Rove formation
Rove -formationen är en sedimentär klippformation av Mellanprekambrisk ålder som ligger bakom den övre nordöstra delen av Cook County, Minnesota , USA, och sträcker sig in i Ontario , Kanada. Det är det yngsta av de många lager av sedimentära bergarter som utgör Animikie-gruppen .
Innan Rove sedimenten lades ner, under Archean Eon , lade Algoman orogeny till landmassa längs en gräns från South Dakota till Lake Huron-regionen; denna gräns är de stora sjöarnas tektoniska zon . Flera miljoner år senare avsattes ett tunt lager av slagutkast med hyperhastighet från Sudbury nedslagshändelsen på den äldre, underliggande, Gunflint Iron Formation , och Rove avsattes sedan ovanpå utkastet; det uppskattas att vid nollpunkten skulle jordbävningen som genererades av meteornedslaget ha registrerats 10,2 på Richterskalan .
Under Mellanprekambrium täckte ett grunt innanhav mycket av Lake Superior -regionen och bildade Animikie-gruppen av sedimentära bergarter som låg över 2700 miljoner år gamla arkeiska stenar .
Efter att sedimenten från Rove-formationen deponerats, tillförde den penokeanska orogenin mer landmassa genom ackretion som skedde från söder. Några hundra miljoner år senare delade den proto-nordamerikanska kontinenten nästan på mitten längs Midcontinent Rift-zonen, som är en bågformad spricka som sträcker sig från nordöstra Kansas, bågar genom dagens Lake Superior Basin och sedan vinklar sydost genom Michigan. Sedan kom en period av framryckande och retirerande glaciärer. De mer motståndskraftiga diabaströsklarna och vallarna fanns kvar, medan de mjukare skiffrarna bulldoserades bort av glaciärerna. Nedisningens norra väg är tvärgående mot den allmänna trenden på dalarna och åsarna.
Som ett resultat av erosion av sandsten och de erosionsbeständiga trösklarna och vallarna har topografin i Minnesota upprepat parallella kullar och dalar. De tätt packade sjöarna i de smala dalarna är långa och smala, och de orienterar från öst till väst. Klipporna i dessa smala dalar är livsmiljö för flera sällsynta växter som föredrar att leva i smala klippområden i ett subarktiskt klimat. I Ontario är Rove-formationen täckt av en tjock diabashatt.
Plats
Rove-formationen ligger i Arrowhead-regionen i nordöstra Minnesota, USA, och sträcker sig in i Ontario, Kanada. I Minnesota förekommer det längs USA-Ontario gränsen från Gunflint Lake till Pigeon Point (båda i nordöstra Cook County) och norrut in i Kanada. Pigeon Point är den östligaste delen av Minnesota; det är en diabaströskel ca 152 m (500 fot) tjock. Både norra och södra kusten av punkten exponerar Rove-skiffer under och över tröskeln. Inom tröskeln har avkylningshastigheter och gravitation skapat en intressant fördelning av bergarter.
Den synliga formationen är i Minnesota och innehåller många öst–västorienterade åsar och dalar. Många sjöar i detta 5 till 8 km (3 till 5 mi) breda band längs gränsen mellan Kanada och USA ligger i de långsträckta öst-västliga dalarna; ingår Caribou, Clearwater, Crocodile, Daniels, Duncan, Dunn, Hungry Jack, Iron, Loon, Moose, Pine, Portage och South. I Ontario täcks Rove-formationen av en tjock diabaströskel.
Geologisk historia
Archean Eon
Den arkeiska Eon varade från till ungefär .
Algoman-orogenin inträffade 2800 till , och det markerar slutet på den skorpanbyggande Archean Eon. Det fanns flera episoder av kontinental kollision , kompression och subduktion som resulterade i bergsbyggande under denna tid. Orogena händelser kännetecknas av omfattande metaforism, granitiska extruderingar och inkonformiteter. Algoman-orogenin lade till landmassa längs en gräns från South Dakota till Lake Huron-regionen; denna gräns är Great Lakes tektoniska zon (GLTZ).
Nordöstra Minnesota har för 2700 miljoner år sedan exponerade stenar bildade under vulkanisk aktivitet som var i form av läckage av lava från sprickor i havsbotten. Dessa lavaflöden började stiga upp ur det antika havet för att bilda den överlägsna kratonen ; den överlägsna kratonen samlades senare till den kanadensiska skölden , som blev en del av den nordamerikanska kratonen . Superior-provinsen är det största bevarade fragmentet av arkeisk skorpa, och den kanadensiska skölden är kärnan i den nordamerikanska kratonen.
Proterozoisk Eon
Den proterozoiska eonen varade från till
Animikie Group
Animikie Basin, som mäter 700 x 400 km (420 mi x 240 mi), är en långsträckt oval som grenslar norra stranden av Lake Superior, främst i Minnesota. Ungefär de nordvästra två tredjedelarna ligger nordväst om strandlinjen; den sydöstra tredjedelen ligger sydost om kustlinjen (så även under Lake Superiors vatten).
Under Mellanprekambrium täckte ett grunt innanhav mycket av Lake Superior-regionen och bildade Animikie-gruppen, som är lager av sedimentära bergarter som på ett oformligt sätt ligger över 2700 miljoner år gamla arkeiska stenar. Denna grupp innehåller både Rove- och Gunflint Iron-formationerna. Rove-formationen är den yngsta av de många Animikie-lagren; den består av lätt lutande finkorniga sediment. Den är sammansatt av gråvacker och svart skiffer och innehåller lägre koncentrationer av järn och taconite än vad den underliggande Gunflint järnformationen gör.
Rove-formationen består av en nedre argillitenhet , en mittövergångsenhet och en övre tunnbäddad gråwackeenhet. Den nedre argillitenheten är cirka 150 m (490 fot) tjock; detta skikt innehåller finkornig gråwacke och siltig och grafit argilliter. Greywacke är en sedimentär bergart som består av en blandning av dåligt sorterade korn av sand, silt och lerpartiklar. Argillit är en finkornig sedimentär bergart som huvudsakligen består av lerpartiklar; de är i huvudsak litifierad lera och sipprar. Greywacke är rikligt i mellanenheten och dominerar den övre enheten. Den totala tjockleken på de två övre enheterna är cirka 900 m (3 000 fot).
Gunter Faure och Jack Kovach, med hjälp av Rb-Sr-datering, bestämde åldern till 1635 ±24 miljoner år gammal. Resident Geologist Program, Geology of the Thunder Bay South District, rapporterar en ålder på 1800 miljoner år gammal.
Penokeisk orogeni
Den Penokeanska bergskedjan bildades i den Penokeanska orogenin för 1880 till 1830 miljoner år sedan, när en oceanisk öbåge kallad Pembine-Wausau-terranen kolliderade med den södra kanten av Superior-kratonen . Från 1880 till 1850 miljoner år sedan var regionen vulkaniskt aktiv. Denna vulkanism upphörde för 1850 miljoner år sedan när ett fragment av arkeisk skorpa anlände från söder till subduktionszonen . Kollision av denna arkeiska skorpa i söder med den överlägsna kratonen i norr orsakade en period av intensiv förkortning av jordskorpan. Klipporna i Pembine-Wassau-terrängen drevs upp över och på Superior-kratonen, och bildade en bergskedja som täckte hela utom den nordligaste delen av Lake Superior, korsade delar av tre amerikanska stater (södra centrala Minnesota , norra Wisconsin och Upper ). Peninsula of Michigan ), och fortsatte till den sydligaste spetsen av Ontario , Kanada . Belastning av litosfären av dessa dragskivor fick den att böja sig nedåt, och bildade en förlandsbassäng för cirka 1850 miljoner år sedan i söder och 1835 miljoner år sedan i norr. Roveformationen avsattes i den norra bassängen. I den södra bassängen orsakade jordskorpans förtjockning höggradig metamorfos av sedimentfyllningen för 1830 miljoner år sedan. En serie post-orogena plutoner trängde in i de överliggande stenarna för 1830 miljoner år sedan,; dessa plutoner markerar slutet på den penokeanska orogenin.
Sudbury effektutkastning
Vid basen av Rove-formationen, mellan Rove och den underliggande Gunflint-järnformationen, finns ett lateralt lager av chockad kvarts- och fältspatkorn som finns inom accretionary lapilli , accretionerade kornkluster och sfärulmassor. Dessa skräpbitar indikerar att lagret innehåller stötutkast med hög hastighet. Geokronologiska data från zirkon visar att detta lager bildades för 1878 till 1836 miljoner år sedan; händelsen Sudbury Impact inträffade. På grund av närheten i datering och närheten till kratern, är Sudbury Impact-händelsen den troliga källan till ejecta; dessa är de äldsta utstötningarna kopplade till en specifik händelse på jorden. I Rove-området är detta lager cirka 7,6 m (25 fot) tjockt; detta tunna lager representerar mycket troligt de katastrofala händelserna under en enda dag nästan.
Bevis tyder på att en meteorit med en diameter på 16 km (10 mi) kolliderade med jorden i nuvarande närhet av Sudbury, Ontario, Kanada, ca. Meteoriten förångades och skapade en 240 km (150 mi) bred krater (detta är den näst största nedslagssänkningen på jorden). Denna påverkan är 770 km (480 mi) öster om Minnesota-Ontario-gränsen till Rove-formationen. Jordbävningar krossade marken hundratals kilometer bort och inom några sekunder började ejecta (moln av aska, stenfragment, gaser och droppar av smält sten) spridas runt jorden. Det uppskattas att jordbävningen vid nollpunkten skulle ha registrerat 10,2 på Richterskalan. Hav täckte Rove Formation-området och Sudbury-påverkan genererade enorma tsunamier.
För att sätta Sudbury-meteoritnedslaget i perspektiv, inträffade Chicxulub-nedslaget på Yucatán-halvön från ett föremål som kanske var 60 % av storleken på Sudbury-impaktkroppen; resultatet av denna påverkan orsakade utrotningen av många arter (inklusive dinosaurier) världen över.
Sudbury Impact skulle ha haft globala konsekvenser; det antas att detta orsakade slutet på järnavlagringarna. Effekten påverkade i grunden koncentrationerna av löst syre i havet; ackumuleringen av marina sediment (känd som banded-järnformationer ) stängdes nästan omedelbart av. Bandade järnformationer är massiva avlagringar rika på järnoxider ; de ackumulerades vid flera perioder i jordens geologiska förflutna. En förlängd episod av uppbyggnad av bandet järnbildning slutade plötsligt ca. I nordöstra Minnesota ligger dessa bandjärnsformationer omedelbart under utstötningsskiktet. Minnesota's Iron Range består av detta lager av banded-järnformation.
Det mesta av nedslagslagret i Rove-området består av beccia, en blandning av stenfragment som slets loss från havsbotten under jordbävningarna. Tsunamin blandade ihop den lossnade berggrunden och utkastningen; med tiden begravdes detta lager av yngre sediment, cementerades samman och smälte samman av smält sten för att bilda ett fast lager. Ejecta från Sudbury Impact hittades i maj 2007 på Gunflint Trail i Cook County, Minnesota. Geologerna Mark Jirsa och Paul Weiblen från University of Minnesota utnyttjade det överbrända landskapet till följd av den intensiva, heta Ham Lake-branden för att utforska den nyligen exponerade geologin längs Gunflint Trail. Jirsa plockade upp några stenar som visade sig vara aska och skräp från den 1 100 km (680 mi) avlägsna nedslagsplatsen; detta är det längsta avståndet som Sudbury detrita har hittats.
Midcontinent Rift
Midcontinent Rift (även känd som Keewenawan Rift) började omkring ; den varade i cirka 20 miljoner år. Efter att Penokean-bergen hade eroderats bort, delade den proto-nordamerikanska kontinenten nästan på mitten längs denna sprickzon. Den 2 000 km (1 200 mi) bågformade sprickan sträckte sig från nordöstra Kansas, genom det sydöstra hörnet av Nebraska, diagonalt nordost genom Iowa, genom Minnesota längs den nuvarande gränsen mellan Minnesota och Wisconsin, bågade sig genom dagens Lake Superior-bassäng och vinklade sydost. genom Michigan.
Midcontinent Rift är den största kända kontinentala klyftan i världen. Sprickan började som en het fläck av basaltisk magma under Lake Superior-regionen; den extruderade lager av lava upp till 20 km (12 mi) tjocka och sträcker sig upp till 100 km (60 mi) på vardera sidan av sprickan. Den avsatta lavan längs norra stranden av Lake Superior är 7 620 m (5 mi) tjock.
Detta var en spricka som spred sig snabbt; de resulterande basalterna visar liten interaktion med den då existerande bergarten. Dessa enorma volymer av maffisk lava genererades i två stora pulser, mestadels via en het mantelplym . Längs norra stranden av Lake Superior kan man se den stelnade lavan (magmatisk sten) mest överallt. I Rove-regionen nådde inte magman ytan; det trängde in i sprickor i formationen och kyldes långsamt för att bli diabas (snarare än basalt ). Dessa stelnade kroppar är Pigeon River och Logan Intrusion diabaser.
Kontinenten delades inte i två eftersom Grenville-provinsen (en mikrokontinent) konvergerade med den proto-nordamerikanska kontinenten i öster. Denna konvergens applicerade kompressionskrafter på sprickan, vilket förhindrade en fullständig splittring av den proto-nordamerikanska kontinenten.
Denna klyfta var den sista av vulkanisk eller bergsbyggande aktivitet i dagens Minnesota. De stelnade lavaströmmarna har sjunkit, lutat och förkastat; detta skapade en bassäng upp till 5 000 m (16 000 fot) djup längs sprickzonen. Proto-Lake Superior fyllde bassängen.
Puckwunge formation
Puckwunge-formationen har gul till grå sandsten som kommer från sediment avsatta under de tidiga stadierna av sprickan på mitten av kontinenten; zirkondatering visar en tidsperiod på 1200 till 1100 miljoner år sedan.
Puckwunge sandsten är exponerad längs ett extremt smalt (fotbrett) band på den sydvästra gränsen av Rove-formationen. Puckwunge-exponeringen börjar vid Raspberry Point inom Grand Portage National Monument på Lake Superior, Cook County, Minnesota, och sträcker sig cirka 40 km (25 mi) inåt landet mot nordväst. Rove-formationen ligger nordost om Puckwunge-sandstenen; ingen är sydväst om gränsen. Rove-formationen delas av flera band från Pigeon River Diabase; dessa band är i en väst-till-östlig orientering. Banden i Pigeon River Diabase sträcker sig sydväst förbi Puckwunge-formationen.
Kvartärperiod och glaciation
Kvartärperioden började ungefär och fortsätter idag . Detta är den period då glaciärer avancerar och drar sig tillbaka . Rove-regionen har flera lutande lager av vulkaniska stenar och lätt eroderad skiffer. De mer motståndskraftiga diabasvallarna och trösklarna fanns kvar, medan de mjukare skiffrarna bulldoserades bort av glaciärerna. Dessa före detta skifferdalar fylldes med vatten och bildar de många sjöarna i regionen. Skiffernas karaktär gjorde dem särskilt väl lämpade för glacialbrytning , mycket mer än de sammanhängande trösklarna. En cuesta – en ås som bildas av svagt lutande sedimentära berglager – topografi hade utvecklats och dominerades av stora öst–västdalar med några få uttalade luckor i de mellanliggande åsarna.
Den regniga loben i Wisconsin-glaciationen var den senaste av glaciationshändelserna, och den drog sig tillbaka för cirka 10 000 år sedan. Glaciala repor och räfflor i Rove-bergarter indikerar en nordlig eller något öst-om-nord glaciär rörelse. Denna riktning är tvärgående mot den allmänna trenden på dalarna och åsarna. Sjöarna i området Rove Formation är unika från andra välkända linjära berggrundssjöar i Nordamerika eftersom deras långa axlar ligger tvärs över glaciärernas allmänna rörelse.
När kontinentala glaciärer rörde sig över området Rove Formation var isen hundratals meter tjock och dess yta sluttade svagt söderut från Patricians centrum i norr. Basen av inlandsisen stötte på cuesta-topografireliefen på några hundra fot. Eftersom isen över dalarna skulle vara tjockare än isen över åsarna, skulle ett blockerat extruderingsflöde fungera och resulterade i att de lättbrytbara skifferna i dalarna avlägsnades. Åsarna skulle inte eroderas nämnvärt, dels på grund av att isen skulle vara tunnare över åsarna och därför mindre plastisk , och dels på grund av diabasens motstånd mot både brytning och nötning av isen.
Inlandsisens tyngd tryckte ihop landet och skapade fördjupningar. När glaciären drog sig tillbaka, lättades tyngden och trycket från markytan och landet återhämtade sig; rebound - processen fortsätter och uppskattas till 100 m (330 fot).
Dagens topografi
I Ontario täcks skiffrarna och gråväckarna från Animikie-gruppens Rove-formation av en 60 m (200 fot) hatt av diabas. Denna diabashatt är en tröskelrest, och det mesta av diabasen är täckt av en avsevärd tjocklek av mineraljord. Mesan vid Russell Point (cirka 16 km (10 mi) söder om Thunder Bay ) är en Logan tröskel av diabas över de mjukare Rove Formation-metasedimenten . Det är en av de många platt-toppade, branta mesas längs Lake Superiors nordvästra kust söder om Thunder Bay som är gemensamt kända som Nor'Wester Mountains .
I Minnesota visar området Rove Formation ett förhållande mellan berggrund och topografi, med dess dal- och åslandskap. Det finns flera serier av branta, öst–västorienterade dalar som skapades av erosionen av den exponerade skiffern. De diabastäckta åsarna mellan dalarna sluttar svagt åt söder (4° till 15° från horisontalen); de norra ytorna är branta; de reser sig 60 till 140 m (200 till 460 fot) över djupa, kalla sjöar, vilket skapar en asymmetrisk tvärsnittsprofil. Åsarnas asymmetriska tvärsnitt är resultatet av band av massivt, dåligt fogat berg som omväxlar med högfogade bergenheter. Dalarna innehåller glacialt brutna berggrundssjöar; de är också asymmetriska i tvärsnitt på grund av samma strukturella element som styr åsformerna. De flesta av sjöarna visar en asymmetrisk bottenkonfiguration, som visar en brant undervattenssluttning på den södra stranden. De nordliga klipporna utgör livsmiljö för ett fåtal arter av utrotningshotade flora. Rove-formationen har landskapsdrag som inte finns någon annanstans i Minnesota.
De flesta av dalarna är upptagna av kedjor av långsträckta sjöar, av vilka många kantas av fast sten på alla sidor. Många av de öst–västliga dalgångarna slutar abrupt i antingen ena eller båda ändarna när de angränsande trösklarna smälter samman. Höjden av sjöarna sträcker sig från Rose Lakes 465 m (1 526 fot) till Loon Lakes 532 m (1 745 fot) över havet. Sjöar på motsatta sidor av en enda ås kan skilja sig i ythöjd med så mycket som 60 m (200 fot). Många av de stenbundna sjöarna har ett djup på cirka 30 m (100 fot); några få är djupare än 61 m (200 fot).
En topografisk karta visar att majoriteten av det sammankopplade komplexet av tätt packade sjöar med deras dal- och åslandskap främst ligger i Minnesota; gränsen för landskapet är gränsen mellan Kanada och USA. Denna gräns består av Pigeon River och dessa Rove Formations sjöar (som går från öst till väst): South Fowl, North Fowl, Moose, Mountain, Watap, Rose, South, Little North och Gunflint. Gränsen går ungefär genom mitten av dessa sjöars längder. De enda Rove-typiska öst–västorienterade sjöarna som ligger i Ontario är sjöarna Arrow och North.
Det preglaciala dräneringsmönstret styrdes av bergstrukturen. Ver Steeg rekonstruerade ett preglacialt dräneringsmönster som visar stora bäckar som flyter österut i skifferbälten. Korta bifloder och korta nord–sydliga delar av de stora bäckarna skär över åsar som bildade små luckor som fortfarande finns kvar.
Den Laurentian Continental Divide är inom formationen. Mellan North Lake, Ontario och South Lake, Minnesota, ligger en låg sadel av land precis vid gränsen; detta är klyftan. North Lake rinner ut i Rainy River och sedan till Hudson Bay. South Lake rinner ut i Pigeon River och sedan till Lake Superior.
Matjorden är tunn och fattig eftersom glaciärerna hade skavt ner till berggrunden. Jordarna är lerig silt.
Utrotningshotad flora
Topografiskt är detta Rove Slate Bedrock Complex Landtype Association. De sedimentära och diabasbergarna är kalkhaltiga ; de producerar en mer grundläggande, näringsrik jord jämfört med de fattigare jordarna som är typiska för den kanadensiska skölden. Royal River dränerar Royal Lake [som ligger cirka 1,2 km (3 900 fot) öster om South Fowl Lake] till John Lake, båda i Minnesota. De relativt rika jordarna, särskilt i Royal Rivers dräneringsområde, tillsammans med branta, fuktiga, norrvända klippor utgör livsmiljön för dessa sällsynta växter. I över ett sekel har denna landtypsförening erkänts som ekologiskt och botaniskt unik; det hyser en sällsynt samling av växter, inklusive de mest sällsynta växterna i Minnesota. Så gott som alla kända känsliga växtarter i denna landskapsförening förekommer på norra sidan av klipporna eller i Royal Rivers dränering.
Sex kärlväxter är unika genom att de befinner sig i yttersta kanten av sitt utbredningsområde eller är åtskilda från sin arts huvudområde. De är Maidenhair mjältört ( Asplenium trichomanes L.), i Minnesota har sex små populationer på 20 till 40 växter hittats i Rove-området; Ross's (eller korta) sedge ( Carex rossii ) , endast tre populationer är kända för att existera i Rove-området; Storbladig sandört ( Moehringia macrophylla eller Arenaria macrophylla ), bevis tyder på att detta är en mycket sällsynt art med begränsad utbredning och restriktiva miljöbehov; Sticky locoweed ( Oxytropis borealis var. viscida ), är begränsad till en enda klippa i Cook County; Encrusted saxifrage ( Saxifraga paniculata ssp. neogaea ), 11 populationer är kända för att existera i Rove-formationen; och Smooth Woodsia ( Woodsia glabella ), det finns små, isolerade populationer i Rove-formationen.
Under två undersökningar av känsliga växter som genomfördes i juni och juli 2003 och juli 2004, hittades en Superior National Forest- känslig växt, Canada Yew ( Taxus canadensis ); och en statligt listad art av oro, Blunt-fruited sweet cicely ( Osmorhiza depauperata ), har bara fyra populationer inom 30 km (19 mi) från varandra. Minnesotas Department of Natural Resources listar dessa kärlväxter som hotade: Rocky Mountain woodsia ( Woodsia scopulina ssp. laurentiana ), det finns få isolerade populationer i formationen; och Holboells klippkrasse ( Boechera retrofracta eller Arabis holboellii var. retrofracta ), sällsynt i Ontario och Minnesota. Minnesotas Department of Natural Resources listar nickbräckan ( Saxifraga cernua ) som utrotningshotad, en källa hänvisar till att den är "mycket sällsynt" och att Cook County har Minnesotas enda koloni med ungefär ett dussin växter – hela populationen upptar mindre än 1 m 2 (1 sq yd) – så det är sårbart för enstaka händelser som skulle förändra dess livsmiljö.