Lewis Overthrust
Lewis Overthrust är en geologisk dragkraftsförkastningsstruktur i Klippiga bergen som finns inom de gränsande nationalparkerna Glacier i Montana , USA och Waterton Lakes i Alberta , Kanada. Strukturen skapades på grund av kollisionen av tektoniska plattor för cirka 59-75 miljoner år sedan som drev en flera mil tjock kil av prekambrisk sten 50 mi (80 km) österut, vilket fick den att ligga över mjukare sten från kritatiden som är 1300 till 1400 miljoner år yngre.
Geografi
Det kanadensiska Rocky Mountain-framlandet med dragkraft och vikbälte är ett nordostligt avsmalnande deformationsbälte som består av mesoproterozoiska, paleozoiska och mesozoiska skikt. Lewis dragplåten är en av de viktigaste strukturerna i förlandslaget och vikbältet som sträcker sig över 450 km från Mount Kidd nära Calgary, AB i sydöstra kanadensiska Cordillera till Steamboat Mountain, beläget väster om Great Falls, nordvästra Montana i Förenta staterna. Lewis-störningen ger vetenskaplig insikt i geologiska processer som sker i andra delar av världen, som Anderna och Himalayabergen .
Geologi och tektonik
Tektonisk initiering och den kanadensiska Cordilleran
Uppkomsten av Cordilleran- orogenesen började under mellanjuratiden, som ett resultat av upplösningen av Pangea och den nordamerikanska plattrörelsen mot subduktionszoner vid den västra marginalen. Det mesta av den kanadensiska Cordilleran består idag av ett stort antal tektonostratigrafiska terränger som anlades till den stabila marginalen av Nordamerika från jura till tidig tertiär som ett resultat av österut och norrut drivande öbågar som kolliderade med den kontinentala litosfären i Nordamerika. Dessa terraner ansamlades på grund av att bergarter av övre jordskorpan lösgjordes från den tätare nedre jordskorpan och proto-Stillahavsområdets övre mantellitosfär som subducerades under den nordamerikanska kratonen. De alloktona övre jordskorporna var placerade intill varandra och över den västra kanten av den nordamerikanska kratonen längs ett system av sammankopplade, nordost- och sydvästgränsande stora dragkraftsförkastningar .
Rise of the Rockies och bildandet av Rocky Mountain Thrust and Fold Belt
Början av deformation av Rocky Mountain- vecket och tryckbältet berodde på kollisionstektoniska krafter som inträffade på den västra kanten av den nordamerikanska kratonen. Detta drag- och vikbälte lyftes öster om den kanadensiska Cordilleran och bildades mellan mellersta jura och tidig eocen inom en östligt avsmalnande kil av mesoproterozoikum till tidiga kenozoiska sedimentära bergarter som avsattes i västra Kanadas sedimentbassäng. En djupgående inkonformitet skiljer det sedimentära täcket från den arkeiska till paleoproterozoiska kristallina skorpan i Nordamerika. Detta tryck- och vikbälte har en tunn hud geometri som indikeras av arrayen av tryckförkastningar som interfolierar och överlappar längs anslaget och skär över strata vid låg till måttlig vinkel som plattar ut med djupet, upprepa samma kambriska till triasstratigrafi från tryckark till tryckark och smälter samman till ett gemensamt basal dekollement , Rocky Mountains basala décollement. Rocky Mountains dragkrafts- och veckbälte fortplantade sig från väst till öst och rymmer upp till 120 mi (200 km) horisontell förkortning nära Kanadas och USA:s gräns, och cirka 43 mi (70 km) i norra delarna av BC och Montana. Den östra gränsen för veck- och tryckbältet markeras av de östligaste deformerade skikten som är kända i hällar och eller i underytan. Eftersom skikten under Alberta-slätten sjunker försiktigt, är det svårt att peka ut kanten av deformationen på denna sida av bältet. På västra sidan avgränsas Rocky Mountains av Rocky Mountain Trench , där diket tolkas för att ligga över de västra, nedfällda blocken av stora normala förkastningar som skiljer de södra Klippiga bergen från Purcell- bergen .
Horisontell förkortning av de tunnhudade sedimenten som ligger ovanför avskiljningsförkastningen på grund av tektonisk konvergens måste rymma denna horisontella förkortning och har gjort det genom bildandet av stora dragkraftsförkastningar med stor förskjutning, varav den största är Lewis Thrust. De dragplåtar som är involverade i det kanadensiska Rocky Mountains foreland dragkraft och vikbälte består av olika åldrade skikt som tyder på betydande deformation över tid. Den dominerande strukturen av deformationsbältet är en serie axialförkastningar, som mestadels är listriska och nordostliga eller östliga. Dessa dragkraftsfel följer långa ströparallella avskiljningar åtskilda av ramper. Som ett resultat produceras en serie av överliggande tryckskivor som följer deras tillhörande felavskiljningar. Dessutom finns det en nedsänkt basallossning västerut som sträcker sig in i Cordillerans metamorfa kärna på mitten av jordskorpan. Strata från olika avsättningsmiljöer tros ha skrapats bort från den underridande nordamerikanska kratonen och samlats till den överridande Intermontane terrane under sen jura till paleocen konvergens av tektoniska plattor. Studier och modern datering har funnit att utbredning österut av framdrivning skedde i fyra distinkta pulser som är åtskilda av relativ tektonisk vila. 40 Ar/ 39 Ar-datum indikerar att dessa pulser inträffade i sen jura (163-146 Ma), mellankrita (103-99 Ma), sen krita (76-68 Ma) och sen Paleocen-tidig eocen (57-51) Ma), åtskilda av viloperioder på >40 Ma, >20 Ma respektive >10 Ma.
Klippiga bergen lyftes upp under Laramide Orogeny som inträffade för mellan 80 och 55 miljoner år sedan under den sena kritatiden till tidig paleocen som ett resultat av subduktion av Kula- och Farallonplattorna under den nordamerikanska kontinenten. Vidare identifierade de första radiometriska åldrarna som erhölls från direkt datering av tryckförkastningshåltagning från frontområdena i södra kanadensiska klippiga bergen två distinkta deformationsepisoder kallade "Rundle-pulsen" och "McConnell-pulsen". Dessa pulser daterades och tolkas ha inträffat vid 72 Ma respektive 52 Ma.
Lewis Thrust System
Lewis-dragkraften är en lågvinklad dragkraftsförkastning där prekambriska sediment har skjutits över yngre kritasediment. Tryckplåten är begränsad av sidoramper på båda sidor. I söder sker detta nära Marias Pass, Montana, där rampens geometri är parallell med arkets rörelseriktning. I norr tvingas dragplåten upp och över en sned ramp nära Kootenay Pass-regionen i British Columbia. Den övergripande formen av dragskivan när den rörde sig nordost har en allmän konvex form mot förlandet.
Lewis-plåten bärs av Lewis-framstötsförkastningen där kompressionen och tryckningen (i södra kanadensiska Rocky Mountains Foothills och Eastern Front-områdena) associerades med sned, högersidig konvergens mellan Intermontane terrane och den nordamerikanska kratonen. Denna transpression i den sena krita ledde till den tektoniska inversionen av Cordilleran miogeoklinen och Belt-Purcell-bassängen när Lewis-arket började bucklas och vikas, där skikten sedan välte tills ett brott eller fel bildades. Detta involverade tjocka följder av paleozoiska bergarter som utgör Corilleran miogeocline och de underliggande neoproterozoiska bergarterna för att lossna från den kristallina källaren; förskjutits uppför den passiva marginalrampen längs vilken de hade samlats; och intill den plana ytan av den nordamerikanska kratonen för att bilda den strukturella kulmen som definierar huvudområdena i de kanadensiska klippiga bergen. På liknande sätt följde den tjocka följden av mesoproterozoiska skikt bestående av supergruppen Belt-Purcell samma sekvens av händelser som ledde till den strukturella kulmen som sågs i den södra änden av Purcell antiklinorium .
Lewis-dragkraften skärs av två stora förlängningsförkastningssystem, Flathead-förkastningen och Rocky Mountain-dikeförkastningssystemet. Båda är sen eocen till miocen i ålder. Mängden förkortning som har ägt rum på dragkraften är dock inte kopplad till Eocene-förlängningen på grund av att Rocky Mountains trench-förkastningssystem och Flathead-felet inte har någon inverkan positionellt på fotväggen och hängande väggavskärningar av Lewis-dragkraften. Istället ersattes denna transpression med transtension i den tidiga eocenen som involverade öst-västlig jordskorpaförlängning och tektonisk uppgrävning, vilket förde upp metamorfa bergarter i mitten av jordskorpan till ytan för att exponeras. Dessutom resulterade denna övergång från transpression till transtension i snabb kylning av de metamorfa kärnkomplexen när de grävdes upp och fördes till ytan. Dextral transtension på intrakontinentala strejk-slip-förkastningar i nordöstra och sydvästra British Columbia kulminerade med mitten av eocenexhumeringen av mittskorpsmetamorfa kärnkomplex. Detta leder till att basaldekollementet exponeras och sambandet med nord–sydliga förkastningar, vallarplacering och voluminös magmatism, vilket i sin tur markerade upphörande av jordskorpans förkortning. Paleotemperaturer och geotermiska gradienter indikerar att Lewis dragplåten var 7,5–8,4 mi (12–13,5 km) tjock när framstötningen började.
Duplex
Drivkraftsfel associerar ofta tre typer av strukturer, överlappande fläktstrukturer, ramp-plana strukturer och duplexstrukturer, som alla ses inom Lewis-dragkraften och Rocky Mountain-dragkrafts- och vikbältet. Duplexstrukturer är vanliga och har lokaliserats på många platser längs Lewis-dragkraften. Dessa strukturer är distinkta på grund av deras strukturellt överlappande, linsformade staplade tryckförkastningsskivor. Ett utmärkt exempel ses i ett område som sträcker sig från Kootenay Pass norr om gränsen till Marias Pass som finns i Montana. Det här avsnittet visar Lewis Thrust som följer en serie av bäddningsparallella lösgörande horisonter med ett ganska tunt stratigrafiskt intervall nära basen av Purcell Supergroup, som också är basen i mitten av det proterozoiska bältet. Två fönster i detta avsnitt som visar exponeringar av övre kritaskikt exponerade under Lewis Thrust förekommer i anslutning till Flathead-förkastningen. Inom dessa fönster viks Lewis-dragkraften tillsammans med överliggande och underliggande skikt i en serie av nordvästtrendande antiklinala kulminationer som sträcker sig längs den västra sidan av salienten. Dessutom kan två distinkta strukturella nivåer ses i det här avsnittet, en övre nivå som omfattar huvuddelen av massan av Lewis dragplåten som kännetecknas av breda öppna veck i relativt odeformerade stenar, och en ganska tunn nedre nivå som består av staplade överlappade, sydvästvända, sigmoidala dragkraftsförkastningsskivor, avgränsade nedanför av Lewis-dragkraften och ovanför av en separat bädd-parallell dragkraft som kallas Tombstone-dragkraften. Dessa kulmineringar staplas successivt upp och tar emot betydande laterala jordskorpans förkortning i samband med kompressionen längs Lewis dragkraftsförkastningen. En annan extremt liknande sektion av denna duplexing ses vid en annan häll i Waterton Lakes-området i sydvästra Alberta. Förutom duplex som ses i fönster, visar Lewis-dragkraften också isolerade rester av den östra kanten av den övre plattan ( klippes ) som ligger vid Chief Mountain i Montana och Crowsnest Mountain i Alberta. Erosion har med tiden format bergen till sin karaktäristiska form, där de tornar upp sig över de tillhörande prärierna.
Geokronologi
Lewis-dragkraftens förkastningsrörelse är daterad baserat på att den äldsta åldern för rörelse definieras av de yngsta sedimenten på fotväggen, som sägs vara cirka 65 miljoner år gamla. Analys av klyvningsspår av uranhaltiga mineraler som zirkoner och apatit, som involverar datering av det radioaktiva uran som finns i sediment längs Lewis-dragkraften med hjälp av isotopförhållanden av uran ger begränsningar för den sena pre-deformationella paleogeotermiska gradienten och tjockleken av Lewis-arket. Dessa data, efter att ha kalibrerats till geologiska åldrar, ledde till slutsatsen att maximal begravning och uppvärmning i Lewis-dragkraften inträffade under Campanian under ett tidsintervall på mindre än 15 miljoner år innan rörelsen av dragplåten började. Apatit fissionsspårdata visade plötsliga förändringar i paleotemperaturer från höga till låga temperaturer och associerade förändringar i urankoncentrationer när nedgrävning och uppvärmning stannade och rörelse och exhumation började, vilket visade att förskjutning av mesoproterozoiska skikt av supergruppen Belt-Purcell längs Lewis dragkraftsfel var i rörelse med cirka 75 Ma. Detta stöds av platser längre söderut längs dragförkastningen i Montana där förkastningar på framkanten skär genom en 76 Ma vulkanisk markör som bevisar att början av förkastningsrörelsen måste vara yngre än 76 Ma.
Den yngsta rörelsen längs förkastningen, eller med andra ord, slutet av rörelsen för dragrörelsen är baserad på de stratigrafiska och strukturella egenskaperna hos tidiga eocenavlagringar och begränsas av åldern för normala förkastningar som skär dragkraften och de tillhörande sediment som finns inom dessa normala fel. Dessutom sägs kylningen av de metamorfa kärnkomplexen som uppstod och grävdes upp markera slutet på deformationen av tryckremmen, vilket gjordes genom att använda radiometriskt uran i zirkoner för att ge en kylålder som överensstämmer med tektonisk övergång från kompression till förlängning . U-Pb-datering av zirkoner från olika deformerade och tvärskärande granitiska stenar i mitten av jordskorpan i södra centrala British Columbia gav en kylålder på 59 Ma. Vidare ledde övergången från framstötning och vikning till skorpsträckning till snabb avkylning av Priest Rivers metamorfa kärnkomplex där kylålder som hittats i biotit gav åldrar på >55 Ma genom K-Ar och 40 Ar/ 39 Ar-dateringsmetoder. Dessutom befanns samma förkastningar i Montana som skar en vulkanmarkör också skäras av 59 Ma-porfyrvallar. Detta begränsar den yngsta åldern för rörelse att ha inträffat vid 59 Ma. Tillsammans visar datum som avslöjas för äldsta och yngsta rörelse längs förkastningen att den totala rörelsen av Lewis dragkraftsförkastningen har inträffat över ett spann på cirka 15 Ma under perioden från sen krita till tidig paleocen mellan 75 och 59 Ma.
Paleotemperaturer har härletts från vitrinitreflektans genom ett mått på procentandelen av infallande ljus som reflekteras från ytan av vitrinitpartiklar i en sedimentär bergart från formationen övre jura-nedre krita längs Lewis-dragkraften. Resultaten gav den pre-deformationella paleogeotermiska gradienten till ett intervall på <30 till 11 °C/km jämfört med 18–22 °C/km under toppkoalifiering och maximala temperaturer. Dessa resultat tyder på att Lewis dragplåtsföljden överlagrades av minst 3 km av ytterligare skikt från sen krita, tillsammans med den 8 km tjocka följden, vilket indikerar att Lewis dragplåtsskiktet hade en ungefärlig tjocklek på 12–13,5 km före dragkraftsrörelsen.
Geologisk rörelse
Geofysiska metoder i form av seismisk analys har också använts för att bestämma rörelse längs dragplåten. I en studie registrerades seismiska data som registrerats längs 49°N-bredden (gränsen mellan Kanada och USA) från Rocky Mountain-gravförkastningen i förlandsbältet till den östra flanken av Moyie-anticlinen av Purcell anticlinorium, vilket man tror att vara platsen där Lewis-felet avtar. Seismiska data som producerades visade en total förskjutning av 115 km av Lewis dragkraftsskivan. Detta gjordes genom att lokalisera läget för fotväggsavskärningen av Lewis-arket, vilket i den seismiska sektionen tolkas som trunkerade reflektorer på 11–15 km djup som ligger under Purcell anticlinorium och över källarreflektorerna. 75 km österut längs profilen är exponeringen av Lewis-förkastningen i Waterton-området, som direkt länkar till den mest förskjutna delen av den hängande väggen. Genom att mäta avståndet mellan fotväggens avskärning och förkastningsexponeringen vid jordens yta bestämdes totala rörelsen av Lewis dragplåten. Resultaten visade att det var 75 km av direkt rörelse av tryckplåten längs Lewis-förkastningen, och ytterligare 40 km av transport genom bildandet av fotväggsdomän-duplex. Även om den här studien inte tog hänsyn till att det kunde vara möjligt att Lewis dragplåten rörde sig längre österut längs prärien och eroderades bort, visade sig data vara av hög kvalitet eftersom det möjliggjorde utmärkta kopplingar till tidigare borrhål, kartlagda strukturer, uppmätt stratigrafi och befintliga geologiska och seismiska data. Denna studie fungerade som en förstärkning till tidigare arbete och överensstämde mycket med tidigare insamlade data. Dessutom är dessa seismiska data signifikanta i förlängningstermer, eftersom en direkt länk mellan reflektorer på västra och östra sidan av Rocky Mountain-graven korrelerar med samma stratigrafiska enhet, där förlängningen kan återställas och ett förlängningsavstånd på cirka 10 km beräknades med skillnaden mellan förlängningen och efterförlängningen.
Det finns kontroverser om hur överstötningsrörelsen inträffade och vilken effekt denna rörelse hade på den omgivande geologin. Närmare bestämt, försök att avgöra om dragrörelsen var kontinuerlig eller om rörelsen var föremål för en mer stick-slip rörelsestil förblir ofullständigt. De onormalt höga vitrinitreflektansvärdena som erhållits från Lewis-dragkraften vid Marias Pass, McConnell-dragkraften vid Yamnuska-berget, Coleman-förkastningen vid Wintering Creek och flera andra indikerar dock att temperaturer på 350–650 °C genererades under framdrivning. Dessutom var dessa höga vitrinitreflektansvärden begränsade till extremt smala sektioner intill och inom förkastningszonerna. Detta tyder på att de höga temperaturerna var ganska kortlivade. Sålunda tolkas de höga temperaturerna som ett resultat av friktionsuppvärmning vid stickslipfel. Bevis för de lokala höga temperaturerna inom förkastningszonen tyder på att lokala områden med friktionsspänning måste ha funnits, med möjlighet att detta inträffar på grund av ramper i förkastningsplanet där dränering av höga portryck kan ha skett. Dessutom visar prover från den hängande väggen som samlats in i närheten av förkastningsplanet inga bevis för uppvärmning under progressiv nedgrävning av sediment. Denna frånvaro av bevis för uppvärmning under förkastning är ett tecken på låg friktionsspänning och därför låga glidhastigheter. Detta visar solid överensstämmelse med utvecklingen av det kanadensiska Rocky Mountain-framlandets dragkraft och vikbälte, inklusive Lewis dragplåt som har tolkats för att ha utvecklats och börjat rörelse i pulser.
- "Geologifältanteckningar: Glacier National Park, Montana" . National Park Service Nature & Science . Arkiverad från originalet 2006-03-01 . Hämtad 2006-04-25 .
| Myndighetskontroll : Nationella bibliotek |
|---|
