти импульсы были датированы и интерпретируются как 72 и 52 млн лет соответственно.^[6]

Система тяги Льюиса

Надвиг Льюиса - это низкоугловой надвиг, в котором докембрийские отложения были надвинуты на более молодые отложения мелового периода.^[10] Упорный лист ограничен боковыми аппарелями с обеих сторон. На юге это происходит около перевала Мариас, штат Монтана, где геометрия рампы параллельна направлению движения листа.^[10] На севере опорный щит поднимается вверх и преодолевает наклонный пандус около перевала Кутеней в Британской Колумбии. Общая форма тяги листа, как он перемещается на северо-востоке, имеет общую форму выпуклой по направлению к форланду.^[10]

Лист Льюиса переносится надвигом Льюиса, где сжатие и надвиги (в южных канадских предгорьях Скалистых гор и хребтах Восточного фронта) были связаны с наклонным правосторонним конвергенцией между Межгорным террейном и Североамериканским кратоном.^[8] Этот транспрессия в позднем меловом периоде привели к тектонической инверсии Кордильерского миогеоклин 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, отделившиеся от кристаллического фундамента; переместились вверх по пандусу пассивной границы, вдоль которого они скопились; и расположены на плоской поверхности Северо-Американского кратона, образуя структурную кульминацию, определяющую главные хребты Канадских Скалистых гор.^[9] Точно так же мощная последовательность мезопротерозойских пластов, состоящая из супергруппы Бельта-Перселла, следовала той же последовательности событий, ведущих к структурной кульминации, наблюдаемой в южной части Перселла. антиклинорий.^[9]

Эволюция надвига 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 величина сокращения, которая произошла на надвиге, не связана с расширением эоцена из-за системы разломов желоба Роки-Маунтин и разлома Флэтхед, не имеющего позиционного влияния на ступенчатую стенку и отсечки висячей стенки 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.^[8] Кроме того, этот переход от транспрессии к транспрессии привел к быстрому охлаждению метаморфических комплексов ядра, когда они были эксгумированы и вынесены на поверхность.^[8] Правосторонняя транстензия на внутриконтинентальных сдвиговых разломах на северо-востоке и юго-западе Британской Колумбии завершилась эксгумацией среднеэоценового растяжения среднекоровых метаморфических комплексов ядра.^[8] Это приводит к обнажению базального деколлемента и ассоциации с разломами Север-Юг, образованием даек и объемным магматизмом, что, в свою очередь, означает прекращение сокращения 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.

Полученный геологический профиль

Дуплексы

Главный Гора в Национальный парк Глейшер был сформирован из восточного края верхней плиты надвига Льюиса и сформирован эрозией.

Надвиговые разломы часто связаны с тремя типами структур: черепичными веерными структурами, рамп-плоскими структурами и дуплексными структурами, все из которых наблюдаются в пределах надвига Льюиса и надвигово-складчатого пояса Скалистых гор. Дуплексные конструкции являются обычным явлением и были расположены во многих местах вдоль пролета Льюиса. Эти структуры отличаются друг от друга из-за их структурно перекрывающихся, линзовидно сложенных срезов надвигов. Ярким примером является область, которая 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 отслоения с довольно тонким стратиграфическим интервалом около основания супергруппы Перселла, которая также является основанием среднего протерозойского пояса.^[11] Два окна в этом разделе показаны обнажения пластов верхнего мела, обнаженных под надвигом Льюиса, которые расположены рядом с разломом Плоская голова. 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.^[11] Кроме того, в этом разрезе можно увидеть два отчетливых 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 сложенных черепичных слоев, обращенные к юго-западу, срезы сигмоидального надвига, ограниченные снизу надвигом Льюиса, а сверху отдельным надвигом, параллельным напластованию, называемым надвигом надгробной плиты.^[11] 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 замечен на другом обнажении в районе Уотертон-Лейкс на юго-западе Альберты.^[11] В дополнение к дуплексам, видимым в окнах, надвиг Льюиса также показывает изолированные остатки восточного края верхней плиты ( Клиппес ) расположен в Главный Гора в Монтане и Гора Кроуснест в Альберте. Эрозия со временем придал горам характерную форму, возвышающуюся над соответствующими прериями.

Геохронология

Движение разлома надвига Льюиса датируется на основе самого старого возраста движения, определяемого самыми молодыми отложениями на подошве, которым, как говорят, около 65 миллионов лет.^[8] 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.^[8][12] 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 к низким температурам 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.^[12][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 надводного пояса, которая была достигнута с использованием радиометрического урана в цирконах, чтобы обеспечить период охлаждения, который соответствует тектоническому переходу от сжатия к растяжению. .^[8] U-Pb датирование цирконов из различных деформированных и пересекающихся среднекоровых гранитных пород на юге центральной части Британской Колумбии дало возраст похолодания 59 млн лет.^[8] Более того, переход от надвигов и складчатости к растяжению земной коры привел к быстрому охлаждению метаморфических комплексов ядра реки Прист, где возраст охлаждения, обнаруженный в биотите, дал возраст> 55 млн лет через K-Ar и ⁴⁰Ar /³⁹Методы датирования Ar.^[8][13] 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, указывают на то, 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.^[8]

Палеотемпературы были получены на основе коэффициента отражения витринита путем измерения процента падающего света, отраженного от поверхности частиц витринита в осадочной породе из 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 дополнительными пластами 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.^[8]

Геологическое движение

Геофизические методы в виде сейсмического анализа также использовались для определения движения вдоль надвигового щита. В одном исследовании сейсмические данные, записанные вдоль параллели 49 ° с.ш. (граница между Канадой и США), были записаны от разлома желоба Роки-Маунтин в прибрежном поясе на восточном фланге антиклинали Мойи антиклинория Перселла, который считается быть местом сужения разлома Льюиса. Полученные сейсмические данные показали полное смещение надвиговой стенки 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 перекрывает отражатели 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.^[10] 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 по разлому Льюиса и еще 40 км переноса за счет образования дуплексов с подошвой и доменом.^[5] Хотя это исследование не принимало во внимание возможность того, что надвиговая пластина Льюиса сместилась дальше на восток по прериям и была размыта, данные оказались высокого качества, так как позволили установить отличные связи с предыдущими 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 протяженность может быть восстановлена, 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. Точнее говоря, попытки определить, было ли движение тяги непрерывным или движение было более характерным для стиля движения прерывистого движения, 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 несколько других указывают на то, что во время надвига образовались температуры 350–650 ° C. Кроме 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.^[8] Таким образом, высокие температуры интерпретируются как результат нагрева от трения во время прерывистого скольжения. Свидетельства о местных высоких температурах 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 никаких признаков нагрева во время постепенного захоронения отложений. Это отсутствие признаков нагрева во время разломов указывает на низкое напряжение трения и, следовательно, на низкие скорости скольжения.^[14] Это демонстрирует твердое согласие с эволюцией надвигового пояса и складчатого пояса канадских Скалистых гор, включая надвиговую пластину Льюиса, которая, как было интерпретировано, развивалась и начинала движение импульсами.^[6]

Рекомендации

• "Геологические заметки: Национальный парк Глейшер, Монтана". Служба природы и науки национальных парков. Архивировано из оригинал на 2006-03-01. Получено 2006-04-25.