B&R: CORDILLERAN METHAMORPHIC CORE COMPLEX

Key Words: core complex, crustal extension, detachment fault, fault rock, normal fault


Метаморфические Ядерные Комплексы МСС (Metamorphic Core Complexes) - уникальный геологический объект в области Северной Америки (в провинции Бассейнов и Хребтов). Основная структура МСС состоит из метаморфической глубококоровой группы пород и неметаморфизованного покрытия этих отложений.

Между этими структурами располагается несогласие, или decollement, которое состоит из милонитовой ткани. Это место тектонической денудации и обнажения пород нижних слоев, возникшее по по низко-угловым разломам с дополнительной пропечаткой на уже пластически (ductily) измененнные породы (brittle over-prints onto already ductily deformed rock).

Структуры МСС - асимметрично куполоподобные dome like, и обычно формируют самую высокую топографию в области. Они обычно формируются в области толстой коры, которая является гравитационно нестабильной и происходить в областях синэкстенсионального магматизма. Этот магматизм, как считают, нагрел верхнюю кору и спровоцировал ("lubricated") разломы (Foster et al, 1993).

Главная ось складчатости параллельна региональной экстенсии, а вторичная ось перпендикулярна ей (Yin, 1991).

До 1960-х считалось, что эти комплексы – выходы до-фанерозойского кристаллического основания или гранитных интрузий. Только в 1960-х отметили, что эта ткань метаморфизована либо в мезозое, либо в каинозое. Первоначально считалось, что эти структуры являются локальным феноменом, причем каждая структура имеет собственную историю. Только сведение вместе подобных структур ускоряло понимание этих комплексов как особый тип.

Термин ‘metamorphic core complex’ МСС введен в 1970-х для описания метаморфических и вулканических пород в пределах Северо-Американских Кордильер, которые имеют специфичную, свойственную только МСС структуру.

Метаморфические ядерные комплексы - большие купола (domе), которые состоят из трех элементов. Главным элементом является купол из гнейсового ядра, стратиграфически выше ядро перекрыто низко-угловым касательным разломом детачмент (extensional detachment с падением до 20°). Место разделения этих структур, именуется «dеcollement». В соответствии с терминологией, принятой при описании разломов, гнейсовое ядро еще называют нижней пластиной или footwall , а верхней пластиной или hangingwall становятся покровные «supracrustal» породы.

Высококачественные ядерные гнейсы содержат эклогит. Эти породы как правило докембрийского возраста, много старше, чем расположенные выше деколлемента слои.

Докембрийские гнейсы, таким образом вовлечены в третичный метаморфический ядерный комплекс МСС. Однако син-экстенсиональные гранитоидные плутоны обычно случаются в нижней пластине и могут быть деформированы экстенсиональным детачментом. Верхняя пластина может включить отложения подлежащих древних пород в виде щепок и син-экстенсиональных вулканических и осадочных пород – эти отложения в B&R обычно включают континентальное заполнение бассейна. Круто падающие нормальные разломы пронизывают верхнюю пластину и имеют корни в мало-угловом детачменте. Экстенсиональный детачмент обычно имеет резкий knife-sharp контакт и подстилается широкой зоной ломкой (brittle) деформации раздолбленных разломом брекчий и chlorite breccia.

Ниже этого расположена широкая зона милонита и милонитового гнейса. Эта зона может быть несколько километров толщиной.

Несмотря на выполаживающиеся детачменты, эти разломы отличаются от conventional thrust, потому что всегда имеет молодые неметаморфизированные породы поверх старших, высокометаморфизированных.

Метаморфический ядерный комплекс МСС, таким образом, сформирован потому, что тектонически (tectonic unroofing) эксгуминированы (выкопаны из погребения) средне-коровые (mid-crustal) породы в среде сильной экстенсии (extensional setting). В классических примерах МСС в Юте, Неваде и Аризоне метаморфические ядерные комплексы имеют средне третичный возраст и местами третичный, дополнительно пропечатавшийся на высокометаморфизированных ядрах, например в локальных милонитовых полосах (mylonite bands). Степень влияния метаморфизма, магматической деятельности или проникновения метеорической воды, сопровоэдающая детачмент и местоположение ядерного комплекса до сих пор в состоянии дебатов.

Разлом детачмент и находящаяся под ним зона среза (shear zone ) - результат прогрессивного развития. Глубокая и горячая часть shear zone (в глубине 20 км или больше) первоначально деформируется на очень пластический лад (very ductile manner), формирующий широкую зону милонитовых гнейсов. В течение дальнейшей экстенсии более низкие пластины подтягиваются к более высоким областям и приходят в контакт с более прохладной верхней пластиной. Ductile deformation is localized in narrow shear zones, cross-cutting the mylonitic gneiss. Податливая деформация ограничена узкой зоной среза, пересекающей милонитовые гнейсы.

Продолжающаяся экстенсия охлаждает зону среза и подтягивает породы через ломко-податливую зону перехода (brittle–ductile transition); локально ductile structures пропечатываются с помощью катаклазиса и брекчирования. Эта полная регрессирующая эволюция заканчивается зоной разлома детачмент, в которой встречаются в непосредственной близости пластичные и ломкие (ductile и brittle) структуры, но ломкие структуры всегда пропечатывают пластичные.
Как сказано, extensional detachments сочетают более молодые слабо метаморфизированные породы в верхней части на верхушке старших высоко метаморфизированных пород. Mineral cooling ages (K–Ar и Ar–Ar) в более низкой пластине имеют тенденцию, однако, быть моложе чем в верхней пластине, потому что более низкая пластина охлаждается позже, чем верхняя (M. Krabbendam и Bruce W. D. Yardley).

Существенный метаморфический перерыв обычно происходит поперек детачмента, с породами низкого давления в верхней пластине и породами высокого давления в более низкой пластине.

Метаморфические ядерные комплексы,таким образом, также эффективные транспортеры эксгумированных пород сред высокого давления.
МСС - явление крупного масштаба, случающееся только в области интенсивной экстенсии, когда верхние слои пород (brittle rock) сняты и нижележащие пластичные (ductile) породы экспозированы из-за развития разломов детачмент.

Экстенсия восточно-западного направления происходит параллельно субпараллельным нормальным листрик разломам, которые сливаются в глубине с разломами детачмент. Разломы детачмент, которые обычно представлены толстой зоной слоев милонитов, происходит в переходной зоне, разделяющей податливые (ductile) метаморфические и плутонические основания снизу от вершних ломких (brittle) пород (Coney, 1977). Ломкие (brittle) породы смещаются на десятки км на восток или на запад по разлому детачмент, а метаморфические или плутонические фронты слоев, что были до этого захоронены на глубинах более 20 км, выставляются на поверхность.

Породы под разломом детачмент в основном представлены одним или более слоями милонитов с мягко падающей фолиацией.

Милонитовые породы с катакластами, что является индикатором того, что происходят изменения деформации с пластичной внизу до ломкой в верхней части, поскольку породы были экспозированы и подвергнуты более низкому давлению и температуре окружающей среды. Экстенсия стартовала при тепловым ослаблении коры.

МСС в Albion Mountains, южно-центральный Idaho (Raff River – Grouse Greek – Albion Mountains) представляют метаморфические породы высшей степени метаморфизма, зону милонитов и примерно 14 км неметаморфизованных пород верхне палеозойского и третичного возраста выше зоны милонитов, которые были удалены разломами листрик вдоль пластичной милонитовой зоны. Эти зоны простираются в западном и ЗСЗ направлении и происходят, когда сверхмощная континентальная кора утонщается в ходе податливого растяжения.

Высокая температура, произведенная вторжением олигоценового плутонического тела, облегчила утончение коры. Область характеризуется по крайней мере тремя периодами бокового пластического растяжения (lateral ductile extension), представленными плоскими милонитовыми слоями возраста от позднего мела до позднего миоцена.

Albion и Pioneer Ranges содержат выходы архейских и палео-протерозойских метаморфических и плутонических пород. Альбион и Пионерские Хребты содержат метаморфические ядерные комплексы с породами средне-коровых глубин в центре, ниже молодых осадочных пород под мало-угловым нормальным разломом. Архейские и протерозойские метаморфические породы содержат гнейс и кристаллический сланец, который произошел как часть архейской континентальной коры так же как и палеопротерозойские ювенильные породы вулканической дуги. Они были впоследствии метаморфизированы и интрудированы, особенно в мелу, эоцене и олигоцене.

Эти породы обнажены неогеновой региональной экстенсией в провинции Бассейнов и Хребтов.

Общая модель этого ядерного комплекса включает старые кристаллические породы средней коры как фундамент в пределах "ядра" комплекса.

МСС был покрыт более молодыми палеозойскими отложениями, которые были перемещены с вершины экстенсиональным разломом.

МСС был сформирован, когда континентальная кора была переутолщена компрессионными силами в течение складчатости и времени акттивности трастового пояса или интрузивных процессов и впоследствии имела шанс "расслабиться" после прекращения сжатия. Это расслабление коры заставило экстенсиональные силы, которые производят мало-угловые детачмент и нормальные разломы, раскрыть кристаллические породы фундамента средней коры.

Albion Range расположен в южном Cassia County. Горы Альбион содержат породы от архейского до олигоцена.

Архейский Green Creek Complex содержит метаморфический фундамент и перекрыт протерозойскими и палеозойскими стратами. В породы был внедрен гранитный Almo pluton олигоценового возраста 32-28 Ма, который обнажен в City of Rocks.
Архейские и неопротерозойские породы в центре ядерного комплекса Albion Range обнажены благодаря высоко-угловым нормальным и низко-угловым детачмент разломам возраста 35 Ма.

Метаморфический ядерный комплекс Pioneer расположен в центральном Idaho, в южном Custer. Центр ядерного комплекса Пионер содержит архейские и неопротерозойские гнейсы и эоценовые гранитные породы. Окружение центра МСС отделено мало-угловым детачментоми высоко-угловыми нормальными разломами от пластов протерозойских и палеозойских мелководных страт, глубоководной миссисипской группы Copper Basin, эоценового конгломерата в Smiley Creek иперекрывающей Challis Volcanic Group.

В мелу к западу от Пионерских гор архейская континентальная кора была интрудирована меловым батолитом Айдахо и потомэто была часть орогенеза Кордильер, который создал региональное утолщение коры.

После того, как компрессиональные силы прекратились (около 50Ма), стали развиваться нормальные разломы и мало-угловые детачменты, включая Wildhorse Detachment fault.

Эти разломы двигали протерозойские и палеозойские осадочные породы в северо-западном направлении от вершины ядерного комплекса.

В позднем эоцене произошло извержение Challis Вулканической Группы и связанные felsic плутоны покрыли центральный Штат Айдахо и горы Пионер. Также в это время, примерно 48 Ма шток Summit Creek интрудировал ядро гор Пионера. Примерно 44 Ма наблюдалась последняя стадия гранитных вторжений и риолитовый c вулканизм, связанный с системой разлома Trans-Challis fault system.

Финальный подъем так же как unroofing of the Pioneer Core Complex, включая эрозию штока Summit Creek произошел 37-34 Ма (Link и Phoenix, 1996).

Северная часть Middle Mountain имеет, многие выходы flagged quartzite. Нео-протерозойские серии кварцита интрудированы большими телами монзо-гранитами и грано-диоритами гранитных и пегматитовых пород с широко развитой фолиацией по всем им.

Гранитные породы прогрессивно более деформированы с востока на запад. Слюдистые Elba Quartzite имеют западное падение и хорошо выраженную линеацию по слюдистым слоям в направлении запад к ЗСЗ. Все эти деформации в Elba Quartzite имеют третичный возраст. Lit-per-lit иньекция гнейсов обнаружена по карьерам в нескольких местах Middle Mountain.

Североамериканский МСС как группа действительно существует из-за своей геометрии, однако предполагается, что МСС от Калифорнии до Канады полигенетический, сформирован в мезозое с дополнительным отпечатком коровой экстенсии в каинозое. Распределение metamorphic core в Бассейнах и Хребтах показывает три дискретных области.

Аризонские Метаморфические Ядерные Комплексы почти целиком моногенетические и представляют собой исключительно результат каинозойской экстенсии (Armstrong, 1982).

Специфически интересен МСС в Аризоне в районе B&R. Эти комплексы моложе эоценовых северных аналогов в Idaho и B&R, имеют СЗ простирание, параллельное краю Плато Колорадо и Зоне Перехода.

Каинозойские деформации наложились на два главных события деформации в западных США, а именно Sevier (140 - 60 Ма) и Laramide (80 - 40 Ма) орогенез. Результатом этого орогенеза в Аризоне стало утолщение коры. Затем следовал рифтинг в южной части Бассейнов и Хребтов и 40-25 Ма нижне третичная магматическая активность (Coney, 1980). Деформации произошли около 30 Ма, т.е. до того, как тихоокеанская и североамериканская Плиты вступили в контакт и сформировали разлом Сан Андреас и последующие back arcs области и перед экстенсией в B&R (25 Ма)
Горы Santa Catalina-Ricon находятся в юго-восточной Аризоне недалеко от Тусона.

Этот комплекс был хорошо изучен, потому что он представляет типичный МСС для южной части B&R. Средне третичная экстенсия подняла породы с глубин средней коры на высоту 1.5 км выше дна долины (Dickinson, 1991).
Прогрессия в метаморфизме пород комплекса может быть замечена по степени изменения пород: mylonites и ultramylonites получились из докембрианского и третичного кварцевого монзонита (monzonites);микробрекчии изменены chloritically и произошли от милонитов и ультрамилонитов, мелкозернистые микробрекчии (катаклазиты и ультракатаклазиты) получены из chloritically измененной брекчии; разлом детачмент (или decollement) отделяет катакластические и милонитовые породы снизу от немилонитовых некатакластических пород верхнего покрытия и некоторых пород палеозойской складчатости (Davis, 1986).

Разлом детачмент, как полагают, является низкой угловым нормальным разломом.

Поднятая область также деформирована экстенсией в Бассейнах и Хребтах уже после главного развития основного метаморфического комплекса (Myers, 1994).

http://en.wikipedia.org/wiki/Oakley_Stone - Elba Quartzite

Metamorphic Core Complexes -B&R models
Pioneer Core Complex
Idaho geology
City of Rocks Geological Features
МЕТАМОРФИЧЕСКИЕ ЯДЕРНЫЕ КОМПЛЕКСЫ