Nevadas Orogenese - Nevadan orogeny
Die nevadanische Orogenese trat entlang des westlichen Randes Nordamerikas während des Mittleren Jura bis zur frühen Kreidezeit auf, die ungefähr zwischen 155 Ma und 145 Ma liegt. Während der gesamten Dauer dieser Orogenese traten mindestens zwei verschiedene Arten von orogenen Prozessen auf. In den frühen Stadien der Orogenese entwickelte sich aufgrund der Subduktion der ozeanischen Platte Farallon unter die nordamerikanische Platte ein kontinentaler magmatischer Bogen vom "Andentyp" . In den letzten Stadien der Orogenese hingegen akkreierten mehrere ozeanische Bogenterrane am westlichen Rand Nordamerikas in einem akkretionären Orogen vom Typ "Cordilleran". Deformationen im Zusammenhang mit der Akkretion dieser vulkanischen Bogenterrane sind meist auf die westlichen Regionen der resultierenden Gebirgszüge ( Klamath Mountain Range und Sierra Nevada ) beschränkt und fehlen in den östlichen Regionen. Darüber hinaus ist die in diesen Gebirgszügen erfahrene Deformation hauptsächlich auf die nevadanische Orogenese und nicht auf andere externe Ereignisse wie die neueren Sevier- und Laramide-Orogenesen zurückzuführen. Es wird darauf hingewiesen, dass die Klamath Mountains und die Sierra Nevada eine ähnliche Stratigraphie aufweisen, was darauf hindeutet, dass sie beide durch die nevadanische Orogenese gebildet wurden. Im Vergleich zu anderen orogenen Ereignissen scheint es, dass die nevadanische Orogenese ziemlich schnell stattfand und nur etwa 10 Millionen Jahre dauerte, verglichen mit Hunderten von Millionen Jahren für andere Orogenesen auf der ganzen Welt (z. B. Trans-Hudson-Orogenese ).
Ablauf
Die nevadanische Orogenese begann mit der Bildung eines kontinentalen Vulkanbogens aufgrund der nach Osten einfallenden Subduktion der Farallon-Platte unter die nordamerikanische Platte. Die fortgesetzte Subduktion der ozeanischen Kruste transportierte mehrere ozeanische Bogenterrane an den westlichen Rand Nordamerikas, wo sie am Rand des Kontinents angelagert wurden. Während der Akkretion der Arkus-Terrane auf Nordamerika wurde das Sediment und das Krustenmaterial zwischen Nordamerika und dem ankommenden Arkus-Terran auf den Kontinent geschoben und bildeten Ophiolith- Sequenzen, die sowohl in den Klamath-Bergen als auch in der Sierra Nevada erhalten sind. Diese Bergketten befinden sich in Nordkalifornien-Süd-Oregon bzw. Zentralkalifornien. Die Akkretion von Bogenterranen führte zur Bildung von drei verschiedenen Gürteln in der Sierra Nevada: dem Westgürtel, dem Zentralgürtel und dem Ostgürtel. Die Klamath Mountains sind in ihrer Gesamtstruktur etwas komplexer als die Sierra Nevada.
Sierra Nevada
Westerngürtel
Die Gesteine des Westgürtels bestehen hauptsächlich aus Sedimentgesteinen, einschließlich Grauwacke und Tonstein, die eine Verformung erfahren haben. Im südlichen Teil des Westgürtels wurden die Gesteine als Hauptverformungstyp gefaltet. Der Westgürtel ist im Allgemeinen durch die Melones-Verwerfungszone vom Zentralgürtel getrennt, die auch zwischen den metamorphen Gesteinen des West- und Zentralgürtels der Sierra Nevada unterscheidet. Die Gesteine des Western Belt werden als Teil des Slate-Creek-Terrans interpretiert, das auf etwa 150 Ma am westlichen Rand Nordamerikas angelagert wurde. Das Alter dieser Gesteine wurde mittels Kalium-Argon-Datierung (K-Ar) datiert . An den westlichen Ausläufern der Sierra Nevada gibt es zahlreiche Deiche , die in die Gesteine mit einem Alter von 148 bis 155 Ma eingedrungen sind. Es wird vermutet, dass diese Gänge entstanden sind, als die nordamerikanische Platte eine Bewegungsrichtungsänderung durchmachte, so dass die Subduktion nicht mehr in nordöstlicher Richtung, sondern in südöstlicher Richtung stattfand. Der Schersinn entlang der Gänge ist ein sinistraler Schersinn, der eine spätere südöstliche Subduktion der ozeanischen Platte anzeigt.
Mittelgurt
Der Zentralgürtel der Sierra Nevada besteht aus Gesteinen des Tuolumne-River-Terrans, die zu einem früheren Zeitpunkt (>150 Ma) als die Gesteine des Slate-Creek-Terrans am westlichen Rand von Nordamerika angelagert wurden. Im Allgemeinen gibt es im Zentralgürtel zwei verschiedene Zonen, nämlich den Grünschieferkomplex Calaveras und den Shoo Fly-Komplex . Der Calaveras-Grünschiefer-Komplex befindet sich in der westlichen Hälfte des Zentralgürtels und besteht im Wesentlichen aus vulkanischem Bogengestein sowie geringen Mengen an Hornstein und Tonlith. Der Shoo Fly-Komplex liegt östlich des Grünschiefer-Komplexes von Calaveras und wird von Quarzsandstein mit geringen Mengen an Kalkstein und Phyllit dominiert. Die K-Ar-Datierung des Terrans am Tuolumne River weist darauf hin, dass es zwischen 190 und 170 Ma alt ist. Während dieser Zeit hätte es in der Nähe der Kollisionszone sowohl beim Tuolumne River Terran als auch beim bestehenden Northern Sierra Terrane erhebliche Falten- und Schubverwerfungen gegeben. Die meisten Verformungen, die bei der Kollision aufgetreten wären, waren jedoch auf das Tuolumne River Terrane beschränkt, da im östlichen Gürtel eine minimale Verformung zu sehen ist.
Ostgürtel
Der östliche Gürtel der Sierra Nevada besteht aus der Northern Sierra Terrane. Das Northern Sierra Terrane entstand aus Vulkanismus am westlichen Rand Nordamerikas aufgrund der Subduktion einer ozeanischen Platte, die schließlich zur Anlagerung der Terrane Tuolumne River und Slate Creek nach Nordamerika führte. Dies ist analog zum "Anden"-Stil der Orogenese, bei der die Subduktion einer ozeanischen Platte auf etwa 110 km unter die Erdoberfläche zum Schmelzen der nach unten gerichteten Platte und zur Konvektion der Asthenosphäre führt. Dieses Schmelzen kann durch die Anwesenheit von Wasser beim sogenannten Flussschmelzen unterstützt werden . Die Schmelze aus der Platte steigt dann durch die Asthenosphäre und durch die Kruste auf, um große Batholithe und Vulkanismus zu erzeugen. Obwohl die Deformation in den westlichen und zentralen Regionen der Sierra Nevada weit verbreitet ist, ist die Deformation der Nevadan Orogenese im Eastern Belt etwas begrenzt. Es wurde festgestellt, dass die Deformation im östlichen Gürtel minimal war, indem man sich Gänge ansah, die in das Gestein eingedrungen waren, das größtenteils unverformt zu sein schien. Diese größtenteils unverformten Gänge wurden mit der K-Ar-Methode datiert und ihr Alter wurde zwischen 169 und 209 Ma bestimmt, was bedeutet, dass sie platziert wurden, lange bevor eine Deformation im Zusammenhang mit der nevadischen Orogenese aufgetreten wäre. Da das Alter dieser Gänge älter ist als die Deformation der Nevadan Orogenese, ist es offensichtlich, dass die Deformation hauptsächlich in Richtung der Westseite der Sierra Nevada statt in den östlichen Regionen stattfand.
Klamath-Gebirge
Die Klamath Mountains erzählen eine ähnliche Geschichte wie die Sierra Nevada, da sie das Produkt mehrerer verschiedener Akkretionsereignisse der Inselbogenterrane sind. Das derzeit vorgeschlagene Modell für die Bildung des Klamath-Gebirges umfasst mehrere Stufen. Die erste Stufe der Bildung der Klamath-Berge war der Bogenmagmatismus an der Westküste Nordamerikas, der zur Bildung des Western Hayfork Terrane führte. Sobald das Western Hayfork Terrane gebildet wurde (und anschließend aufgehört hatte sich zu bilden), wurde die Region von mafischen Gängen durchdrungen , die einer Form der Ausdehnung bei etwa 160 Ma zugeschrieben werden. Als die Ausdehnung in dem Gebiet aufhörte, begann die Kompression erneut, was zur Schließung eines sehr kleinen Back-Arc-Beckens führte, das durch die Erweiterung erzeugt wurde und die Ophiolith-Sequenzen, die in den Klamath-Bergen aus der Zeit der nevadischen Orogenese beobachtet wurden (Josephine Ophiolith bei 155 Ma). Eine fortgesetzte Konvergenz in der Klamath-Bergregion würde schließlich zur Einlagerung von Gängen und Schwellen innerhalb des Josephine-Ophiolithen bei ungefähr 153 Ma führen. Der jüngste der Akkretions-Ophoilit-Sequenz in den Klamath-Bergen scheint der Josephine-Ophoilit zu sein, der mit Argon-Argon (Ar-Ar) und Blei-Uran (Pb-U)-Methoden auf ein Alter von etwa 155 bis 150 Ma datiert wird . Anstatt auf Nordamerika gestoßen zu werden, wurde der Josephine Ophiolith durch einen anderen Prozess angelagert, der darin bestand, unter Nordamerika gestoßen und dann schließlich an der Oberfläche exhumiert zu werden. In den Klamath-Bergen wurde auch beobachtet, dass es zwei weitere Gesteinsplutonen gibt, die während der nevadischen Orogenese angelagert wurden, die Abrams- und Salmon-Glimmerschiefer der Stuart Fork-Formation. Unter Verwendung der Kalium-Argon (K-Ar)-Methode der Isotopendatierung auf Phyllit wurde das Alter der Metamorphose in der Stuart Fork Formation auf etwa 148 Ma bestimmt. Die Metamorphose im Zusammenhang mit dem Phyllit in der Stuart Fork-Formation stammt von den älteren Abrams- und Salmon-Glimmerschiefern, die während des Endes der Nevadan Orogenese auf die Stuart Fork-Gesteine gestoßen wurden.
Zeitpunkt der Ereignisse in der Sierra Nevada und den Klamath Mountains
Die Sierra Nevada und die Klamath Mountains waren das Ergebnis eines kontinentalen magmatischen Bogens und dann einer ozeanischen Bogenakkretion während der Nevadan Orogenese zwischen 155 und 145 Ma. Fast zur gleichen Zeit, als sich der Eastern Belt der Sierra Nevada bildete, wurde das Western Hayfork Terrane der Klamath Mountains gebaut. Als die nevadanische Orogenese voranschritt, wurde das Tuolumne River Terrane ungefähr zur gleichen Zeit wie die Bildung des Josephine Ophiolith in den Klamath Mountains (150-155 Ma) in die Sierra Nevada eingelagert . Während der letzten Stadien der Orogenese wurden die Sedimentgesteine des Westgürtels an die Sierra Nevada angelagert, während die Abrams- und Salmon-Glimmerschiefer auf die Stuart Fork-Formation in den Klamath-Bergen geschoben wurden.