Canadian shield – not covered during Paleozoic, re-mainder of craton (light brown) was periodically cover-ed by epeiric (shallow, inland) seas. Green (basins) & yellow (domes) = local areas of gentle warpage of platform sedimentary rocks. Appalachian Basin 4 North American craton showing regions deformed and accreted in the past 600 million years 20 Hlavní část laurentského štítu byla vytvořena při transhudsonské orogenezi (1,8-1,9 Ga), menší části byly přičleněny při mazatzalské a penocké orogenezi (1,5-1,8). Nejmladší proterozoickou orogenezi je grenvilská, která skončila před 1,0 Ga. Continental Accretion •During Proterozoic, Laurentia was growing by accretion F12_16 Phase 1: 1.95-1.85 bya Suturing of ~six microcontinents Phase 2: 1.8-1.6 bya Suturing of island arc to south WICHG30902a WICHG30902c WICHG30902a During Proterozoic, Laurentia grew to southeast by accretion of other cratons. Collision zones = orogenic belts. Brown masses – Archean age. 4 2561_0907 Rodinia – final “assembly” during Grenville Orogeny (1.3 to 1.0 b.y. ago), then fragmentation began 750 m.y. ago. 23 Fanerozoické mobilní zóny Kaledonsko – apalačská mobilní zóna Kordilerská mobilní zóna Franklinsko-inuitská mobilní zóna KALEDONSKO-VARISKÁ OROGENEZE Apalače – teránní stavba, kaledonské (takonská, akadská) i variské (alleghanská) fáze Pásmo Quatchita-Marathon – alleghanská fáze, kolize s jihoamerickou části Gondwany Grónské kaledonidy 510 Ma 470 Ma 430 Ma 400 Ma APALAČE Laurentia – Humber, Valley and Ridge, Blue-Ridge teranes Centrální zóna – hlavně vulkanické oblouky (Notre Dam, Dunnage, Exploit, Piedmont aj.) a akreční melanž Iapetu Gondwanské terány – Avalonia, Carolina, Meguma, Gondwana 14_12F Development of the Appalachian Mountains taconic orogeny stanley Meguma 14_13 Folded mountains in the Valley and Ridge Province Apalače představují složený orogen, jehož tvorba probíhala jak během kaledonských fází tak během variských fází . V jejich rámci můžeme rozlišit několik teránů. Údaje seismiky ukazují, že celá jižní část Apalačí je pravděpodobně podstýlána velkou zónou odlepení a celý horský hřeben je alochtonní. Podobné struktury se dají pozorovat v seismických řezech i v severních Apalačích. Pro geologickou stavbu jsou významné alochtonní terány. Laurentia – Humber, Valley and Ridge, Blue-Ridge teranes Centrální zóna – hlavně vulkanické oblouky (Notre Dam, Dunnage, Exploit, Piedmont aj.) a akreční melanž Iapetu Gondwanské terány – Avalonia, Carolina, Meguma, Gondwana Terány skupiny I je tvořen sedimenty nejvyššího proterozoika a spodního paleozoika a svrchnoproterozoickým krystalinikem. Reprezentuje fragmenty Laurentie nebo mikrokontinenty původně situované blízko jejího kontinentálního okraje. Terán Humber Tento terán zahrnuje miogeosynklinálu situovanou na laurentinském pasivním kontinentálním okraji a takonské alochtony. Táhne se od SZ Newfoundlandu do zóny Valley and Ridge a Blue Ridge na jihu. Basement se skládá z grenvilských rul (1,0Ma) na kterých spočívají klastické a karbonátové riftové sedimenty kambria až spodního ordoviku Na kontinentální okraj jsou obdukovány dva typy teránů – Fleur de Lys Supergroup (metapelity a meetapsamity interpretované jako sedimenty kontinentálního svahu na jv od karbonátové lavice) a velké alochtony obsahující ofiolity jako jsou Bay of Island Complex, který byl obdukován v llanvirnu. První výskyt flyšových úlomků v slepencích karbonátového okraje datuje přičlenění prvních teránů k americkému kontinentálnímu okraji v nejvyšším arenigu-llanvirnu. Terány II a III reprezentuje ostrovní oblouky, jedná se o ofiolity a přidruženou akreční melánž, Zahrnuje takonskou sekvenci v USA a Kanadě (Notre Dame) a terány Dunnage a Exploit a Gander v Kanadě a terán Piedmont v jižních Apalačích.. Seismické údaje ukazují, že terány Dunnage a Gander jsou alochtonní nad spodní kontinentální kůrou a že seveoamerický okraj pokračuje 70 km pod terán Tyto terány představují jenom velmi hrubé rozdělení, protože každý z nich se skládá ze značného počtu fragmentů (nebo dílčích teránů?) různého původu. Obsahují mnoho ofiolitů a oblouků odvozených z Iapetu a deformovaných během kolize kontinentálních okrajů Laurentie a Avalonie. Terán Piedmont (nebo Vnitřní Piedmont) je složený z několika různých teránů a fragmentů. Jedná se o nakupení na západ sunutých příkrovů obsahujících krystalické břidlice, ruly, amfibolity a mafické-ultramafické tělesa , které mohou reprezentovat zbytky ofiolitů.. Reflexní profily ukazují, že piedmontský terán a přilehlé pásy břidlic Blue Ridge, Charlotte a Carolina nálěžejí 6-15 km mocnému příkrovu nad autochtonním basementem. Zdá se, že byl transportován přinejmenším 260km přes kontinetální okraj Laurentie během alleghanské orogeneze produkované kolizí Severní Ameriky a Afriky. The modern Blue Ridge is an overturned anticline. That is, the rocks have been arched up into a fold, and then shoved over toward the west (left) so that the rocks on the western flank are now no longer right side up (follow the red dashed line). Notice the Blue Ridge thrust fault at the base; the Blue Ridge province has been moved westward from its site of origin, perhaps as far east as Richmond. Below the Blue Ridge fault Cambrian and Ordovician sediments ("Lower Paleozoic Sedimentary Rocks") of the Valley and Ridge extend eastward under the Blue Ridge and piedmont provinces (cross section). Terány skupiny IV. Zahrnuje v jižní části Apalačí karolinské břidličné pásmo a avalonský sled v severních Apalačích. Avalonský terán obsahuje menší dílčí fragmenty je označován jako avalonský složený terán nebo jako avalonský superterán. Obsahuje ruly, vulkanické a sedimentární horniny pozdně prekambrického až spodnopaleozoického stáří, které jsou již dlouho považovány za africko-gondwanské. Avalonský terán má jinou přesilurskou historii než terán Gander a západnější terány, obzvláště odlišnou kambrickou trilobitovou faunu. Terán V. Jedná se o sekvenci kambrických-ordovických drob a břidlic usazenou poblíž okraje kontinentu. V Apalačich se označuje jako terán Meguma a podobné horniny jsou známy i ze severozápadní Afriky z mauritanid. Terán Meguma obsahuje kambro-ordovický flyš. Newfoundland S. Appalachians No correlative Valley and Ridge Tectonic Province Western Newfoundland foreland Jefferson terrane Fleur de Lys Potomac terrane Notre Dame Bay ophiolite/arc terrain Bel Air/Chopawamsic ophiolitic arc terranes Burlington Granodiorite Occoquan pluton IAPETUS SUTURE Exploits Inner Piedmont terrane Davidsville/GRUB line Juliette terrane Gander Lake Uchee or Charlotte terranes Avalonia Carolina terrane RHEIC SUTURE No correlative Suwannee Pásmo Quatchita-Marathon – alleghanská fáze, kolize s jihoamerickou části Gondwany MapT-14 KORDILERY KORDILERY 2561_1413 Antler Orogeny in Devonian WICHG30910a The Western Collage •Cordillera an collage of microplates and arcs –accreted during the Paleozoic and Mesozoic –terrains have different rock types and fossil assemblages that cannot be correlated –suspect terrains--fault-bounded regions that cannot be correlated –exotic terrains--clearly from somewhere else – Paleozoic Passive Margin • Existed in Late Precambrian and Early Paleozoic • Craton and cratonic basin deposits • Miogeocline continental shelf deposits • An arc formed in the Ordovician Antler Orogeny (300 (300-375 Ma) 375 Ma) • Late Devonian - Early Mississippian • Collision of the arc with a passive margin • Roberts Mountain Allochton thrust over the passive margin • A series of foreland basins formed in eastern Nevada Orogeneze: antlerská, kolize klamathského ostrovního oblouku v devonu a spodním karbonu • Western craton (Cordilleran) was a passive margin Late Proterozoic to Early Paleozoic. •Beginning in the Middle Paleozoic - an island arc formed off the western margin of the craton. •Antler Orogeny – collision of island arc with craton – Late Devonian/Early Mississippian. From the Antler Orogeny, the western margin remains an active margin. 20 Mesozoic 2561_1413 Cordilleran Orogeny components – Jurassic – Tertiary Periods Nevadan – emplacements of large granite batholiths, Sierra Nevada, Idaho, S. California, Coast Ranges. Sevier – Shallower sub-duction angle = igneous activity moves eastward. Laramide – “Rocky Mts.” – east of Sevier Orogeny –Cretaceous – Tertiary Periods Sonoma Orogeny (200-280 Ma) • Permo -Triassic • Collision of Arc With a Passive Margin • Island Arc Terrains Were Accreted • Golconda Allochthon – Thrust Partly Over Roberts Mountain Allochthon sonomská, kolize dalšího ostrovníhp oblouku na konci paleozoika Nevadan Orogeny ( (140-150 Ma) • Several Upper Jurassic Arcs Collided • Cretaceous Franciscan Fm in the accretionary prism • Great Valley Sequence filled an elongated forearc basin • Sierra Nevada was the root zone of the arc •After the Sonoman Orogeny… WICHG31411a WICHG31411b WICHG31411c WICHG31411d Sevier Orogen (80 Sevier Orogen (80-130 Ma) 130 Ma) • Fold-thrust belt behind the arc • Eastward directed thrusts • Prominent retro arc basins to the East • Late Jurassic to Late Cretaceous • Batholithic intrusions • Great Valley Sequence • Franciscan Formation In general the Sevier orogeny defines a more western compressional event that took advantage of weak bedding planes in overlying Paleozoic and Mesozoic sedimentary rock. advantage of As the crust was shortened, pressure was transferred eastward along the weak sedimentary layers, producing “thin-skinned” thrust faults that generally get younger to the east. In contrast, the Laramide orogeny produced “basement-cored” uplifts that often took preexisting faults that formed during rifting in the Late Precambrian during the breakup of the supercontinent Rodinia or during the Ancestral Rocky Mountains orogeny.[1] Buoyant Subduction Laramide Orogeny 23_14 Normal, thin-skinned Vertical block uplift Approaching Continent pushes accretionary wedge sediments into forearc sediments Now we understand weird looking Tetons Sevier thin-skinned deformation 23_12 b Using the layer colored sky blue, look at the faults. Is the hanging wall mostly up or down? What kind of faults are these? Laramide Orogeny (50- 80 Ma) • Late Cretaceous - Early Eocene • Deformation shifted eastward following magmatism • Westward directed thrusts • Formation of major mineral belts The Laramide orogeny was caused by subduction of a plate at a shallow angle Asthospheric upwelling at 54-50 Ma (older than in the south) • laramide_slab Humphreys et al., 2003 Laramide Involves Basement! –took place as the Farallon plate, buoyed up by a mantle plume subducted beneath North America at a decreasing angleand igneous activity shifted inland Laramide orogeny WICHG31614a •By Early Tertiary time, –the westward-moving North American plate –had overridden the part of the Farallon plate, –above the head of the mantle plume •The lithosphere –immediately above this plume –was buoyed up, –accounting for a change –from steep to shallow subduction Change to Shallow Subduction •With nearly horizontal subduction,igneous activity ceased and the continental crust was deformed mostly by vertical uplift Igneous Activity Ceased WICHG31614b •Disruption of the oceanic plate by the mantle plumemarked the onset of renewed igneous activity Renewed Igneous Activity WICHG31614c The mechanism responsible for formation of the North American Basin and Range province Basin and Range orogeny Basin and Range MonCE32403 The Franklinian orogeny, in the northwestern Canada (Plafker & Berg, 1994), could be a result of collision of the Verkhoyanskian part of Siberia with the North Slope-Chukotkan part of Laurentia. According to Okulitch (1998), the suturing in the Canadian Islands occurred during Ordovician-Silurian time. The Innuitian Orogeny started in the earliest Middle Devonian and may be linked to plate movements that also emplaced an exotic Bennett-Barrovia terrane on the northern edge of the region. Franklinsko – inuitská orogeneze The late Silurian-early Devonian collision of the Bennett-Barrovia block Pz1CartunSm • • MonCE32105 Post Laramide Events • Cenozoic extension • Basin and Range formation • Cenozoic magmatism • Widespread volcanism Evolution of Mountain Belts •Basin-and-Range province of western North America may be the result of delamination –Overthickened mantle lithosphere beneath old orogenic mountain belt may break off and sink (founder) into asthenosphere –Resulting inflow of hot asthenosphere can stretch and thin overlying crust, producing normal faults under tension •Generalized cross section of the Basin and Range Province –ranges are bounded by faults Basin and Range Province 2561_1617a •After Laramide deformation, Cordillera continued to evolve with large-scale block-faulting, extensive volcanism and vertical uplift and deep erosion –Basin and Range •During about the first half of the Cenozoic Era, a subduction zone was present along the entire western margin of the Cordillera, but now most of it is a transform plate boundary Cordillera Evolved •Before the Eocene, –the entire Pacific Coast was a convergent plate boundary –Farallon plate was consumed at a subduction zone –stretched from Mexico to Alaska Pacific Coast WICHG31625a •As the North American Plate overrode the Pacific–Farallon Ridge, its margin became transform faults •the San Andreas •and the Queen Charlotte –alternating with subduction zones Change from Subduction WICHG31625b •Further overriding of the ridge extended the San Andreas Fault and diminished the size of the Farallon–Plate remnants •Now only two small remnants of the Farallon plate exist –the Juan de Fuca and Cocos plates Extending the San Andreas Fault WICHG31625c FIG_17 The Tetons (a range), as seen looking west across Jackson Hole, WY (a basin) Colorado Plateau MonCE32403 Bottom: Sinking of this oceanic slab allowed for the upwelling of hot material from the asthenosphere. The buoyancy of the warm material caused upwarping and tensional fracturing in the crust above. This event was associated with volcanism and east-west extension of the crust by nearly 150 kilometers. Basin and Range •why is there extension in the Basin and Range in the first place? •extension started about 25 Ma - same time as the beginning of subduction of the East Pacific Rise arc fast spreading ® underplating arrival of EPR end of subduction old slab drops off •when slab drops off, mantle oozes around it ® huge positive gravity anomaly •fast uplift of Colorado Plateau (since 5 Ma) as a result of thermal expansion NAZCA • • Canadian Shield OrdovicianRecSm