TECTONIC CHARACTER OF THE MELONES FAULT ZONE

TECTONIC CHARACTER OF THE MELONES FAULT ZONE ,
WESTERN SIERRA NEVADA, CALIFORNIA
by LEE R. RUSSELL, B.A., M.S.

РЕЗЮМЕ

Зона разлома Melones - одна из главных тектонических особенностей западной Сьерра-Невада, где она очерчена протяженной линией серпентинитов альпийского типа. Этот разлом интерпретировался как разлом strike-slip, надвиг (reverse fault) и зона крутых трастов (high-angle root zone of westerly directed thrusts). Позже разлом Melones изображался как шовная зона (suturе) между столкнувшимися в коллизии плитами. Эта работа суммирует характеристики разлома и его отношение к смежным террейнам и к области Сьерра в целом. Использовалась литология, мезоскопические структуры, микроструктурный анализ и данные гравиметрии в экспертизе разлома в Coulterville, Jackson, Georgetown, Foresthill, и вдоль North Yuba River, California.

Серпентиниты, сланец, и метаморфизированные глинистые сланцы (metasiltstone) включают матрицу зоны разлома. Плавание в пределах этой матрицы вовлекает тектонические блоки разных литотипов, которые включают clinopyroxenite, orthopyroxenite,
websterite, hornblende габбро, diorite, serpentinite, hornblendite, uvarovitic/chromitic и андезито-базальтовые метавулканиты, мрамор, напластования кремней, сланцы, и metasiltstone. К востоку от зоны разлома имеется палеозойская формация Shoo Fly и ассамбляж Calaveras; первый включает кварцевый песчаник, кварц, кварц-полевошпатовый песчаник, и сланец, тогда как последний состоит из metasiltstone, graywacke, сланца и кремней.

К западу от Melones литологический ассамбляж имеет мезозойскую (до-поздне юрскую) андезито-базальтовую метавулканическую последовательность: graywacke, tuffaceous slate (сланец), metasiltstone, радиоляриевый кремень, вулканический пепел, туф, и тектонические пластины серпентинита и метавулканические породы.

Очень заметная деформация зарегистрирована в породах зоны разлома и смежных областях. Эта деформация произвела ориентируемую фолиацию параллельно осевому плану крутого погружения сгибов (steeply plunging folds) в пределах и к востоку от зоны разломов, а так же субгоризонтальные складки к западу от зоны. К востоку от Melones линеация в значительной степени крутая, тогда как к западу линеация субгоризонтальная.

Slickensides крутые, параллельные оси складок, в пределах зоны разлома - серпентиниты. В зонах напряженной складчатости с обеих сторон от Melones, фолиация
параллельна залеганию; однако она отсутствует, где складки открытые или несущественные (folds are open or nonexistent ). В местах crenulation клеваж сечет фолиацию осевой ориентации. Минеральная ассоциация, связанная с этой деформацией, является индикатором метаморфической фации greenschist. Деформация
более сильная внутри зоны разлома Helones Fault и в результате этого здесь широко распространен катакластический материал, который маскирует структуры перекристаллизации. Greenschist, и местами фации lawsonite blueschist затронула зону разлома в некоторых местах.

Этот региональный случай структурного метаморфизма, как полагают, является проявлением Невадского Орогенеза (Nevadan Orogeny), прежде всего потому, что в процесс вовлечены мезозойские и палеозойские породы. Кинематика отражена в крутой линеации (steep lineations) на клеважной поверхности.


Ограниченное количество текстурных свидетельств фиксирует наличие также до-невадской деформации и метаморфизма фации greenschist в палеозойских породах к востоку от зоны разлома. Кроме того, мезоскопическая структурная геометрия (круто погруженные складки - steeply plunging folds и линии пересечений клеважа и слоистости) поддерживают pre-Nevadan отношения в этих породах.

Статический метаморфизм (albite-epidote hornfels facies) затронул большинство пород региона. Перекристаллизация более продвинута в породах из зоны разломавозможно из-за увеличенной проницаемости для флюидной миграции.

Обзор гравитационного поля поперек зоны разлома демонстрирует то, что остаточные аномалии Буге связаны с зоной и допускают модели субвертикальных листов ультрамафических пород на глубине 6 километров.

Эти данные совместимы с региональной моделью, в который зона Melones Fault представляет собой тектонический меланж, произведенный в течение поэтапной коллизии палеозойского континентального края с мезозойской островной дугой и ее системой с окраинным морем в течение невадского орогенеза. Офиолиты зоны разлома являются фрагментом коры окраинного моря и подьема верхнуй мантии время субдукции и образования сутуры.

Введение

В тектоническом обрамлении метаморфического пояса Западной Сьерра-Невады, одной из доминантных структур является зона фрактуры, названная Предгорной Системой Разломов (Foothills Fault System). Эту систему разломов отличают от системы трещин Кладезь Матери (Mother Lode fissure system), которая является субординатором разломов и фрактур, контролирующих золоторудные тела и кварцевые жилы в предгориях Сьерры. Knopf (1929) был первый, кто отметил присутствие главного разлома, отделенного от системы фрактур Кладезь Матери. Разлом, признанный Kнопфом, называется теперь зоной Melones Fault, восточным и доминирующим членом в Системы Разломов Предгорий.

Разлом Melones и его западная копия, Bear Mountains Fault zone, как полагают, делит южную часть западного метаморфического пояса на восточный, центральный, и западный структурно-литологические "блоки" (Кларк, 1960 и 1964).

Восточный блок состоит в значительной степени из палеозойского кремния, сланца, и metasiltstone, с подчиненным количеством мрамора, graywacke, и метавулканических пород формации Calaveras. Возможно и силурийская формация Shoo Fly может присутствовать в восточном блоке.

Центральный и западный блоки содержат обильные мезозойские и до-поздне юрские обломочные метаседименты от сланцев до метаграувакк, но в большей части это андезитовые и базальтовые метавулканические породы, которые варьируют по происхождению от потоковых до пирокластических и имеют также мезозойский и до-поздне юрский возраст. Между реками Cosumnes и Mokelumne центральный блок состоит из хаотического тектонического меланжа, который содержит обломки породы широко варьирующего размера, возраста и типа породы, включая близкий к Calaveras известняк.

К северу от широты Middle Fork American River расположен не делимый на структурно-литологические блоки западный метаморфический пояс. В этой области к востоку от зоны разлома Melones распространены песчаники, сланцы, кремни и грауваки формации Shoo Fly. Однако на запад от разлома Melones к северному продолжению зоны Разлома Медвежьих Гор ландшафт характеризуется тектоникой, включающей меланжевые блоки литологии Calaveras литологии: широких зон из андезитовых к базальтовым метавулканическим породам средне мезозойского возраста и аппарантов офиолитов так называемого блока Smartville. Этот пояс в значительной степени отделен от западного метаморфического пояса батолитом Сьерра-Невады.

Кроме Системы Предгорных Разломов наиболее заметной структурной особенностью в породах западного метаморфического пояса Сьерра-Невады является strongly penetrative, тянущаяся в северо-западном направлении зона кливажа, которая вероятно развилась в течение классического поздне юрского невадского орогенеза. Однако сохранились следы более ранних до-невадских структур в породах Calaveras и Shoo Fly. Эти структуры, возможно, сформировались в течение палеозойского Antler или Sonoma орогенеза (Chandra, 1953; Baird, 1962; Hassan, 1968; Stuart-Alexander, 1967; Russell and Cebull, 1977). Однако клеважа в породах Calaveras не может быть невадским, так как данные радиометрического возраста плутонов, покрытых этим кливажем, показывают, что они могут быть сономанского возраста (Morgan и Stern, 1977).

Региональный метаморфизм в области имеет в основном зеленосланцевый тип greenschist и связан с невадским орогенезом, но здесь выпадают метаморфизм фации альмандинового амфиболита в породах Calaveras и до-невадские фации эпидотового амфиболита в Oakhurst.

Разломные зоны Melones и Bear Mountains, так же как и Система Предгорных Разломов очерчены прежде всего протяженными узкими лентами альпийского типа ультрамафических пород, в основном серпентинитов. Разлом Melones имеет длину в 340 км и простирается от области Mariposa и Oakhurst на север к области Feather River. Разломы включают другие ультрамафические породы (перидотиты, пироксениты и габбро), кремни, метавулканиты, офиолитовые ассембляжи.

Разломы - зоны заметной метаморфической перекристаллизации и интенсивной деформации. Разломы являются зонами discontinuities, что следует из соединения (juxtaposition) пород разнообразной литологии и возраста. Внутри себя зоны характеризуются широко распространенными круто наклонными фолиациями, линеацией
с умеренным до крутых погружений и изолированными блоками различных размеров.
Последние состоит из кусков сильно метаморфизованной литологий, включающей породы осадочного, изверженного и метаморфического происхождения.

Считалось, что тела серпентинитов были внедрены как силлы, затем были смяты в складки и разрушены разломом (Taliaferro, 1942). Однако, не все зоны среза (shearing) и интенсивной деформации содержат серпентиниты; в некоторых местах они могут отсутствовать на интервале в несколько десятков километров. Следовательно зона разлома управляла местоположением серпентинитовых тел. Это позиция подкреплена большой степенью shear (highly sheared character) большинства серпентинитов.


Заключение о магнитуде и величине смещения по разлому Melones и другим разломам скудно потому, что разломы систематически возмущают датированные за пределами разлома стратиграфические интервалы. Интерпретации относительно таких смещений должна быть сделан на основе внутренней структурной геометрии и кинематики. Некоторые исследователи предлагают strike-slip модель, тогда как другие исходят из надвиговой структуры reverse dip-slip displacement. Вероятно история разлома сложна и оба типа смещения зарегистрированны (Cebull, 1972).

Если принять частичный reverse dip-slip, разломы могут представить краеугольные (root zone)зоны западных направлений, субгоризонтальные трасты (low angle thrusts), подобные тем, что мы видим в горах Klamath (Кларк, 1960; Дэвис, 1969).



ТЕКТОНИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ РЕГИОНА


Метаморфический невадского орогенеза к югу от Middle Fork American River представляет мезозойский остров островодужного комплекса (западный блок) с сутурой или частично пришит (sutured) к палеозойскому континентальному краю (восточный блок) в течение закрытия или предзакрытия из тылового переднедужного бассейна дуги (rear arc-fore arc basin). Это закрытие было связано с невадским орогенезом (Hamilton, 1969; Moores, 1972; Schweikert and Cowan,1974; Jones, 1975). В этой модели зоны разломов Melones и Bear Mountains, а так же центральный блок представляют собой зону сутуры.


В более тесном обсуждении западного метаморфического пояса, Schweikert и Cowan, 1975, интерпретируют ранне мезозойское тектоническое развитие региона в терминах взаимодействия двух одновозрастных субпараллельных вулканических ду. Восточная дуга развилась поздне триасовое время на западе как west facing marginal arc, тогда как западная формировалась как east facing island arc в позднее средне юрское время. Фрагментация островной дуги произошла вскоре после ее формирования и закончилось образованием остаточной дуги, отделенной от главной части маленьким междуговым бассейном. Остров и крайние комплексы дуги имели коллизию в течение последне юрского невадского орогенеза и шовная зона suturing была представлена сильно перемятым в зоне разлома (sheared) меланжем, офиолитовым ландшафтом и разломами Предгорной Системы Разломов. Schweikert, 1976, сообщает о наличии пород lawsonite blueschist в пределах этого шва по North Fork Yuba River. Коллизия дуга - дуга закончилось закрытием междугового бассейна к югу от South Fork American River со швом, теперь проявленным как пояс меланжа, описанным Duffield и Sharp, 1975.

К северу от South Fork American River остаток прошлой система бассейнов был частично открыт и промежуток представлен офиолитовой плитой блока Smartville (Schweikert и Cowan, 1975).

Северная часть западного метаморфического пояса (к северу от Middle Fork American River) очевидно более сложная, чем южная. Moores, 1970, предлагает модель, вовлекающую многократную коллизию дуг и зону субдукции с раннего палеозоя. Альтернативно Burchfiel и Davis, 1975, объясняют развитие региона в связи с двумя стадиями коллизии одной и той же палеозойской дуги с континентальным краем. Эти две стадии (представленые верхне палеозойскими Antler и Sonoma орогенезами) сопровождались в мезозойское время развитием андоподобного континентального края в течение невадского орогенеза. Шовная зона между палеозойской дугой и континентальным краем представлена ультрамафическими и офиолитовыми комплексами разломов Melones, которые установливают местоположение края и среза в течение орогенеза Sonoma пермо-триасового времени (Weisenberg, 1977). Таким образом зона Melones к северу и к югу от Middle Fork American River может иметь две структурные особенности. "Северный Melones " может отражать поздне палеозойское взаимодействие плит и показывать в основном структуры Sonoman с небольшим отпечатком невадского орогенеза, тогда как "Южный Melones " может быть продуктом середне мезозойских взаимодействий пластин и отражать только возраст невадских структур.

Все еще существующие различия в интерпретации западного метаморфического пояса Сьерра-Невады пытаются сгладить Wetzel и Nokleberg, 1976. Они предполагают, что область представляла собой поздне юрский срединно-океанический хребет, захваченный складчатостью и разломами в течение невадского орогенеза. По их представлению Предгорная Система Разломов - не зона шва, а "вовлеченная зона движения", развитая в ответ на наклонную субдукцию на запад.

TERMINOLOGY

Sb – bedding, S1, S2 –foliation surfaces, F1 – folds of bedding and foliation surfaces. All that elements expressed microtexturally, exept Sb and F1 that can been seen mesoscopically.

РАЗЛОМ MELONES
ИЗУЧЕНИЕ ГРАВИТАЦИОННОГО ПОЛЯ
ТЕКТОНИКA
Source