1. No category

Univerza
v Ljubljani
Naravoslovnotehniška
fakulteta
UNIVERZA V LJUBLJANI
NARAVOSLOVNOTEHNIŠKA FAKULTETA
ODDELEK ZA GEOLOGIJO
REGIONALNA GEOLOGIJA - SVET
za študente/ke geologije
Študijsko gradivo: tekstovno gradivo k predavanjem
doc.dr. Boštjan Rožič
Ljubljana, 2011
LEGENDA:
1. Nastanek planeta
1.1. Veliki pok
1.2 Nebularna teorija
1.3. Sestava osončja
1.4. Zemlja
2. Pasivni kontinentalni robovi
2.1. Delitev litosfere
2.2. Tektonika plošč
2.3. Rifting
2.4. Sedimentacija na pasivnih robovih
2.5. Vrste pasivnih kontinentalnih robov
2.5.1. Iberija – Nova Fundlandija
2.5.2. Voringovo morje – vzhodna Greenlandija
2.6. Primer srednjetriasnega opustelega riftinga v Sloveniji
2.7. Primer jurskega pasivnega roba v Južnih Alpah
2.8. Ekonomski pomen pasivnih kontinentalnih robov
3. Oceani
3.1. Oceanska skorja
3.2. Sedimenti
3.3 Topografija oceanskega dna
3.4 Pomembnost ofiolitov
3.5. Ekonomski pomen oceanske skorje
4. Konvergentni kontinentalni robovi:
4.1. Otočni loki
4.1.1. Uvod
4.1.2. Oceanski jarki
4.1.3. Akrecijske prizme
4.1.4. Predločni (fore-arc) bazeni
4.1.5. Otočni loki in magmatska dejavnost
4.1.6. Zaločni bazeni oz. marginalna morja
4.1.7. Primer otočnega loka: Mali Antili
4.1.8. Ekonomski pomen otočnih lokov
4.2. Orogeni kontinentalnih robov
4.2.1. Uvod
4.2.2. Andi in subdukcijska cona
4.2.3. Kolizija otočni lok-kontinent
4.2.4. Severno Ameriške Kordiljere
4.2.4.1. Eksotični tereni
4.2.4.2. Nastanek severnoameriških Kordiljer
4.2.5. Srednja Amerika
4.2.6. Geologija celotne Andske verige
4.2.7. Ekonomski pomen orogenov kontinentalnih robov
4.3. Orogeni kontinentalne kolizije - Himalaja
4.3.1. Osnovne značilnosti kontinentalne kolizije
4.3.2. Geologija Himalaje
4.3.3. Nastanek Himalaje
4.3.4. Tektonika vtiskanja
4.3.5. Ekonomski pomen Himalaje
5. ALPE
5.1. Osnovne značilnosti Alp
5.2. Wilsonov cikel
5.3. Alpska Tetida
5.4. Tektonski razvoj Alp
5.5. Geološka zgradba Alp
6. Razvoj kontinentalne Evrope od perma do danes
7. Alpsko-himalajaska veriga: Alpe-Karpati-Vardar
7.1. Osnovne značilnosti Alpsko Himalajske verige
7.2. Geološka zgradba Alpsko - Karpatsko -Vardarske cone
7.2.1. Nedeformirano predgorje
7.2.2. Miocenski eksterni pokrovni pas
7.2.3. Enote z evropskim izvorom (europe-derived) v Alpah in Dacia mega-enoti
7.2.4. Tisa - enota z mešanimi evropsko-apulijskimi značilnostmi
7.2.5. Enote z Jadranskim izvorom, ki so bile narinjene na velike razdalje (ALCAPA)
7.2.6. Enote z Jadranskim izvorom
7.2.7. Ofioliti in akrecijske prizma
7.2.7.1. ofioliti Alpske Tetide
7.2.7.2. ofioliti NeoTetide
7.2.7.3. ofioliti Meliata-Maliac:
7.2.7.4. ofiolitne enote Ceahlao-Severin-skega oceana
7.3. Nastanek Alpsko-Karpatsko-Vardarske gorske verige
7.3.1. Nastanek Zahodnih Karpatov
7.3.2. Vzhodni Karpati
7.3.3. Južni Karpati
7.3.4. Dinaridi, Vardar in Karpato - Balkan
7.4. Zaključek
8. ALPSKO-HIMALAJASKA VERIGA: GRČIJA-TURČIJA
8.1. Grčija
8.2. Turčija
9. ALPSKO-HIMALAJASKA VERIGA: Gorstva Iberijskega polotoka in NW Afrike
9.1. Uvod
9.2. Pireneji in Iberijska veriga.
9.3. Betiška Kordiljera
9.4. Rif in Tell Atlas
9.5. Visoki in Srednji Atlas
9.6. Kenozojska deformacija Mediterana
9.7. Ekonomski pomen Alpskega gorstva
10. O starosti ofiolitov v Alpah, Karpatih in Dinaridih
10.1. Radiometrične datacije
10.2. Biostratigrafija
10.3. Starost ofiolitov v Alpah, Karpatih in Dinaridih
11. PANGEA
11.1. Uvod
11.2. Kaledonsko-Apalaška orogeneza
11.2.1. Kaledonidi
11.2.1.1. Kaledonidi v Skandinaviji in Greenlandiji
11.2.1.2. Kaledonidi v Veliki Britaniji
11.2.2. Apalači
11.3. Quachita-Aleghanijska-Varistična orogeneza
11.3.1. Variskidi
11.3.2.Sočasno zapiranje Rhaeijškega oceana v N Ameriki.
11.4. Ural
11.4.1. Ural - glavne značilnosti
11.4.2. Ural - nastanek
11.5. Ekonomski pomen paleozojskih gorstev
12. Proterocojski orogeni
12.1. Proterozoik
12.2. Neoproterozoik – Pan-Afriška orogeneza
12.3. Mezoproterozoik – Grenvillska orogeneza
12.4. Paleoproterozoik – začetek moderne tektonike
12.4.1. Uvod
12.4.2. Dajki in razpad kontinentov
12.4.3. Ofioliti
12.4.4. Paleoproterozojski orogeni
12.4.4.1. Kolizijski orogeni
12.4.4.2. Akrecijski orogeni
12.4.5. Ekonomski pomen Proterozoika
1. Nastanek planeta
1.1. Veliki pok
1. Hubble leta 1929 ugotovil, da se večji del galaksij med seboj oddaljuje. Bolj ko so
oddaljene, bolj pospešeno je njihovo oddaljevanje.
- to je ugotovil na podlagi doplerjevega efekta.
-bolj ko so galaksije oddaljene od naše večji je odklon njihove svetlobe proti rdečemu, nižje
frekvenčnemu spektru
2. Domnevali so, da naj bi Veliki pok imel ``odmev``. To naj bi bilo t.i. kozmično sevanje
ozadja v katerem naj bi kopalo celotno vesolje in ki naj bi prihajalo iz vseh smeri. V
šesdesetih letih 20 stoletja so Dicke in sodelavci to sevanje strastno iskali, vendar jim ni
uspelo. Popolnoma po naklučju sta ga odkrila Penzias in Wilson, ko sta poskušala zagnati
novo komunikacijsko anteno in nenehoma zaznavala nek šum, ki se ga nikakor nista mogla
znebiti.
-Ko sta že skoraj obupala, sta za vsak slučaj poklicala Dickeja. Temu je bilo takoj jasno kaj
sta odkrila. Menda je odložil slušalko in rekel sodelavcem: ``Kolegi, pravkar so nam iz mleka
pobrali smetano``.
-vse to je pred tem previdel že ruski fizik Gamow, vendar nihče od prejšnjih ni prebral
njegovega članka.
3. Tretji dokaz so bila pravilna ugibanja o tvorbi lahkih atomskih jeder iz protonov in
nevtronov v prvih minutah Velikega poka.
Redosled Velikega poka
na samem začetku ?
- po 0,0000000000000000000000000000000000000000001 (10-43) sekunde je vesolje
zeloooooooooooooooooooooooooooooooooo majhno
- sledi nemarno hitro in vroče, skratka popolnoma pobesnelo razširjanje
(Guth-ova inflacijska teorija): vsake 10-34 sekunde se njegova velikost podvoji. Glavno
(inflacijsko) razširjanje se upočasni že po 10-30 sekunde vendar pa se je vesolju v tem času
uspelo povečati za 10.000.000.000.000.000.000.000.000.-krat
- začetna temperatura 100 miljard °C
- v prvi sekundi se ohladi na 10 miljard (še vedno tisočkrat bolj vroče kot sonce). Atomi še
ne obstajajo, novo rojeno vesolje pa je polno energije sevanja in zelo lahkih delcev (neutrini
in elektroni)
- zelo kmalu po nastanku se pojavi gravitacija in le trenutek trenutka kasneje
elektromagnetizem, šibka in močna jedrska sila
kmalu sledi formiranje protonov in neutronov
- po 1,5 minuti je temperatura padla na 1 miljardo °C in začnejo nastajati prva enostavna
atomska jedra (H in He)
- ob velikem poku je nastalo kar 98% vse snovi, ki jo vesolje ima
- naslednji miljon let se je vesolje še dokaj intenzivno širilo in ohlajalo
- atomi začnejo nastajat ko temperature padejo na nekaj tisoč °C
- približno miljardo let po rojstvu vesolja začnejo verjetno nastajati prve zvezde in galaksije.
- v notranjasti zvezd zvezd se materija ponovno segreva, začnejo se nuklearne reakcije in
posledično tvorba težjih elementov. Hoyle je ugotovil, da imajo pri nastajanju težjih
elementov bistveno vlogo eksplozije supernov.
Kam naprej?
- Veliki pok je del oscilirajočega vesolja. Cikel naj bi trajal okoli 100 miljard let in naše
vesolje se bi kočalo v ``velikem škripu`` (Big Crunch).
- vesolje naj bi se še naprej razširjalo in postopoma ohladilo, zvezde bi ugašale, tvorile bi se
črne luknje, temperatura bi se počasi približala absolutni ničli in nastopila bi ``velika
zmrzal`` (Big Freeze).
Še druge teorije
Stacionarne teorije: vesolje je tu od vedno, stalno se spreminja in bo še naprej obstajalo in se
razvijalo. Glavna alternativa Velikemu poku je t.i. Plazmatska kozmologija, ki poleg vloge
gravitacije podarja tudi pomemben vpliv elektromagnetnih sil
1.2 Nebularna teorija (Kant 18stol.)
Kondenzacijska teorija nastanka planetov:
(a) in (b) solarna nebula se krči in ščasoma splošči v vrteči disk (pred 5 miljardami let).
Velika bula v središču ringelšpila bo postala sonce (99,9% vse mase).
(c) Prašni delci so kondenzacijska jedra, ki tvorijo kepice materije katere se zaletajo,
zlepljajo in rastejo v planetezimale v velikosti lune
(d) Močni solarni vetrovi iz (še vedno) nastajajočega Sonca izpihujejo nebularni plin
(e) Planetezimali se še naprej zaletajo in rastejo
(f) Skozi stotine miljonov let, planetezimali tvorijo nekaj velikih planetov, ki potujejo v
približno okroglih orbitah (4,6 miljarde let)
Nebule v vesolju dejansko obstajajo!
Primer zvezde Beta Pictoris.
a.) Zvezda je zatemnjena, zgoraj je dejanska svetloba, spodaj pa računalniško obdelana.
Merilo je Plutonova orbita.
b.) Skica nebule z zvezdo v centru in nastajajočimi planetizimali v nebularnem disku
1.3. Sestava osončja
Sonce:
-1,5 miljona km v premeru
-vsebuje 98,8% vse materije v osončju
-20 miljonov °C v jedru
-H in He
-veliki, miljarde let delujoči nuklearni reaktor, ki vsako sekundo pretvori 596 miljonov ton
vodika v 532 miljonov ton helija, preostanek mase (64 miljonov ton) pa pretvori v sončno
energijo
Merkur:
-premer majhen: 4878km - 0,38 premera zemlje in 0,055 mase zemlje
-hiter (leto traja 88 zemljinih dni)
-tanka atmosfera (Na in malo He, O, K in H)
-rahlo magnetno polje (železno jedro)
-lahka litosfera polna kraterjev
-gostota 5,43 g/cm3
Venera:
- podobna Zemlji
- premer 12104km – 0,95 premera zemlje in 0,95 mase zemlje
- gostota 5,24 g/cm3
- peklenska - temperature do 470 °C, nič tekoče vode
- atmosfera iz CO2 (98%) in gostih oblakov iz kapljic žveplene kisline
- ogromen pritisk (do 100 barov...1000metrov pod morjem)
Zemlja:
- najbolj prijazen planet
- premer 12756km
- povprečna gostota 5,52g/cm3
- tekoča voda!!! Oceani pokrivajo 71% površine
- atmosfera predvem iz N in O
- ima največjo luno med terestičnimi planeti
Luna:
- približno ¼ velikosti zemlje
- povprečna gostota 3,3g/cm3 – podobno kot zemljin zgornji plašč
- rotacija lune okoli njene osi je poplnoma ista kot njena rotacija okoli zemlje in zato vedno
vidimo z zemlje samo eno stran
- površina je v glavnem razdeljena na planote (4,2 miljarde let) in morja zapolnjena z
bazaltnimi lavami (3,8 do 3,2 miljarde let)
- morja niso tako intenzivno ranjena z kraterji...število udarov se je že močno zmanjšalo
Luna naj bi nastala iz materijala, ki je bil pognan v zemljino okolico ob udaru ogromnega,
kot Mars velikega nebesnega telesa v naš ubogi planet
Mars:
- premer 6794km – 0,56 premera zemlje in 0,107 mase zemlje
- gostota 3,9 g/cm3
- razgibano površje
- plastnate kamnine?
- nekoč naj bi bil na Marsu dokaj velik, do 0,5 km globok ocean. Na delovanje vodo kažejo
navzkrižna plastnatost, peščene sipinice in poligonalne razpoke. Kamnine vsebujejo za
evaporite značilne elemente (P, S, Na, Cl in B)
- danes vode naj ne bi bilo (solarni veter), vendar pred nekaj tedni naj bi nad marsom zaznali
sneženje.
- majhno jedro in tanko, redko atmosfero
Asteroidni pas:
- tisoče asteroidov
- večinoma iz Fe in Ni
- največji meri 1/10 premera zemlje
- večina skal velika do nekaj kilometrov
- gre za neuspele planete in razbitine večjih trkov
Jupiter:
- premer 142800km – 11,2 premera zemlje in 317,8 mase zemlje
- gostota 1,3 g/cm3
- velika žoga plinov (H, He, CH4, NH3)
- okoli svoje osi se rotira zelo hitro (10 zemeljskih ur) kar povzroča značilne atmosferske
trakove in ogromne vrtince.
- znan po svojih lunah in tako predstavlja svojevrsten ``solarni`` sistem: Calisto je poln
kraterjev, Ganimeda ima polno razpok in je verjetno tektonsko aktivna, Europa je podobna
naši luni, Io pa ima polno žveplenih vulkanov. Prvi trije imajo tekočo vodo pod svojimi
krhkimi skorjami
Saturn:
- premer 120540km – 9,41 premera zemlje in 94,3 mase zemlje
- gostota 0,7 g/cm3 – plaval bi na vodi
- sestavljen predvem iz H in He.
- slaven zaradi svojih obročev, oziroma prstanov, katere sestavljajo miljarde prahcev in
občasno do nekaj deset metrov velikih skal.
Uran:
- premer 51200km – 4,01 premera zemlje in 14,6 mase zemlje
- gostota 1,2 g/cm3
- atmosfera iz CH4 in H
- os rotacije je nagnjena in vzporedna z orbito, kar je mogoče posledica kolezija z nekim
večjim nebesnim telesom
Neptun:
- premer 49500km – 3,88 premera zemlje in 17,2 mase zemlje
- gostota 1,6 g/cm3
- je dvojček Urana
Pluton:
- premer 2200km – 0,17 premera zemlje in 0,0025 mase zemlje
- gostota 2,0 g/cm3
- nedavno so ga degradirali in ni več planet
- ima nenavadno orbito
- možno, da je pobegla neptunova luna
- ima svojo luno Charon, ki potuje podobno kot zemljina luna (Plutonu vedno kaže isti
obraz). Za pot porabi 6,39 dneva.
1.4. Zemlja
Pred 4,6 miljarde let je bila Zemlja velika, relativno homogena krogla zlepljenega materijala.
Kakšen je bil ta materijal nam danes razkrivajo meteoriti. Bila je povsem drugačna našemu
današnjemu planetu, ki je razdeljen na jedro, plašč in skorjo. Da bi prišlo do diferencijacije,
se je zemlja najprej morala v veliki meri stopiti. To je omogočilo Ni in Fe da sta potonila
proti središču in tvorilo se je jedro, medtem ko so se preostale kovine vezale z O in Si in
ustvarjen je bil plašč ter z nadaljno diferencijacijo le tega skorja.
Energija potrebna za delno topljeneje je prišla iz:
- kinetične energije meteoritskega bombardiranja
- toplota sproščena zaradi gravitacijske kompakcije
- razpad radioaktivnih izotopov, ki jih je bilo na začetku več kot danes (zaradi kratkih
razpolovnih dob nekaterih izotopov)
Zemljino površino v zgodnjem obdobju sestavljali oceani magme in tanke ``zaplate`` strjenih
komatiitov. Luna je bila bližje.
Postopoma pride do primitivne tektonike plošč, con subdukcije, delnega taljenja pogrezajočih
skorij in tvorjenja prvih zaplat kontinentalne skorje
PRVI POJAV
KJE
SESTAVA
RAZŠRJENOST
Oceanska skorja
4,5 miljarde let
oceanski hrbti
komatiit-bazalt
zelo razširjena
Kontinentalna skorja
4,4 miljarde let
cone subdukcije
tonalit-granit
lokano
Kakšna je najstarejša kontinentalna skorja?
Ko govorimo o najstarejših kamninah, mislimo s tem na najstarejše zemljino obdobje Arhaik
(Archean), ko je bila Zemlja precej drugačna:
- večji toplotni tok
- drugačna globalna tektonika
- atmosfera brez kisika
- verjetno manjši in vroči oceani
- življenje v zametkih
Najstarejša kamnina na zemlji je granatni amfibolit na NE obali Hudsonvega zaliva v
Kanadi
Arhajsko kontinentalno skorjo v glavnem delimo na dve glavni kamninski združbi:
1.Granuliti: (orto)gnajsi in redkeje anortoziti
2.Greenstone: vulkanske kamnine in metamorfozirani sedimenti, ki so nastali s
preperevanjem prejšnjih. Pogoste so blazinaste lave (podvodni izbruhi).
Začenjajo jih ultramafične kamnine (pogosto komatiiti), navgor pa preidejo postopoma v bolj
felzične kamnine.
Greenstone kamninske združbe ponavadi tvorijo sinklinalne, oz. podolgovatim jarkom
podobne oblike znotraj granulitov
Kako so nastale najstarejše kamnine
Za tvorjenje kontinentalne skorje potrebujemo tektoniko plošč.
Začela se naj bi pred približno 4 miljarde let. Pred tem je bil zaradi prevelike toplote zemljin
plašč preveč intenzivno ``premešavan``. A tektonika plošč je bila v zgodnjih obdobjih zemlje
drugačna, kot jo poznamo danes:
1. zaradi še vedno velikega toplotnega toka je bila tektonika plošč precej bolj dinamična
2. convekcija v plašču je bila precej večja kot danes, zato je bilo več termalnih plum,
srednjeoceanski hrbti so bili številčnejši in daljši, več je bilo vulkanske dejavnosti
3. prevladovala je oceanska skorja, medtem ko so se ob conah subdukcije tvorile zaplate
kontinentalne skorje
Granuliti so se tvorili postopoma na območju con subdukcije v številnih vulkanskih lokih.
Lave in piroklastiti na vulkanskih lokih so preperevali in bili erodirani ter prenešeni v bližnje
jarke. Mokri sedimenti so bili skupaj z oceansko skorjo ponovno pogreznjeni v cono
subdukcije, kjer so bili delno raztopleni. Tako je postopoma nastajala vse bolj felsična
magma, ki je ponovno prodirala proti površju v starejše vulkanite. Kasneje so bile te
magmatske kamnine (predvsem zaradi kompresije) metamorfozirane in nastali so granuliti
Nastanek greenstone kamninske združbe lahko razdelimo na 4 stopnje, s tem da sta prvi dve
povezani s kamninskim zaporedjem, naslednji dve pa bolj s kasnejšim geološkimi procesi:
1. Ultramafične in mafične lave so se dvigale v riftih v zaločnimi (back-arc) bazenih in tako
tvorile nižje dele kamninske združbe
2. Izlivi vedno bolj felsičnih lav in piroklastitov ter tudi sedimentov, ki so prihajali iz
bližnjega kopnega so tvorili zgornje dele kamninske združbe
3. Prišlo je do kompresije zaločnih (back-ark) bazenov zaradi kolizije posameznih vulkanskih
lokov. Nastala je značilna sinklinalna zgradba
4. Sledile so intruzije granitnih plutonov običajno v spodnje dele greenstone kamninske
združbe. Končno zleplanje kontinentalnih plošč imenujemo stabilizacija kontinentalnih
ščitov.
Kja nam še povejo najstarejši sedimenti?
- granitni prodniki v konglomeratih kažejo na felzični izvor
- grauwacke in glinavci so se odlagali v globjevodnem okolju v bližini goratih obal
- ni dobro sortiranih, navzkrižno plastovitih peščenjakov, kar kaže na odsotnost priobalnih
plitvin in še manj širnih robnih šelfov. Zaplate kontinentalne skorje so bile torej zelo ozke, s
strmimi robovi.
- Banded iron formation (pasovita železova ruda):
- menjavanje lamin roženca in železovih oksidov (hematit in magnetit)
- kaže na postopno vse več kisika v zemljini atmosferi (življenje)
Kje dobimo najstarejše kamnine?
Izdanjajo v kontinentalnih ščitih
Poleg tega pa tvorijo podlago kontinentalnih platform (plošč), kjer so prekriti z mlajšimi
kamninami
platforma + ščit = kraton
Primer 1: Pilbara kraton (vzhodna Avstralija)
- ima strukturo ``švicarskega siru``, kjer se granuliti (gnajsi) pojavljajo le kot vključki znotraj
obsežnih batolitov. drugače podlaga ni ohranjena (Pilbara kraton je v tem izjema).
- greenstone kamninska združba je stara med več kot 3500 my* do 2800 my. Prav tako tvori
zaplate znotraj batholitov. Vsebujejo tudi nekaj pasovite železove formacije.
- starost sedimentov in batholitov je zelo podobna (3500 in 3400 my) kar kaže na intruzije
magme v ``svoje lastne `` vulkanske sedimente.
- batholite, ki so presenetljivo veliki, sestavlja predvsem tonalit in granodiorit
Primer 2: Dharwar kraton (Dravidianski ščit, južna Indija)
- vsebuje širna področja z gneisi.
- granuliti z anortoziti so samo na jugu
- stopnja metamorfoze narašča proti jugu
- Dharwar kraton razdvojuje 2500 my star Closepet granit
- zahodni del kratona tvorijo predvsem gnaisi stari več kot 3400 my. Stabilizacija terena se
je zgodila okoli 3000 my. Mlajši sedimenti (3000 do 2500 my) so predvsem grauvake
odložene že na neke vrste platformi. Redki so diapirski plutoni trondhjemita
- vzhodni del kratona je mlajši in ga sestavljajo gnaisi in vmesni pasovi greenstone združbe.
Glavno zleplanje kratona se je zgodilo pred 2500 my, ko so ga predrli tudi številni granitni
batoliti
Primer 3: Superior kraton (Severna Amerika)
- sestavljajo ga: 1 greenstone združba z diapirskimi graniti 2 granuliti z gneisi in tonalitnotrondhjemitnimi plutoni 3 pasovi paragnaisov, ki so najverjetneje metamorfozirani sedimenti
akrecijskih prizem
- starost greenstone združbe je 3000 do 2700 my
- gneisi so stari tudi do 3800 my, večinoma pa okoli 3100 my, tonaliti pa so nekoliko mlajši
(2800 my)
- graniti, ki se pojavljajo v granulitih in greenstone združbi so stari okoli 2600 my
torej gre za dokaj klasičen kontinentalni ščit
Skupne lastnosti vseh treh primerov
1 vsi kratoni imajo zelo stara zaporedja kamnin iz vrhnjih delov skorje, ki se začenjajo s
mafičnimi in ultramafičnimi predorninami, katerih izvor je zgornji plašč
2 višje ležeci (meta)sedimenti se pojavljajo skupaj z vulkaniti, kar kaže na tektonsko
nestabilnost
3 najstarejša skorja vsebuje močno deformirane gnaise, ki so verjetno nastali s separacijo
velikih količin felzične magme iz območja plašča. Ti procesi še niso dobro razumljeni.
4 deformacija vseh kamnin kaže na to, da je rast ščitov spremljala precejšna kompresija pred
in med končno stabilizacijo
5 vsa področja so končno postala tektonsko stabilna, čeprav se je začetek stabilizacije začel v
različnih časin na različnih področjih.
Predvsem iz zadnjega lahko zaključimo, da geološka meja med Arhaikom in Proterozoikom
ni časovno pogojena (tako kot kanejše kronostratigrafske meje Proterozoika in predvsem
Phanerozoika), ampak predstavlja predvsem generalno spremembo v tektonskih procesih
Povzetek
2 miljardi let je naša mati Zemlja porabila, da je naredila na svoji skorji kolikor toliko
spodobne kontinente in so ti začeli svoj dolgi ples imenovan tektonika plošč, kot je poznamo
danes:
-Cone subdukcije
-Cone razpiranja
-Cone transpresije
-Cone kolizije
2. Pasivni kontinentalni robovi
•
•
•
•
•
•
Ponovitev tektonike plošč in različnih tipov kontinentalnih robov
Nastanek pasivnih kontinentalnih robov
Sedimentacija na pasivnih kontinentalnih robovih
Vrste pasivnih kontinentalnih robov na izbranih primerih Atlantika
Pasivni kontinentalni robovi v Sloveniji
Oceanska skorja in sedimenti
2.1. Delitev litosfere
Litosfero delimo na skorjo in zgornji del plašča. Meja med obema je imenovana Moho in je
na globini ~10 (do 20) km pod oceani in ~35 (do 75) km pod kontinenti. Določena je na
podlagi nenadnega povečanja hitrosti potresnih (P) valov
Značilnosti skorje
Oceanska skorja:
- večja gostota (2900g/cm-3)
- sestavljajo ko sedimenti, bazalti (pillow lave in dajki) in gabri ter perodititi
- je mlada (najstarejša je jurske starosti)
- trdna oz. toga (postopen prehod v duktilno stanje šele v zgornjem plašču)
Kontinentalna skorja:
- bolj heterogena
- nižja gostota
- deli se v dva dela; A-zgornji (granitni) del (2500 do 2700g/cm-3) in B-spodnji (bazaltni) del
(2800-3100g/cm-3)
- zgornji del (20-25km) sestavljajo sedimenti, graniti, granodioriti, dioriti
- spodnji del sestavljajo granuliti, eklogiti, amfiboliti
- vsebuje duktilni nivo v spodnjem delu
2.2. Tektonika plošč
A-konvergentne meje
B-divergentne meje
C-transformne meje
Meje tektonskih plošč spremlja intenzivna vulkanska dejavnost. Pojavljanje vulkanov je
vezano tudi na t.i. vroče točke (hot spots). Meje tektonskih plošč označujejo tudi potresi. Ti
so globoki ob conah subdukcije (do 680km – sprememba mineralne faze) in plitvi (do 10km)
ob oceanskih hrbtih.
Kontinentalni robovi:
- aktivni; rob kontinenta je hkrati tudi rob litosferske plošče
- pasivni; rob kontinenta se nahaja znotraj plošče in kontinentalna skorja postopoma preide v
oceansko
2.3. Rifting
Kako nastanejo pasivni kontinentalni robovi?
Pasivni kontinentalni robovi nastanejo z razpadom kontinentov v procesu imenovanim
rifting. Najbolj znan je primer riftinga v vzhodni Afriki, ostali današnji primeri riftinga pa so
še Rio Grande, Renski jarek (Rhine graben), Bajkalso jezero
Glavne značilnosti vzhodno Afriškega rifta
-Območje Bouguer-jeve anomalje, kar kaže na stanjšanje litosfere
-Glavni ``kraki`` rifta so med seboj pod kotom 120°
-Morfološko dvignjeno ozemlje. Doline so izrazito dolge in s strmimi bregovi (rift shoulders)
-Intenzivna magmatska (vulkanska) dejavnost
Nastanek vzhodno afriškega rifta
A – nastanek izbokline zaradi vdora vročega plašča (vroča točka)
pod litosfero
B – nastanek riftnih dolin zaradi nadaljne ektenzije
C – aktivacija dveh in opustitev enega ``kraka``. Nastanek mladega oceana (Rdeče morje in
Adenski zaliv) ter aulakogena. Ko (če) se centri razširjanja povežejo med seboj nastane
ocean
Rifting in magmatska dejavnost
1. Mafični dajki nastanejo v začetnih fazah riftinga. Pogosto kažejo radialno razporeditev
okoli velike izbokline. Izvor magem je delno topljenje plašča, ki je nastalo zaradi
dekompresije pri tanjšanju litosfere
2. Alkalni magmatizem kaže podobno porasporeditev kot mafični dajki, le da so nastali s
delnim taljenjem skorje. Vzrok je isti kot pri mafičnih dajkih
3. Kontinentalni ``poplavni`` bazalti (Continental Flood Basalts). Gre za ogromne izlive
(kremenovo-thoelitnih) bazaltov v zelo kratkem času. Pripadajo velikim magmatskim
provincam (LIP-Large Igneous Province). Možno je, da so posledica formiranja super-plum,
katerih izvor je spodnji plašč na meji z jedrom.
Povezujejo jih z nekaterimi velikimi izumrtji v zemljini zgodovini, saj naj bi sprostili
ogromne količine toplogrednih plinov in tako (pre)hitro spremenili klimatske razmere
(Centralno atlantska magmatska provinca (CAMP) – izumrtje na meji trias/jura; Sibirske
pasti (Siberian Traps) – izumrtje na meji perm/trias)
Iniciacija riftinga
Poznamo dva osnovna tipa iniciacije riftinga:
A – pasivni rifting je posledica nateznih napetosti v litosferi, ki se postopoma stanjša. Zaradi
izostatične kompenzacije pride do dviga astenosfere
B – aktivni rifting je posledica dviga segretega plašča zaradi konvekcije. Pri tem pride do
dviga in delnega taljenja litosfere (obsežnega magmatizma). Sledi subsidenca (pogrezanje)
terena v izboklini
A - dvig astenosfere je posledica
B - dvig astenosfere je vzrok
Poznamo dva osnovna modela riftinga, oz. nastanka pasivnih kontinentalnih robov
Čisti strig (McKenzie)
Faze nastajanja:
1. Litosfera je podvržena ekstenziji
2. Zaradi nateznih napetosti litosferska plošča poči in ob normalnih prelomih se formira
jarek, ki ga zapolnjujejo sedimenti. Kompenzija napetosti v plašču je duktilna – nastane
``vrat``
3. Zaradi porušene izostazije pride do dviga astenosfere, kar povzroči regionalni dvig
ozemlja. Ramena rifta so erodirana. Jarek še naprej zapolnjujejo sedimenti. Delno topljenje
plašča povzroči vulkanizem in poveča toplotni tok.
4. Z nadaljno ekstenzijo skorje pride do formiranja prve oceanske skorje. Pri tem se kontinent
ohlaja in pogreza, saj sta ekstenzija in toplotni tok prenešena v novo nastali oceanski hrbet.
Ta proces se imenuje termalna subsidenca (thermal subsidence).
5. Formira se pasivni kontinentalni rob. Sedimenti so odloženi na erozijski diskordanci in
postopoma prekrirejo riftne sedimente in nato oceansko dno.
Preprosti strig (Wernicke)
Prvi je model predstavil Salveson (1976, 1978) nato pa ga je matematično podprl McKenzie
(1978) – znan je bolj kot mcKenzie-v model. Wernike (1985) je izdelal model preprostega
striga na podlagi opazovanj riftinga v dolini reke Rio Grande (področje Basin and Range).
Model temelji na dejstvu, da so robovi riftinga asimetrični (podobno kot v Sueškem zalivu).
Pri tem je upošteval reološke značilnosti litosferske skorje, kjer je ta toga (rigidna) v vrhnjem
delu in duktilna v spodnjem delu.
- Dvig astenosfere ni neposredno pod glavno cono začetnega riftinga, ampak je prenesen
lateralno ob glavnem prelomu (detachment fault)
Časovno zaporedje riftinga pri Rdečem morju
T0 transtenzijska faza: traja nekaj Ma* (do več 10Ma), ki se razvije v opuščen
intrakontinentalni rift (bazen) ali pa v nov ocean. Vdori plaščnega material so možni v
globlinah in lahko povročijo lokalni dvig ozemlja
- T0 + 10Ma pok litosfere: celotna litosfera, ki je oslabljena zaradi prejšne faze, je podvržena
strigu. Za to fazo značilen nastanek breč ob vznožju sten, ki so nastale zaradi prelomov.
Astenosfera se dvigne na območju bodočega oceana. Prehod iz 1. v 2. fazo je lahko postopen
(Atlantik)
- T0 + 15 do 20Ma faza toplotnega razširjanja (ekspanzije): v tej fazi je pomemben čisti strig
(predvsem v plašču in spodnji skorji), medtem ko je preprosti strig vezan le na zgornjo
skorjo. Sublitosferska termalna erozija plašča ščasoma bistveno stanjša litosfero na celotnem
območju rifta. To bo povečalo vulkansko dejavnost. Dvigu astenosfere sledi splošni
(regionalni) dvig ozemlja. Znotraj rifa se ta dvig kompenzira z ekstenzijo. Izven rifa se teren
močno dvigne in tvori visoka riftna ramena (rift shoulders). Erozija riftnih ramen prinaša
velike količine materijala, ki zapolnjuje rift. Denundacija kontinentalnega plašča se
nadaljuje.
- T0 + 25 Ma faza razširjanja oceanskega dna: potem ko pride do zadostne denundacije
kontinentalnega plašča se začne t.i. oceanizacija. Nastajati začne mlada oceanska skorja, kar
povroči toplotno krčenje (pravkar odpuščene) cone riftinga in t.i. Termalna subsidenca riftnih
ramen. Največje pogrezanje območja se zgodi v prvih 20 Ma po oceanizaciji.
- T0 + 45 Ma faza mladega pasivnega roba: ko pride do potopitve riftnih ramen lahko
začnemo govoriti o pasivnem robu. Sedimentacija na območju nekdanje rifta je v tem
začetnem stadiju majhna, saj sediment sprva zapolnjuje obročni bazen (rim-basin), ki je
posledica 1 faze.
2.4. Sedimentacija na pasivnih robovih
Sedimentacijo na pasivnih robovih v glavnem delimo na:
1 Predriftno (pre-rift): prevladujejo terigeni sedimenti
2 Medriftno (syn-rift): sprva povezano z zasipavanjem riftne doline in nato z vdorom
morskih okolij. Morsko sedimentacijo na začetku označujejo evaporiti in sedimenti bogati z
organsko snovjo. Veliko je vulkanogenih sedimentov.
3 Poriftna (post-rift): začne se po termalni subsidenci kontinentalnih robov. Bazo označuje
velika diskontinuiteta. Sedimenti so lahko terigeni ali karbonatni. Ponavadi se tvori tipična
batimetrija pasivne kontinentalnega roba z šelfno polico, pobočjem, kontinentalnim dvigom
in abisalno ravnico. Na sliki primer, kjer je sprva prevladovala karbonatna sedimentacija,
katero je kasneje nadomestila terigena.
Medriftna sedimentacija na pasivnih kontinentalnih robovih
štiri stopnje medriftne sedimentacije :
1 Stopnja traja 20 Ma. V tem času se odlagajo predvsem sladkovodni sedimenti (močvirski,
jezerski, rečni). Pogosti so vulkanogeni sedimenti. Proti koncu stopnje pride do prvih vdorov
morske vode
2 V ozko riftno dolino (50km) vdre morje. Za to stopnjo je značilna visoka slanost. Pogosto
najdemo tudi evaporitne sedimente. Ta stopnja traja 20 Ma. V tem času se dolina razširi na
100 do 200km.
3 Ta faza traja naslednjih 20Ma, ko lahko že govorimo o ozkem oceanu (600km ali več). V
tem času prevladuje sedimentacija terigenega materijala ali karbonatov.
4 Ocean se nadaljne širi. Pride do pogreznitve riftnih ramen, kar povzroči spremembe
drenažnega sistema. Postopoma se tvori klasičen pasivni kontinentalni rob s sedimentacijo na
kontinentalnem šelfu, pobočju in abisalni ravnici. Ta stopnja predstavlja prehod v poriftno
sedimentacijo
Poriftna (post-rift) sedimentacija na pasivnih robovih
Na pasivnih kontinentalnih robovih pogosto dobimo izredno debele sedimente (več kot
10km). Potreben prostor se formira s pogrezanjem pasivnih robov. Pogrezanje je sprva
povezano s termalno subsidenco. V kasnejšem razvoju pasivnih robov pa je pogrezanje
povzroči predvsem obtežitev skorje z novimi (poriftnimi) sedimenti (sediment-gravity
loading)
Splošen razvoj poriftnih sedimentov:
A proto-oceanska stopnja: predstavlja prehod med medriftno (4 stopnja) in poriftno
sedimentacijo. Medriftni (syn-rift) sedimenti ležijo na stanjšani kontinentalni (kvazikontinentalni skorji) v neposredni bližini bazaltne (kvazi-oceanske) skorje
B zaključek proto-oceanske stopnje: ko se termalna subsidenca bliža koncu. Kvazi-oceanska
in kvazi-kontinentalna skorja tvortita prehodno skorjo pod pogrezajočim kontinentalnim
robom. Odlagati se začnejo prvi poriftni (običajno terigeni) sedimenti
C stopnja odprtega oceana (open ocean): razvoj tipičnega pasivnega roba s šelfno polico,
pobočjem, kontinentalnim dvigom in abisalno ravnico. V tej stopnji je prevladujoče gonilo
subsidence obtežitev sedimenta
D stopnja tvorbe ``kontinentalne brežine`` (continent- embankment): do te stopnje pride le,
če je donos sedimenta zadosti velik, da povzroči progradacijo obale, oziroma šelfne police
preko oceanske skorje. To se zgodi ponavadi ob deltah velikih rek, ki lahko tečejo po
opustelih krakih riftinga oz. aulakogenih (Mississipi, Amazonka, Niger)
Klasičen pasivni kontinentalni rob se razvije, če na njemu prevladuje terigena sedimentacija.
Nekoliko drugačno sliko lahko dobimo v primeru karbonatne sedimentacije, saj karbonatne
platforme same proizvajajo sediment. Na ta način lahko obstajajo kot izolirane karbonatne
platforme (nepovezane s kontinentom) še dolgo potem, ko pride do pogreznitve robnih delov
kontinenta. Danes so najbolj znan primer Bahami. V preteklosti so bile tovrstne karbonatne
platforme pogoste (tudi Dinarska in Julijska karbonatna platforma).
Oblika pasivnih robov je v veliki meri pogojena z značilnostmi riftinga, vendar pa hkrati
odraža tudi kasnejše spremembe sedimentacijske razmere (količina in tip sedimenta) in
lokalno tektonsko dejavnostjo. Glede na razlike v sedimentaciji dobimo naslednje oblike
pasivnih robov:
A konstruktivni (constructional) robovi: sedimentacija je zadosti velika, da se tvori tipičen
pasivni rob
B uklonjeni oz. ukrivljeni (flexural) robovi: vnos sedimenta zelo majhen in ti robovi so
običajno ozki.
C pasivni robovi s šelfno bariero (shelf margin dam): bariera prepreči transport materiala
proti oceanu, zato na takih robovih dobimo izredno velike debeline šelfnih sedimentov.
Sedimentacija se na neki stopnji razvoja pasivnega robova lahko močno zmanjša in dobimo
t.i. izravnave kontinentalnega pobočja (continental slope plateau). Gre za nekakšne velike
terase pod normalnim nivojem (do 200m) kontinentalnega šelfa. Verjetno gre za pogreznjene
šelfne police iz časa, ko je bila sedimentacija še velika. Tak primer je Blake Plateau vzhodno
od Floride, ki je danes na globini skoraj 1km pod šelfno polico. Medtem ko je prehod med
današnjo šelfno polico in pobočno izravnavo gladek, pa je površina izravnave razbrazdana in
na njej se pogosto pojavljajo izdanki starejših kamnin iz časa velike sedimentacije (eocen in
celo kreda na Blake Plateau). To razbrazdanost povezujejo z močnim zalivskim tokom.
Na nekaterih pasivnih robovih imamo lahko dokaj močno lokalno tektoniko. V takem
primeru dobimo kompleksno geotektonsko sliko z zelo raznolikimi sedimentacijskimi okolji
(primer Sahul Shelf v Avstraliji in pasivni rob v severni Venecueli)
Primeri pasivnih robov vzdolž obale ZDA:
- Grand Banks je tipičen konstruktivni rob z dokaj tankimi terciarnimi sedimenti na
kontnentalnem šelfu (povprečno 300m), ki se odebelijo na območju kontinentalnega dviga
(tudi do 5km)
- Nova Scotia ima dokaj ozko riftno cono z manj izrazitimi tektonskimi bloki in bariero, ki jo
tvori greben iz podlage. Današnji šelfni pregim iz police v pobočje je približno nad to bariero
- New Jersey je imel bariero iz grebenov. Šelfna polica se je umaknila proti kontinentu v
eocenu in eocenske kamnine ponekod izdanjajo v spodnjemu delu pobočja. V miocenu in
pliocenu je šelfna polica lokalno progradirala ob rečnih deltah.
- Florida ima (prej omenjeno) izravnavo kontinentalnega pobočja Blake Plateau. Pred
retrogradacijo šelfne police je imel šelf bariero iz koralnih grebenov in karbonatno
sedimentacijo v notranjih delih šelfne police. Koralni grebeni so začeli rasti nad starejšim
grebenom iz podlage
2.5. Vrste pasivnih kontinentalnih robov
Glede na intenziteto magmatske dejavnosti tokom riftinga pasivne kontinentalne robove
delimo na:
- Riftne = sedimentarne pasivne robove (SPM – Sedimentary Passive Margin)
- Vulkanske pasivne robove (VPM - Vulcanic Passive Margin)
Atlantik – primer nastanka konjugiranih pasivnih kontinentalnih robov
2.5.1. Iberija – Nova Fundlandija
Značilnosti
Konjugirana pasivna kontinentalna robova Iberija – Nova Fundlandija predstavljata klasičen
primer t.i. sedimentarnih pasivnih robov (SPM), kjer je rifting spremljala relativno majhna
magmatska dejavnost. Gre za trenutno najbolj raziskan primer konjugiranih robov in temelji
na številnih geofizikalnih meritvah in podatkih pridobljenih z vrtanjem oceanskega dna
(ODP – Ocean Drilling Project). Podatki seveda kažejo na precej bolj kompleksen razvoj, kot
ga predvidevajo klasični modeli riftinga.
Konjugirana pasivna robova sta asimetrična. Novofundlandski pasivni rob tvori dokaj
masiven blok (H). Medtem Iberski pasivni rob sestavlja več manjših nagnjenih blokov. Eden
od teh leži neposredno na razgaljenem plašču.
Nastanek
1. Konec Tithonija (pred 154 Ma): zaradi ekstenzije nastanejo veliki sedimentacijski bazeni.
Na zgornjo kontinentalno skorjo in plašč v tem času deluje čisti strig. Pri tem pride do
tanjšanja skorje ob močnih normalnih prelomih (zelena barva) Spodnja skorja kompenzira
napetosti z duktilnimi deformacijami. Postoma je skorja stanjšana ponekod na samo 10 km.
Kljub temu ne pride do pričakovanega pogrezanja skorje, ampak še vedno nastajajo dokaj
plitvovodni sedimenti (na podlagi paleontoloških raziskav je bila določena globina do 800m).
Ta pojav zaenkrat še ni dobro razumljen. Predvidoma je povezan s serpentinizacijo plašča.
2. Zgodnji Hauterivij (pred 136 Ma): aktivira se močen prelom (deformacija preprostega
striga). Pri tem pride do razgaljanja plašča, ki je bil pred tem pod blokom H. Na Iberijski
strani se formirajo tipični polegli bloki. Ti tvorijo t.i. pol-jarke (half-graben), katere
zapolnjujejo (syn-rift) sedimenti.
3. Aptij/Albij (pred 112 Ma): vrhnji del razgaljenega plašča deloma prekrivajo kataklaziti.
Vsebuje manjše, večinoma bazičnih intruzije, ki so pogostejše v notranjih delih nastajajočega
oceana. Približno v tem času pride do zadostnega dviga astenosvere in oceanizacije, vendar
pa je proces nastajanja prve oceanske skorje ni popolnoma sinhron.
4. Današnja slika konjugiranih robov. Pri tem je paleotopografija, ki je nastala v času riftinga
prekrita z mlajšimi sedimenti.
2.5.2. Voringovo morje – vzhodna Greenlandija
Gre za primer vulkanskega pasivnega roba (VPM).
- Vulkanski pasivni robovi so vprimerjavi s sedimentarnimi ožji.
- V svetovnih oceanih so dokaj pogosti
Značilnosti
Glavna značilnost vulkanskih pasivnih robov je zelo močna magmatska dejavnost v času
riftinga. Vulkanska dejavnost se kaže v obliki t.i. SDR sekvenc (Seaward deeping reflection
sequences). Gre za lavine tokove, ki so tekli iz robov riftinga proti nastajajočemu oceanu.
Druga značilnost so cone velikih hitrosti potresnih valov (HVZ - high velocity zone) pod
prehodno skorjo. Verjetno gre za ultramafična magmatska telesa (visoke gostote), ki so vdrla
neposredno pod skorjo.
Za vulkanske pasivne robove so značilni še:
- normalni prelomi, ki pa vpadajo proti kontinentu
- prehodna skorje med kontinentalno in oceansko skorjo, ki je izredno prepredena z
mafičnimi dajki različnih generacij. Dajki so orientirani vzporedno z oceanom. Starejši
generacije so nagnjene proti oceanu.
Nastanek
Nastanek vulkanskih pasivnih robov naj bi bil zaradi izredno močne magmatske dejavnosti
nekoliko drugačen.
- vdor magem neposredno pod skorjo, naj bi preprečil vpliv togega plašča na rifting in tako
ustvaril t.i. mehko točko v spodnjem delu litosfere.
- mehka točka naj bi spremenila obliko deformacij ob ekstenziji, skratka povzročila
upogibanje kontinentalne, oziroma prehodne skorje proti nastajajočemu oceanu.
- normalni prelomi, ki vpadajo proti kontinentu so mogoče posledica drugačne dinamike v
plašču (astenosferi)
2.6. Primer srednjetriasnega opustelega riftinga v Sloveniji
v aniziju območje zahodne in osrednje Slovenije tvori enotna (Slovenska) karbonatna
platforma.
- ta začne koncem anizija razpadati in v ladiniju dobimo za rifting značilno horst in graben
strukturo z majhnimi platformami in vmesnimi bazeni (Idrijsko rudišče)
- razpad spremlja vulkanizem in hidrotermalna dejavnost (Hg v Idriji)
- koncem ladinija in v začetku karnija rifting zamre in platforme progradirajo v obdajajoče
bazene. Izjema je preveliko pogreznjeno območje v osrednjem delu (Slovenski bazen).
Rifting je povezan z nastankom manjših zaločnih (back-arc) oceanov kot so Meliata in
Meliak, katerih ostanke dobimo večinoma v melanžih. Nam najbližji so na Medvednici pri
Zagrebu
2.7. Primer jurskega pasivnega roba v Južnih Alpah
rifting je povezan z nastankom Alpske Tetide. Koncem triasa in v začetku jure rifting
povzroči razpad enotne karbonatne platforme v Južnih Alpah. Formirajo se manjše
paleogeografske enote: Lombardijski bazen, Trento platforma, ki tokom srednje jure potone,
Belluno bazen in Friulli (Dinarska) karbonatna platforma.
Rifting v Južnih Alpah lahko razdelimo na tri glavne stopnje pospešenega pogrezanja:
1 konec triasa in meja trias-jura: razpad enotne karbonatne platforme v Južnih Alpah in
nastanek globljevodnih bazenov. Na nekaterih enotah se nadaljuje plitvovodna karbonatna
sedimentacija
2 konec spodnje jure (pliensbachij): delna prekinitev plitvovodne sedimentacije na Trento
karbonatni platformi, ki se predvsem na njenem zahodnem delu kasneje spet deloma
vzpostavi za krajši čas
3 sredina srednje jure (bajocij): ponovna vzpostavitev sedimentacije (tokrat globljevodne) na
bivši Trento karbonatni platformi in sprememba v bolj ``odprto`` sedimentacijo na Dinarski
karbonatni platformi, ki se odrazi v povečeni količini presedimentiranega platformskega
materiala. V lombardijskem bazenu začnejo nastajat bolj kremenični pelagični sedimenti
Vpliv jurskega riftinga Alpske Tetide na sedimentacijo v Sloveniji
1 konec triasa in meja trias-jura:
-pospešena subsidenca povzroči pogreznitev robnih delov karbonatnih platform. Primer
Mrzlega vrha pri Tolminu, kjer nad masivnimi dolomiti (dolomitizirani grebenski apnenci)
dobimo globljevodne sedimente Krikovske formacije (SB*). Na JKP* se vspostavi bolj
``odpta`` karbonatna sedimentacija, kjer nad Dachsteinskim apnencem dobimo oolitne
apnence (Batognica). Na severnih robovih DKP so med glavnim dolomitom in
spodnjejurskimi dolomiti in apnenci pogoste debele plasti karbonatnih breč (Krim)
-apnenčevo dolomitne breče zelo pogosto dobimo v preostalih delih SB v vrhnjih delih
zgornje triasnega Baškega dolomita ali Slatniške formacije in na bazi spodnje jurske
Krikovske formacije
-Dolomitne breče v zgornje triasnem baškem dolomitu in spreminjanje debeline Krikovske
formacije na relativno kratkih razdaljah v južnem delu SB na gori Porezen. Ta sprememba v
debelini je predvidoma posledica nagibanja tektonskega bloka (tilted block), ki se je zgodilo
približno na meji trias-jura
2 konec spodnje jure:
-pospešeno subsidenca povroči razpad JKP na manjše tektonske bloke z različno hitrostjo
pogrezanje. To privede do prenehanja plitvovodne sedimentacije na večjem delu bivše
platforme oz. nastanka Julijkega praga in nastanka Bovškega jarka
-v SB se začetne faze razpada JKP kažejo v spremembi sestave presedimentiranih apnencev.
Prenehanje sedimentacije na JKP pa se odrazi v ostri meji med Krikovsko formacijo
(presedimentirani in hemipelagični apnenci) ter Perblansko formacijo (glinasti pelagični
sedimenti)
-v SB prav tako dobimo tektonske bloke z različno stopnjo pogrezanja, kar je razvidno iz
raznolike debeline Perblanske formacije
-Perblanska formacija je na južnih obronkih gore Porezen impregnirana z manganom. Do
impregnacije je predvidoma prišlo na batimetrično dvignjenih predelih, ki so nastali zaradi
reaktivacije starih prelomov
3 sredina srednje jure (bajocij):
-zaradi pospešenega pogrezanja pride do ponovne sedimentacije na Julijskem pragu, ki je
tokrat globljevodna (Prehodavška formacija)
-sprememba v bolj ``odprto`` sedimentacijo na DKP, ki se odrazi v povečeni količini
presedimentiranega platformskega materiala v SB in predvsem v Belluno bazen. V distalnih
delih SB v tem času pride do spremembe pelagične sedimentacije iz bolj karbonatne v bolj
kremenično, kar kaže na poglobitev (pospešeno pogrezanje) SB. Spremembe pelagične
sedimentacije iz bolj karbonatne v bolj kremenično je regionalna in sovpada s tvorbo prve
oceanske skorje v Alpski Tetidi. Tako lahko sklepamo, da je povezana s termalno subsidenco
celotne regije.
2.8. Ekonomski pomen pasivnih kontinentalnih robov
To poglavje je namenjeno pregledu potencialnih nahajališč mineralnih surovin na območji
pasivnih kontinentalnih robov in tudi intra-kontinentalnih riftov ter aulakogenov:
V času riftinga dobimo naslednje zaporedje rudnih obogatitev oz. mineralizacij povezanih z
vročimi točkami (na podlagi raziskav v vzhodno Afriškem riftingu);
1 v času nastanka izbokline: Cu v ``poplavnih`` bazaltih in felzičnih kamninah ter Sn-Nb-U
v granitih in sienitih
2 globočnine v času riftinga: REE-Nb-U v karbonatitih, diamanti v kimberlitih, florite
3 sedimenti v času riftinga: rdeče plasti (red-bed) z Cu-Co-U-Mn in teletermalne Pb-ZnCu-Ba
4 začetna faza razpiranja oceana: kovine v piritni osnovi (Zn-Pb-Cu-Ag) in sedimentna
rudišča (FeMn-Ba)
Pasivni kontinentalni robovi so pomembni tudi zaradi velikih nahajališč oglikovodikov
(~70% vseh nahajališč nafte je na pasivnih robovih). Še posebej ugodni so zaradi
kombinacije evaporitov (solni diapirji tvorijo pasti) in sedimentov bogatih z organsko snovjo
(vir oglikovodikov), ki so se odlagali v začetnih stopnjah riftinga. Potencialni nosilci nafte so
tudi barierni koralni grebeni
3. Oceani
3.1. Oceanska skorja
nastaja na oceanskih hrbtih z razpiranjem.
- razpiranje naj bi bilo povezano z tremi procesi: 1 potisk hrbta (ridge push), ki nastane
zaradi teže oceanskih hrbtov, 2 poteg skorje (slab pull), ki nastane zaradi tonjenja plošč v
conah subdukcije in 3 covekcijski tokovi v plašču, ki hkrati povzročajo dvig oceanskih
hrbtov
-nastajanje nove oceanske skorje spremlja intenzivna mafična vulkanska in hidrotermalna
dejavnost (črni dimniki)
-oceansko skorjo sestavljajo sedimenti, bazalti (pillow lave in dajki) in gabri ter perodititi. To
zaporednje kamnin imenujemo ofioliti
-Za oceansko skorjo je značilna zrcalna slika magnetnih anomalij
3.2. Sedimenti
Sedimenti so najdebelejši v bližini kontinentov in najtanjši v centralnih delih oceanov
V bližini kontinentov prevladujejo terigeni sedimenti, v centralnih delih oceanov pa pelagični
sedimenti, ki so močno pogojeni s topografijo oceanskega dna
Na sestavo pelagičnih sedimentov vpliva globina in z njo pogojena CCD.
Pogosta so območja, kjer je sedimentacija zelo majhna ali celo prekinjena. Za te predele so
značilni železo - manganovi gomolji (potencijalna rudišča)
3.3 Topografija oceanskega dna
V glavnem jo tvorijo oceanski hrbti, abisalne ravnice in oceanske planote. Slednje so nastale
večinoma z velikimi vulkanskimi izbruhi (vroče točke). Podmorske planote občasno
pogledajo nad vodno gladino (najbolj znan je primer Havajev). Pri tem je možno, da se
razvijejo atoli.
3.4 Pomembnost ofiolitov
Oceanska skorja se v conah subdukcije večinoma uniči. Redko pa dobimo ostanke starejših
ofiolitov ohranjene. Ti so zelo pomembni za rekonstrukcijo globalnih paleogeografskih
razmer. Pogosti so predvsem v t.i. melanžih, ki nastanejo v akrecijskih klinih v conah
subdukcije. Pri tem pride do strganja delov (ponavadi topografsko višjih) oceanske skorje.
Občasno pa se deli oceanske skorje narinejo na kontinentalno skorjo. Takšen primer je danes
Tajvan.
3.5. Ekonomski pomen oceanske skorje
večja, ekonomsko pomembna hidrotermalna sulfidna najdišča najdemo predvsem v
oceanskih sedimentih. Ločimo dve osnovni obliki:
A gomilna nastanejo z hidrotermami, ki so redkejše od morske vode
B ploščata, ovalna (saucer - v obliki pladenjčkov) nastanejo z
hidrotermami, ki so
gostejše od morske vode
-črni dimniki (black smoker in chimney) nastanejo na mestih izhajanja hidroterm na
oceanskih hrbtih. Tudi tukaj so glavni minerali sulfidi.
-potencialna rudišča predstavljajo Mn-Fe gomolji na območjih brez sedimentacije
4. Konvergentni kontinentalni robovi:
4.1. Otočni loki
• Otočni loki in tektonika plošč
• Pregled posameznih območij otočnih lokov
Metamorfizem
Magmatizem
Sedimentacija
• Ekonomski pomen otočnih lokov
4.1.1. Uvod
Otočni loki se pojavljajo ob conah subdukcije in sicer tam, kjer oceanska skorja tone pod
drugo oceansko skorjo. Otočni loki so pasovi velike seizmične aktivnosti, velikega
toplotnega toka z aktivnimi vulkani, ki jih obroblja podmorski jarek.
Ločna oblika je pogojena s sfreričnostjo Zemlje
Kje na planetu so otočni loki? Japonska, Aleutski lok, Mariansko otočje, Karibi (Mali Antili),
South Senwich Islands, Kermadec, Tonga, Indonezija
Večina otočnih lokov je v oceanih (intraoceanski otočni loki Marianski otoki, Solomonski
otoki, Tonga-Kermadec, Novi Hebridi, Scotia, Macquarie, Mali Antili)
Nekateri se pojavljajo v bližini kontinentalnih robov (Japonska, Kuril, Banda, Andamanski
otoki, Sulawesi)
V nekaterih otočni lok preide v drugi tip subdukcije (Aleuti preidejo v Kordiljerski orogen).
V nekaterih otočni lok preide v drugi tip subdukcije (Aleuti preidejo v Kordiljerski orogen).
Medtem je Sumatra-Java primer otočnega loka na kontinentalnem robu.
Tako obstajajo prehodi iz oceanskih v polkontinentalne otočne loke.
Splošen presek otočnih lokov (začenši iz oceanske strani):
1 Izboklina (bulge); visoka je do 500m in se pojavlja 120 do 150 km stran od jarka
2 jarek (trench); najglobji deli oceana (Marianski jarek)
3 subdukcijski predel, imenovan tudi prvi lok, akrecijska prizma, ali akrecijski klin;
sestavljajo ga narivi iz (flišnih) sedimetov, kateri zapolnjujejo jarek in deli odtrgane oceanske
skorje. Stik med subdukcijskim predelom in predločnim bazenom označujejo vzvratni narivi
(back-thrusting).
4 predločni (fore-arc) bazen; območje mirne, ``ravno-plastne`` (flat-bedded) sedimentacije
5 otočni (drugi) lok; sestavljata ga zunanji sedimentarni in notranji vulkanski lok.
Sedimentarni lok tvorijo karbonatni (npr. koralni grebeni) in vulkanoklastični sedimenti, ki
ležijo na vulkanskih kamninah, ki so starejše od tistih, ki jih najdemo na vulkanskem loku.
Ta vulkanska podlaga pogosto predstavlja začetno območje vulkanizma iz časa zgodnje
subdukcije, ko se je relativno hladna oceanska skorja začela pogrezati. Z nadaljnim
pogrezanjem proti astenosferi se je ekstruzivna magmatska dejavnost preselila nazaj na
zdajšne stalno mesto pod vulkanskim lokom (150 d0 200 km od oceanskega jarka).
6 zaločni (back-arc) bazen imenovan tudi robno oz. marginalno morje (marginal sea); se
nahaja med otočnim lokom in tretjim, slednim (remnant) lokom ali kontinentom. Širina
marginalnega morja je 200 do 600km. Na nekaterih sistemih otočnih lokov imamo lahko tudi
več generacij zaločnih morij.
Gravitacijske anomalije
Gravimetrični presek otočnih lokov kaže dve pozitivni in negativno anomalijo. Prva
pozitivna anomalija je šibkejša in se pojavlja nad izboklino oceanske skorje. Negativna
anomalija je večja in se pojavlja nad jarkom in akrecijskim prizmo. Druga pozitivna
anomalija je tudi večja in se pojavlja nad otočnim lokom. Te anomalije so posledica
dinamičnega ravnotežja zaradi kompresije, kjer potiska jarek navzdol, medtem ko izboklino
in otočni lok navzgor (iz izostatskega ravnotežja). Na sliki je primer Aluatskega otočnega
loka.
Potresna dejavnost
- Velika večina potresov se zgodi na ravnini, ki je nagnjena povprečno pod kotom 45° glede
na površje. Ta ravnina je znana kot Benioff-ova cona. Potresi se dogajajo do globine 680km
- potresi na otočnih lokih so običajno večje amplitude (jo označuje faktor Q), kot pa v
obdajajočih predločnih in zaločnih območjih. To je povezano z trdnostjo kamnin (velik Q =>
velika trdnost). Benioff-ova cona predstavlja vrh cone velikega Q, ki je debela okoli 100km.
Sledi ji cona z zelo majhnimi Q vrednostmi (pod otočnim lokom in zaločnim bazenom), kar
kaže na zelo ``šibek`` plašč pod to cono ali pa zelo stanjšano skorjo v tej coni.
- podobne lastnosti se kažejo tudi s potresno tomografijo (spremembe hitrosti potresnih
valov). Te so velike na vrhu pogrezajpče plošče (trdne kamnine), medtem ko so hitrosti
bistveno nižje neposredno pod otočnim lokom (previdoma zaradi dvigajočih se magmatskih
diapirjev)
Vzroki za nastajajoče potrese na pogrezajoči plošči (downgoing slab) so rezultat treh
različnih procesov:
a) potresi so posledica upogibanja litosfere na območju, kjer se ta začne pogrezati. Upogib
skorje (navzdol) povroči natezne razmere v vrhnjem delu skorje. Nastajajo normalni prelomi,
ki so globoki do 25 km. Medtem ko je litosfera v spodnjem delu podvržena kompresiji.
b) potresi so posledica narivanja na kontaktu med narivajočo in podrivajočo skorjo. Širina
cone narivanja na zgornji plošči je široka nekaj 10 km.
c) potresi na pogreznjenem delu plošče (ki je globje od debeline litosfere) niso posledica
narivanja, saj je astenosfera prešibka za tovrstne deformacije. Potresi so posledica notranjih
deformacij v pogrezajoči plošči. Večina deformacij se vrši 30 do 40 km pod povšino
pogrezajoče skorje. V zgornjem delu so verjetno posledica nateznih razmer zaradi potega
spodnjega dela pogrezajoče skorje. Medtem v spodnjem delu v pogezajoči plošči dobimo
kompresijske razmere zaradi tonjenja v ponovno bolj gosti del plašča (mezosfero). Srednji, to
je prehodni del območja c je tako pogosto potresno nedejaven. Del potresov pa se še vedno
pojavlja na površini pogrezajoče plošče v višjih delih pogrezajoče skorje (približno med
področjem b in c). Ti potresi so verjetno posledica ravnanja predhodno upognjene skorje
(unbending). Na tem delu tako dobimo vtis dvojne Benioff-ove cone.
Toplotna struktura pogrezajoče plošče
Razumevanje toplotne strukture pogrezajoče plošče je pomembno zaradi razumevanja
metamorfnih in magmatskih procesov, ki spremljajo pogrezanje. Lastnosti pogrezajoče
plošče, kot so trdnost, močan vzgon in njena zmožnost nenadnega razpadanja (potresi) so
posledica njene relativno nizke temperature v primerjavi z obdajajočim plaščem. Faktorji, ki
vplivajo na razpored temperature so:
- hitrost pogrezanja (hitrejše kot je, manj je absorbcije toplote iz plašča)
- debelina pogrezajoče plošče (debelejša kot je, več časa je potrebnega za izenačitev toplote
s plaščem)
- segrevanje zaradi trenja na robovih pogrezajoče skorje
- stopnja prevajanja (kondukcije) toplote iz astenosfere v ploščo
- adiabatsko segrevanje, ki je posledica kompresije plošče zaradi povečanja tlaka z globino
- toplota razpada radioaktivnih izotopov (manjšega pomena, saj so radioaktivni izotopi v
ocanski skorji redki)
- latentna toplota povezana s faznimi prehodi mineralov (iz redkejših v gostejše kristalne
strukture) kot so olivin > špinel (~400km; eksotermna) in šinel > oksidi (~640km;
eksotermna ali endotermna).
Glavna značilnost pogrezajoče plošče je, da ohranja svojo relativno nižjo temperaturo do
izredno velikih globin (na globini 800km naj bi bila še vedno za ~700° hladnejša od plašča)
Metamorfizem na konvergentnih mejah.
Nenormalne toplotne in tlačne razmere, ki spremljajo cone subdukcije, dajejo značilne serije
metamorfnih kamnin, katerih razporeditev je odvisna od smeri pogrezanja. Splošno gledano,
ločimo dve metamorfni seriji:
- območje jarka označuje zelo majhen geotermalni gradient (10°C na km), kar je posledica
pogrezanja (relativno) hladne oceanske skorje do globine približno 30km. Hkrati je to
območje visokih pritiskov. Tako dobimo na tem področju nizko temperaturne in visoko
tlačne minerale značilne za facies modrih skrilavcev (blueschiest) kot so glaukofan in jadeit.
- nasprotno, območje otočnega loka označuje zelo velik geotermalni gradient (25-50°C na
km), kar je posledica intenzivne magmatke dejavnosti. Tako na tem območju dobimo
značilno združbo metamorfnih in vulkanskih kamnin. Hkrati se pritiski na tem območju že
bistveno zmanjšajo. Tako dobimo značilne visoko temperaturne in nizko do srednje tlačne
minerale (andaluzit) značilne za facies zelenih skrilavcev, ki v globjih delih preide v
amfibolitni in nato granulitni facies (to zaporedje imenujemo tudi barrovijski (progresiven)
metamorfizem, po Barrow-u, ki je zaporedje mineralnih prehodov prvi natančneje
preučeval).
Cone subdukcije tako označujejo parni metamorfni pasovi (paired metamorphic belts), katere
loči srednja tektonska črta (MTL – Median Tectonic Line).
Primer: parni metamorfni pasovi, ki se pojavljajo na Japonskem (kjer so bili tudi prvič
ugotovljeni). Določeni so bili tri različno stari parni metamorfni pasovi (kar kaže na dolgo
časovno stabilnost cone subdukcije). Najmlajši kaže obratno razporeditev metamorfnih serij
in je verjetno nastal v času spremenjene smeri subdukcije (od W proti E). Danes se oceanska
plošča ponovno podriva v severozahodni smeri in tako nastaja nov parni metamorfni pas, ki
se razširja v smeri NE-SW.
Detailček: Trenutna tektonska slika območja Japonske, je kompleksna, saj prihaja do dvojne
subdukcije in posledično močnejših vzmičnih prelomov, s katerimi je mogoče razložiti
nenavadno bližino Ryoke – Sanbagava parnega matemorfnega pasu
Parni metamorfni pasovi so bili prepoznani že skoraj na vseh conah subdukcije (tudi na
območjih kjer oceanska skorja tone neposredno pod kontinentalno (Andski tip subdukcije)
Parni metamorfni pasovi so pogosti v mezocoijskih in mlaših subdukcijskih conah. Medtem,
ko so v starejših redkejši in manj izraziti. To naj bi bila posledica bolj ekstremnih
temperaturno-tlačnih razmer v kasnejših obdobjih Zemljine preteklosti.
Neparni, oziroma postopni metamorfni pas se lahko razvije v primeru počasne subdukcije,
kar prepreči nastanek nizkega temperaturnega gradienta na območju jarka (in s tem tvorbo
pasu modrega skrilavca). Podobne razmere dobimu tudi v primeru, ko se pogreza mlada,
relativno topla oceanska skorja. Primer Kalifornije kaže, da se je tvorba pasu modrega
skrilavca prenehala 30-40Ma preden se je začel podrivati oceanski greben.
4.1.2. Oceanski jarki
Oceanski jarki neposredno odražajo podrivanje oceanske skorje pod otočne loke oziroma
kontinente (Andi). So največje in najdaljše linearne depresije na zemljinem površju (4500km
pred Andi). So za 2 do 4 km globji od običajne globine oceanov in tako 7 do 8 km pod
nivojem morja. Široki so od 50 do 100 km. Tvorijo asimetrično V obliko s strmejšimi
pobočji (8-20°) na strani otočnega loka ali kontinenta.
Sedimentna zapolnitev jarkov se zelo spreminja. Lahko so skoraj brez sedimenta (Tonga) ali
pa skoraj popolnoma zasipani (Mali Antili – Karibi).
V splošnem je morfologija oceanskih jarkov povsod zelo podobna in neodvisna od količine
sedimenta v jarku (torej obremenitev sedimenta ne igra bistvene vloge pri nastanku
oceanskih jarkov)
Sedimentacija v oceanskih jarkih
Oceanski jarki so običajno najglobje morfološke oblike na planetu, saj sedimentacija ne more
nadoknaditi izgube sedimenta zaradi subdukcije (desna stran slike). Občasno pa je vnos
sedimenta zadosten (npr. ob deltah večjih rek) in v takem primeru je oceanski jarek
popolnoma zasipan in morfološko spominja na kontinentalni dvig na pasivnih robovih. V
takem primeru se sedimenti lahko ``razlijejo`` preko robu oceanskega jarka in se usedajo na
oceansko dno (leva stran slike).
Izvor sedimenta je iz različnih virov:
- lateralni vnos (influx) večinoma siliciklastičnega materijala s strani otočnega loka
(notranjega pobočja in predločnega območja) v podvodnih kanjonih (turbiditi) in z
gravitacijskimi masnimi tokovi (zdrsi, plazovi, drobirski tokovi). Ti sedimenti se usedajo
predvsem v pahljačah na notranji strani oceanskega jarka
- osni (axial) transport prenaša sediment vzdolž oceanskega jarka iz območja z visokim
vnosom. Conturiti lahko deloma prenesejo del takšnega sedimenta
- lateralni prenos sedimentnega pokrova pogrezajoče plošče proti conam subdukcije
- pelagična in hemipelagična sedimentacija. Doprinos k splošni sedimentaciji je zelo
majhen.
4.1.3. Akrecijske prizme
V literaturi so akrecijske prizme znane tudi pod imeni prvi lok (first arc), subdukcijski predel
(subduction complex) ali akrecijski klin (accretionary wedge). Akrecijske prizme tvorijo
notranje pobočje oceanskega jarka.
- akrecijske prizme naj bi nastale, ko so s sprednjim robom zgornje plošče sedimenti (fliši, ki
zapolnjujejo jarek) v conah subdukcije postrgani iz pogrezajoče skorje. Občasno pride do
strganja tudi pelagičnih sedimentov in oceanske skorje (ofiolitov). Posledično je notranja
zgradba akrecijskih prizem sestavljena iz niza imbriciranih listričnih narivov, ki vpadajo proti
otočnemu loku (slika a). Ti tvorijo tipično obliko klinov, znotraj katerih so kamnine močno
nagubane.
- z nadaljno subdukcijo nastajajo vedno mlajši narivi (klini). S tem so starejši dvignjeni
navzgor in rotirani proti otočnemu loku. Ta mehanizem povrzoča rast akrecijske prizme proti
oceanu (znan je pod imeni: ostrganje (offscraping), štukiranje (plastering), podrivanje
(underplating) in subkrecija (subcretion)) (sliki a in b).
- največje deformacije se dogajajo na oceanski strani klina, vendar pa so tudi starejši narivi
pogosto aktivni med njihovo rotacijo.
- s tem mehanizmom postopoma pride do tvorbe predločnega bazena. Pri tem mlajši
sedimenti prekrijejo najstarejše narive (slika c).
- na vrhu posameznih narivnih klinov se lahko usedajo manjše zaplate sedimenta (slika d).
Glavne tektonske sile na čelu akrecijske prizme so usmerjene vzdolž cone podrivanja
medtem ko se v bližini otočnega loka obrnejo navgor in povzročijo dodatno iztiskanje ob
starejših narivih. Tako v notranjih delih akrecijskih prizem dobimo najstarejši narive, ki so
sestavljeni iz navišje metamorfoziranih kamnin (modri skrilavci in tudi eklogiti).
Položaj glavnega nariva med dvema skorjama je pogojen predvsem z debelino pelagičnih
sedimentov na pogrezajoči skorji:
- če je debelina majhna, se bo narivanje zgodilo na bazi turbiditnih sedimentov (primer a)
- če je debelina velika (tudi do 6km) se bo narinil le zgornji del teh sedimentov (2 do 2,5
km), medtem ko bo večina pelagičnih sedimentov potonila z oceansko skorjo (primer b in cspodaj). Tovrstna tvorba akrecijske prizme je danes pogosta.
- če je debelina zelo majhna so razmere manj jasne. V takem primeru, v akrecijski prizmi
pogosto pride do povečane vsebnosti postrgane oceanske skorje (primer c-zgoraj in e, g).
Proces strganja je pospešen tudi zaradi
razgibanega površja oceanske skorje, ki je posledica oceanskih platojev ali pa je nastalo z
normalnimi prelomi pri upogibanju oceanske skorje (v izboklini pred jarkom)
Tektonska erozija v akrecijskih prizmah
V primeru, ko ima pogrezujoča plošča izrazit relief in je vnos sedimenta v jarek zelo majhen
lahko pride celo do strganja in pogrezanja sedimenta iz akrecijske prizme (severna Japonska,
Peru), kar povzroči stratigrafske vrzeli, zmanjša prostornino akrecijske prizme in lahko v
skrajnih primerih privede do njenega sesutja in umika. Ta proces imenujemo tektonska
erozija.
Mélange in divji fliš
Zaradi intenzivnih tektonskih procesov (narivanje, strganje, tektonska erozija) v akrecijskih
prizmah posledično pogosto dobimo mešanico zelo različnih kamnin, kjer veliki bloki
trdnejših kamnin plavajo v bolj enotni osnovi, ki pa kaže močne strižne deformacije. Takšne
popolnoma kaotične cone so znane pod imenom mélange. Pogosto je težko ločiti ali je
mélange posledica tektonskih procesov ali pa predstavlja nekdanje velike gravitacijske masne
tokove (npr. drobirski tokovi iz pobočja v jarek), ki so bili kasneje vgneteni v akrecijsko
prizmo in tako tektonsko deformirani. V primeru, ko je teško določiti redosled nastanka, se
za tovrstno kamninsko združbo uporablja tudi (opisni) pojem divji fliš.
4.1.4. Predločni (fore-arc) bazeni
-Ločimo 4 osnovne tipe predločnih bazenov:
1 znotraj ločni (intra-arc) bazeni: sedimenti ležijo s stratigrafsko vrzeljo na kamninah
otočnega loka in so pogosto morski. Tem podobni so tudi znotraj masivni (intramassif)
bazeni, ko nastanejo na kontinentalnem robnem loku (Andi). Takšni bazeni vsebujejo
pogosto terigene = nemorske (non-marine) sedimente, ki so nastali z erozijo kontinenta.
2 akrecijski bazeni: se pojavljajo znotraj akrecijske prizme (so večinoma pobočni,
globljevodni bazeni). Sedimenti ležijo na starejših, deformiranih kamninah. Sedimenti
prihajajo iz dvignjenih delov akrecijske prizme ali iz otočnega loka.
3 rezidualni (Residual) bazeni: v teh bazenih se odlagajo sedimenti na oceanski oz
tranzicijski skorji med otočnimi loki in conami subdukcije oz. akrecijskimi prizmami.
4 zgrajeni (constructed) bazeni: sedimenti ležijo tako na masivu otočnega loka kot tudi na
deformiranih kamninah subdukcijske cone.
Slednja dva primera sta najpogostejša in predstavljata ``klasičen`` primer predločnega
bazena. Tokom svojega razvoja rezidualni bazeni pogosto preidejo v (običajno širše)
zgrajene bazene in tako tvorijo sestavljene (composite) bazene. Pri tem so območja
rezidualnih bazenov močno podvržena pogrezanju zaradi optežbe sedimenta in usedajo se
lahko zelo velike količine sedimenta.
-Velike količine (vulkanogenega) sedimenta so prinešene iz bližnjih otočnih lokov. Pri tem
akrecijske prizme služijo koz jez oz. bariera na zunanjemu delu predločnih bazenov. Občasno
pride do vnosa sedimenta (celo ofiolitov) iz dvignjenih delov akrecijske prizme.
-Zgodovina pogrezanja (subsidence) je slabše predvidljiva kot na pasivnih (riftnih)
kontinentalnih robovih
Relief preločnih bazenov je odvisen predvsem od količine sedimenta, ki je prinešen v bazen.
Ko je sedimenta malo, oziroma v začetnih fazah subdukcije je predločni bazen v bistvu
pobočje. Z nadaljnim razvojem oziroma s povečanim vnosom sedimenta se tvori terasa.
Zadnja stopnja razvoja so tipični predločni bazeni med otočnim lokom in akrecijsko prizmo
(prvi lok). Če je sedimenta veliko to prispeva k tvorjenju večje akrecijske prizme in tako
nastanku večjih predločnih bazenov.
Tovrstni bazeni kažejo evolucijski prehod iz globljevodnih, ozkih bazenov v širše bazene z
vedno bolj restriktivnimi sedimentacijskimi okolji in zaporedji postopnega plitvenja
(shallowing-upward sequences). Zaporedja takšnih bazenov se lahko začnejo z
globokovodnimi sedimenti in zaključijo s terestičnimi sedimenti (predvsem na robovih
otočnih lokov). Če jih sedimenti v veliki meri zapolnijo govorimo o šelfnih predločnih
grebenih.
Idealizirano sedimentacijsko zaporedje predločnih bazenov:
- sedimenti abisalne ravnice: montmorionitni glinavci (brez karbonata), finozrnati tufi (ashfall) in finozrnati turbiditi
- flišoidni glinasto-peščenjakovi sedimenti: v zgornjem delu teh zaporedij je vedno več
debelozrnatih turbiditov (iz vulkanoklastičnega materijala). Glinavci imajo lahko nekaj
karbonata in občasno povečano vsebnost organske snovi
- peščenjaki in glinavci odloženi v plitvovodnem (šelfnem) okolju: običajno veliko
vulkanoklastičnega materiala in relativno malo biogene komponente (zaradi velikega
terigenega vnosa in hitrega pogrezanja)
- fluvialni in deltni peščenjaki: izvor terigenega materiala so dvignjeni robovi otočnih lokov.
V notranjem delu bazena se te usedline mešajo s sedimenti piroklastičnih tokov, debelo
zrnatimi tufi, lavinimi tokovi in aluvialnimi vršaji iz terigenega in vulkanogenega materiala
Zaradi tektonskega dviga na robovih teh bazenov in pogrezanja v centralnih delih pride do
celega spektra kasnejših tektonskih deformacij. Tako pogosto dobimo narivanje in gubanje v
zunanjih delih ter normalne prelome v notranjih delih bazenov.
4.1.5. Otočni loki in magmatska dejavnost
Globina pogreznjene plošče pod začetkom otočnih lokov je običajno okoli 80km. Medtem je
litosferska skorja na otočnih lokih debela:
(a) manj kot 20 km na relativno mladih otočnih lokih (Tonga, Novi Hebridi, Aleuti, Mali
Antili) in
(b) 20 do 35 km na starejših, tektonsko kompleksnih otočnih lokih, ki kažejo več generacij
subdukcije (Japonska, Indonezija)
Ločimo tri osnovna zaporedja oz. serije vulkanskih kamnin:
1 nizko kalijeva tholeiitna serija: predvsem bazaltne lave z manjšimi količinami (z železom
bogatih) bazaltnih andezitov in andezitov.
2 Ca-alkalična serija: prevladujejo andeziti, ki so nekoliko obogateni z kalijem, ostalimi
nekompatibilnimi elementi in lahkimi REE (Rare Earth Elements). V primeru subdukcije
ocean-kontinent (Andski tip) so v tej seriji pogostejši rioliti in daciti.
3 alkalične serije v katere spadajo tudi podskupini alkalnih bazaltov in shoshonitov.
V mlajših oceanskih lokih se pojavljajo predvsem tholeiitne serije. Nastale naj bi s
frakcioncijsko kristalizacijo olivina iz olivinsko tholeiitne magme katere izvor naj bi bil
relativno plitek (80 do 120km).
Ca-alkalična in alkalična serija se pojavljata v starejših (zrelejših) otočnih lokih. Magme
nastaja na večjih globinah od tholeiitnih magem.
Tako na starejših otočnih lokih večkrat opazimo spremembo v sestavi vulkanitov glede na
oddaljenost od oceanskega jarka. Tako dobimo postopno zaporedje tholeiitnih-Ca-alkaličnihalkaličnih kamnin. To zaporedje predstavlja nastajanje magme postopno iz vedno večjih
globin.
V starejših otočnih lokih lahko izdanjajo tudi starejše globočnine, ki so povečini
granodioritske sestave, vendar kažejo podobne variacije kot prej opisane predornine.
Čeprav nastanek magem seveda še ni povsem razumljen, je nedvomno povezan z Benioffovo cono na kar kaže prej opisan razpored vulkanskih kamnin.
Sprva so mislili, da magme nastajajo z delnim taljenjem zgornjega dela pogrezajoče skorje,
vendar pa je nastanek magem bolj kompleksen.
Mineraloške in petrološke raziskave dokazujejo, da magme verjetneje nastajajo z delnim
taljenjem astenosferskega plašča neposredno nad pogrezajočo skorjo.
Izotopske analize pa nakazujejo, da je v astenosfersko topino vključen tudi del krovnih
sedimentov pogrezajoče plošče.
Glavni problem v razumevanju nastanka magme pa predstavlja vir zadostne energije
potrebne za topljeneje.
Kljub relativno nizkih temperaturam, naj bi topjenje omogočil visok pritisk vodne pare, ki
nastane zaradi dehidratacije različnih mineralnih faz.
-amfibolit preide v eklogit in pri tem se sprosti voda; na ~ 100km
Nastala voda se dvigne v astenosferski klin nad Benioff-ovo cono in povzroči delno topljenje
pirolita (Pyrolite) in nastanek tholeiitnih magem. Z nadaljno frakcionacijo teh magem pride
do tvorbe bazaltnih andenzitov in andenzitov, ki jih pogosto dobimo skupaj s tholeiiti na
mladih otočnih lokih.
- Dehidratacija serpentinita; 100 do 200km
Nastala voda (pritisk parne vode) povroči delno topljenje kremenovih eklogitov in nastanejo
alkalne magme. Te reagirajo z višje ležečim pirolitom in nastanejo magmatski diapirji v
katerih pride to delne fuzije magem. Pri nadaljnemu dviganju sledi frakcionizacija magem ter
nastanek andenzitnih, dacitnih in riolitnih magem, ki označujejo zrele otočne loke.
Iz navedenega lahko sklepamo, da magme nastajajo z delnim topljenjem plašča in tudi vrha
pogrezajoče skorje
4.1.6. Zaločni bazeni oz. marginalna morja
Skorja v zaločnih bazenih je oceanska, le da je sedimentni pokrov ponavadi nekoliko
debelejši. Za otočnimi loki se lahko pojavi več generacij zaločnih bazenov, katere ločijo
starejši (neaktivni) otočni loki. Trdnost plašča pod tem bazenu je zmanjšana (majhen Q
faktor), kar je verjetno posledica delnega topljenja plašča.
Bazen, ki je najbližji delujočemu otočnemu loku, označuje največji toplotni tok. Tak bazen
lahko imenujemo tudi aktivni zaločni bazen. Toplotni tok v starejših zaločnih bazenih
postopoma pada z oddaljevanjem od otočnega loka.
Nastanek zaločnih bazenov naj bi bil povezan z riftinom notranjih delov ločnih grebenov.
Torej otočni lok naj bi razpadel in vmes se naj bi zaradi ekstenzije tvoril zaločni bazen.
Na to najbolje kažejo razmere v otočnem loku Tonga:
1 asimetričen presek otočnega (drugega) in slednega (tretjega) loka. Oba loka razdvaja
zaločni bazen, katerega topogravija je vzporedna z lokoma.
2 precejšna debelina sedimentov na oceanski strani otočnega loka in notranji strani slednega
loka ter manjša debelina v zaločnem bazenu
3 nadaljevanje celotnega sistema (otočni lok-zaločni bazen-sledni lok) proti jugu; na severni
otok Nove Zelandije, kjer vulkansko območje Taupo za katerega je značilna natezna
tektonika.
Na obliko riftinga naj bi vplival kot pogrezajoče plošče. Če je kot strm, dobimo ozek otočni
lok in samo eden rifting. Če je kot položen, pa je območje riftinga komplicirano in
sestavljeno iz več manjših con razpiranja.
Nastanek večine zaločnih bazenov naj bi povročili naslednji mehanizmi:
a) aktivni diapirizem: ekstenzijo povzročijo nasilne (forcible) intruzije bazaltnih (plaščnih)
diapirjev
b) pasivni diapirizem: po tej teoriji naj bi diapirizem bil zgolj posledica regionalnih nateznih
razmer na notranjem delu otočnega loka. Natezne razmere so verjetno posledica sile potega
oceanskega jarka (trench suction force) zaradi (1) umikanja upognjenega dela (roll-back) ali
(2) povečanja upogiba pogrezajoče plošče
c) subsidarna konvekcijska cirkulacija: natezne razmere na območju zaločnega bazena naj bi
nastale kot posledica drugotne kovekcijske celice v plaščnem klinu nad Benioff-ovo cono, ki
je nastala zaradi pogrezanja podrinjene plošče
d) umik (step-back) cone subsidence: vzrok takšnega umika zaenkrat še ni dobro razumljen
ampak uspelo mu naj bi izolirati pogreznjen del plašča in ga ``prilepiti`` na sprednji del
plošče, ki se nariva. Možno je, da do tega pride zaradi porabe vse možne magme v plaščnem
klinu in s tem ``magmatske zamrznitve`` tega dela plašča.
Ker imajo nekatera marginalna morja več generacij (različno starih) zaločnih bazenov je ta
mehanizem verjetno precej pogost.
Sedimenti v zaločnih bazenih prihajajo predvsem iz njihovih robov in so vulkanogeni (iz
otočnih lokov) in terigeni (iz kontinentov). Občasno je pomemben tudi lateralni vnos iz
oddaljenih virov.
Sedimentacijo v zaločnih bazenih delimo na tri stopnje:
1 stopnja; rifting povzroči nastaneg ozkega, podolgovatega bazena med aktivnim otočnim
lokom in slednim lokom. Prevladuje sedimentacija gravitacijskih masnih tokov (zdrsi,
plazovi, drobirski in turbiditni tokovi), ki prenašajo (bazaltni) piroklastični in
vulkanoklastični materijal v bazen. Na strani slednega loka se lahko usedajo vulkanoklastični
in občasno pelagični sedimenti. Bazen je na tej stopnji še relativno plitek. Označuje ga velika
količina sedimentacije (sedimentation rate).
2 stopnja; pride do večanja in pogrezanja bazena. Epizodična vulkanska dejavnost na
otočnem loku še vedno prispeva v zaločni bazen velike količine vulkanoklastičnega
materijala, ki se odlaga kot ``predpasnik`` (apron) v bližini otočnega loka ali kot tuf (ash-fall)
na širšem območju. Medtem se v bližini slednega loka odlaga predvsem pelagičen sediment.
Dno bazena je še vedno nad CCD, kar omogoči usedanje karbonatnega pelagičnega
sedimenta. Količina sedimentacije ostaja še vedno dokaj velika v robnih delih bazena a se
močno zmanjša v centralnih delih.
3 stopnja; razširjanje zaločnega bazena se ustavi zaradi ponovnega razpada (riftinga)
otočnega loka in nastanka novega zaločnega bazena. Opusteli zaločni bazen še vedno dobiva
nekaj vulkanoklastičnega materijala in finozrnatega tufa a v njem močno prevladuje
pelagična sedimentacija. Pogosto se bazen pogrezne pod CCD in usedajo se predvsem gline.
Količina sedimentacije se močno zmanjša.
4.1.7. Primer otočnega loka: Mali Antili
Mali Antili (vzhodni Karibi) so lep primer otočnih lokov, kjer atlantska plošča tone pod
karibsko z hitrostjo 20mm na leto
- topografija oceanskega jarka je precej zabrisana, saj je v veliki meri zasipan s sedimenti
reke Orinoko (Venecuela).
- akrecijska prizma je zelo debela (do 20km), močno tektonsko (narivno) deformirana in
dvignjena nad morsko gladina na otoku Barbados. Znana je tudi pod imenom Barbadski
greben
- med akrecijsko prizmo in otočnim lokom je predločni bazen z mirno sedimentacijo znan
pod imenom Tobaški jarek.
- otočni lok se razteza od otočka Sombrero na severu do otoka Granada na jugu. Od eocena
dalje ga označuje Ca-alkalni vulkanizem. Na severu je razdeljen na zunanji sedimentarni in
notranji vulkanski lok. Nad morsko gladino se loka stikata od otoka Guadalupe južneje.
- zaločni bazen je znan pod imenom Granadski jarek. Proti zahodu ga omejuje greben Aves
(sledni lok), ki je skoraj popolnoma pod morsko gladino. Greben Aves sestavljajo kredne in
paleocenske vulkanske kamnine in je verjetno nastal z umikom otočnega loka.
4.1.8. Ekonomski pomen otočnih lokov
Mineralizacije so vezane predvsem na fazo Ca-alkaličnega magmatizma. Na to fazo so
vezana porfirska Cu rudišča (pogosto z zlatom) v povezavi z intruzivi porfirskih dioritov.
Bessi plastnata sulfidna nahajališča (pirit, halkopirit, sfalerit) so vezana na andezitne in
dacitne (piroklastične) vulkanske kamnine in globljevodne sedimente (glinavce v zaločnih
bazenih). Metasomatska-skarnska nahajališča se pojavljajo na stikih med apnenci in
magmatskimi kamninami (največ v Indoneziji). Nekaj je žilnih Au, Ag in Hg rudišč. Ob
koncu vulkanske dejavnosti nastajajo plastnata Kuroko rudišča (Zn, Pb, Cu, Ag in barit) v
povezavi z mešanjem hidrotermalnih vod z morsko vodo.
4.2. Orogeni kontinentalnih robov
•
•
•
•
•
•
Pregled splošnih značilnosti
Andi
Kolizija otočnega loka in kontinenta
Ekzotični tereni
Kordiljere
Ekonomski pomen
4.2.1. Uvod
Orogeni kontinentalnih robov se pojavljajo ob conah subdukcije in sicer tam, kjer oceanska
skorja tone pod kontinentalno skorjo. Glavne značilnosti so jarek s turbiditnimi sedimenti,
Ca-alkalni vulkanizem (andeziti, rioliti), monzonitno-granitni plutoni in batoliti, natezno
sesedanje (extensional collapse) odebeljenih delov skorje, molasni bazeni in velika sulfidna
(Cu) rudišča.
Orogeni kontinentalnih robov so Andi v Južni Ameriki in Kordiljere v Severni Ameriki
4.2.2. Andi in subdukcijska cona
Podrivanje oceanske skorje pod kontinetalno je ustvarilo izredno dolgo, linearno, z cono
subdukcije vzporedno gorsko verigo z imenom Andi.
Podobni tovrstni orogeni se imenujejo Andski tip gorske verige.
Včasih so se za ta tip orogenov, uporabljali tudi ime Kordiljerski tip. To imenovanje se je
opustilo po tem, ko so ugotovili, da so severnoameriške Kordiljere nastale z bolj
kompleknimi procesi.
Zgradba perujskih Andov
Geološka zgradba Andov je relativno preprosta (kar je verjetno tudi posledica dokaj
nepopolnih podatkov iz tega dela sveta).
V Peru-ju jih sestavljata dva vzporedna narivna pasova.
-Zahodna Kordiljera (veriga) je mezocojsko–terciarne starosti.
-Vzhodna Kordiljera je paleozoiske starosti.
Na jugu Peruja se narivna pasova oddaljita in vmesno področje tvori gorska planota
Altiplano, ki jo zapolnjujejo predvsem terciarni molasni sedimenti.
Vzhodna Kordiljera sestavljajo:
- na jugu črni glinavci in kvarciti
- na severu metamorfozirani peliti zelenega skrilavca. Ti so predkambrijske starosti in se
pojavljajo z gnajsi ter najverjetneje predstavljajo predelano (re-worked) predkambrijsko
kontinentalno podlago
Zahodna kordiljera se deli na:
- vzhodni sedimentarni jarek iz nagubanih klastitov in karbonatov (``miogeosinklinala``)
- zahodni, šibkeje deformirani vulkano-sedimentarni jarek (``eugeosinklinala``).
Južno od Ike se pojavljajo tudi stari, regionalno metamorfozirani vključki. Fanerozoijske
kamnine torej ležijo na kristalinični podlagi. Iz tega sledi, da Andska gorska veriga temelji na
stari kontinentalni skorji!
Vulkano-sedimentarni jarek vsebuje tudi velik obalni batolit. Gre za večkratne intruzije
granita, tonalita in gabra.
- Vsebuje več kot tisoč posameznih plutonov, ki so vdirali v andezitne vulkanske kamnine in
tudi starejše plutone.
- Vdori teh plutonov so povezani z nizi stalnih, globokih litosferskih razpok.
- zaradi neprestanih magmatskih vdorov se naj bi Perujski del kontinetalnega roba v zadnjih
200Ma razširil kar za 200km.
Proti vzhodu Andi mejijo z sub-andsko cono, ki jo sestavljajo kontinentalni sedimenti
odloženi na brazilski ščit.
Proti zahodu jih omejuje predkambrijski arekuipski (Arequipa) masiv.
Stiki s starejšimi kamninami so verjetno globoki prelomi. Ti so nastali v času ekstenzije, ki je
bila posledica potega oceanskega jarka.
Seizmične in gravimetrične raziskave kažejo, da je skorja pod oceanom debela do 12km, pod
Andi do 76km in pod Brazilskim ščitom okoli 40 km..
Seizmične lastnosti Andov
Razporeditev potresnih žarišč sovpada z subdukcijo Nasca oceanske skorje pod
Južnoameriški kontinent, torej proti vzhodu.
Detaljnejši pogled pokaže, da se kot pogrezanja vzdolž cone precej spreminja:
- V severnem in srednjem Peruju oceanska skorja tone pod kotom ~10°
- V južnem Peruju pa plošča tone pod kotom ~30°.
- Vmes je plošča najveretneje pretrgana ali vsaj povita.
Ti različni koti pogrezanja vplivajo tudi na morfologijo gorske verige nad njimi.
- nad položnimi koti pogrezanja je mladega (neogen-kvartar) vulkanizma zelo malo, prehod
med obalo in Andi je enakomeren, potresi se pojavljajo plitvo in na širokem območju.
- nad strmejšimi koti pogrezanja je vulkanizem aktiven, med vzhodnimi in zahodnimi
Kordiljerami je podolgovati jarek (altiplano) in potresi se pojavljajo ob relativno ozki
Benioff-ovi coni.
Pri tem se postavlja nekaj vprašanj:
1 Zakaj ni vulkanizma nad položno pogreznjenimi ploščami?
Odsotnost plaščnega klina nad cono subdukcije.
2 Kaj povzroči tako blagi vpad?
Možno da je Nasca plošča zaradi svoje ``mladosti`` tanjša in ima zato večji vzgon. Poleg tega
se na tem območju pogrezajo tudi oceanski grebeni ( na N-Nasca in na S-Carnegie greben) z
povečanim vzgonom.
Položni vpadi vplivajo tudi na razpored deformacij, saj te segajo do 700 km v notranjost
kontinenta, kjer v sub-andski coni prihaja do narivanj.
Nastanek Andov
V poznem Paleozoiku je bil južnoameriški šelf in pobočje pokrito z zelo debelimi sedimenti
(do 15km).
Nekaj sedimentov naj bi prišlo iz kontinentalne skorje na zahodu, katere nastanek in način
izginotja sta nerazumljena.
Morski sedimenti so se prenehali odlagati v vzhodnih kordiljerah že pred permom.
Podrivanje Nasca plošče se je začelo v poznem trasu oz. zgodnji juri. To se je zgodilo pred
ločitvijo Južne Amerike od Afrike.
Vulkanski lok se je formiral zahodneje od paleozoiskega šelfa. To zgodnjo magmatsko
aktivnost označujejo bazalti in andeziti ter redki granitni plutoni.
V pozni kredi in zgodnjem terciarju se je zgodil glavni orogenetski dogodek.
Glavno dviganje se je zgodilo vzhodno od triasno jurske (vulkanske) dejavnosti.
V tem času je nastal tudi velik del andskega batolita z vdorom granitnih do srednjih magem.
Izvor teh magem je bil plašč.
Horizontalna kompresija povzročena z temi vdori je bila prenešena na vzhod, kjer je prišlo
do gubanja in dviga vzhodnih Kordiljer.
V tem času se je odložila tudi molasa, ki zapolnjuje Altiplano (debela do 7km)
Moderna faza magmatske dejavnosti se je začela v miocenu.
Kompresija zaradi vdorov se je odrazila v gubanju in narivanju na območju Altiplana in tudi
Vzhodnih Kordiljer.
V kenozoiku je altiplano dobil mlajši nanos sedimentov, ki je debel do 15km.
V poznem kvartarju se je vulkanska dejavnost prenehala.
S tem se je prenehala tudi kompresija in na območju Altiplana je prišlo do pogreznitve terena
(verjetno povezanno s silo potega oceanskega jarka).
Odebelitev skorje na območju andov je povezana z magmatskimi vdori in krčenjem skorje ter
posledičnim narivanjem
4.2.3. Kolizija otočni lok-kontinent
Za razumevanje geološke zgradbe obeh orogenov je pomembno najprej razumeti
geotektonske procese, ki spremljajo kolizijo manjših kontinentalnih blokov oziroma otočnih
lokov z velikimi kontinenti.
Tovrstne kolizije tudi povzročijo orogeneze, vendar pa so gorske verige ob teh trkih manjše
in nižje (severna Nova Gvineja).
Shematski prikaz kolizije
A kontinent se bliža otočnemu loku in pri tem pride do subdukcije vmesnega oceana
(zaločnega bazena)
B ko kontinentalni rob pride do jarka, je podrivanje v veliki meri prekinjeno zaradi vzgona
kontinentalne plošče
C pokrovi se začnejo narivati proti kontinentu. Hkrati pride tudi do narivanja flišnih
sedimentov in koščkov oceanske skorje na kontinentalni rob
D konvergenca med otočnim lokom in kontinentom se preneha. V primeru nadaljne
konvergence pride do formiranja nove cone subdukcije na oceanski strani otočnega loka.
Kolizije otočnih lokov in kontinentov so dokaj redke, saj običajno predstavljajo vmesni
korak veliko večjega procesa > zapiranja oceana.
So tudi relativno kratki geotektonski dogotki
Najmlajši primer tovrstne kolizije je Bandski otočni lok.
- Je dvojni lok, ki zapira oceansko skorjo Bandskega morja
- Zunanji lok (prvi lok, oz akrecijska prizma) je večinoma podvodni greben, ki pogleda nad
gladino morja na Timor-ju
- Notranji lok (drugi, otočni lok) se razteza od Jave (W) do otokov Flores (E)
- Notranji lok je vulkansko aktiven le na zahodnem delu, medtem ko se je na vzhodu (N od
Timor-ja) vulkanska aktivnost ustavila v poznem terciarju.
- Sr-izotopi kažejo na vpletenost kontinentalne skorje v genezi zadnjih generacij magme na E
delu otočnega loka. Na tem (E) delu je pod otočnim lokom kontinentalna plošča (severno
nadaljevanje Avstralije)
Razvoj ozemlja Bandskega morja
- Posamezne strukturne enote so se formirale s podrivanjem oceanske skorje proti severu v Javanskemu in Timor-skemu jarku.
- Približno 3Ma let nazaj je porabljanje oceanske skorje privedlo rob Avstralskega kontinenta do
Timorskega jarka.
- Vulkanska dejavnost se je na tem predelu ustavila, ko se je kontinentalna skorja ``zagozdila`` v
Timorkem jarku.
- Nastala je lateralna prekinitev med Timorskim in Javanskim jarkom.
- Konvergenca med Avstralskim kontinentom in Bandskim morjem je bila prekinjena.
- V zaločnem bazenu so že opazili dva nariva (Wetar in Flores), ki vpadajo proti jugu. Možno je,
da predstavljejo predhodnike nastajajoče cone subdukcije.
Sedimentacija pri koliziji - osnovni pojmi
Pri koliziji se nastaneta dva osnovna tipa bazenov: sledni (remnant) in predgorski (foreland)
bazeni.
Zadnje faze orogene dejavnosti pogosto označuje prehod med slednimi in predgorskimi
bazeni (slika a,b,c,d). Pri tem so sledni bazeni intenzivno zapolnjevani s flišnimi sedimenti,
predgorski bazeni pa z molasnimi sedimenti
Fliš je tipično debelo zaporedje turbiditnih in ostalih tipov gravitacijskih tokov. Kasneje je
pogosto vključen v gube in narivne pokrove orogena.
Molaso sestavljajo predvsem plitvovodni in kontinentalni sedimenti z velikimi aluvijalnimi
vršaji in deltami.
a) Sledni bazeni, ki se razvijejo pri subdukciji:
- imajo pogosto v podlagi oceansko skorjo.
- so globoki in vedno bolj ozki.
- na eni strani jih običajno obdajajo stari pasivni robovi (z debelimi sliliciklastiti in karbonati)
in na drugi približajoči narivni kompleks (akrecijska prizma), ki prispeva velike količine
sedimenta (z gravitacijskimi tokovi).
Glede na spreminjajoče razmere med zunanjimi in notranjimi viri sedimenta se flišni
sedimenti zelo spreminjajo (razpored zrnavosti, sestava).
Tako dobimo velik spekter različnih flišnih sedimentov, ki vsebuje:
- zaporedja, kjer prevladujejo konglomeratne (brečaste) plasti in horizonti debelo-zrnatih
drobirskih tokov (olistostrome)
- zaporedja, kjer se menjavajo glinavci in distalni (finozrnati) turbiditi.
- včasih se pojavljajo tudi laporovci in karbonatni fliši.
- vse vmesne prehode.
Starejši fliši se pogosto narivajo na mlajše. Tako dobimo v notranjih narivih gorskih verig
starejše fliše in v predgorjih mlajše fliše (iste razmere opazujemo tudi pri slovenskih fliših!).
Sestava mlajših flišov je večkrat drugačna od starejših. Na te spremembe vpliva predvsem
razvoj akrecijske prizme in njenega zaledja.
V predgorju pogosto pride do dviga ozemlja na območju starega pasivnega roba. Nastane
predgorska izboklina (foreland bulge), ki se odrazi kot erozijska diskordanca v sedimentih na
tem območju.
b) Predgorski bazen nastane, ko čelo narivanja doseže skorjo starega pasivnega roba (c). Pri
tem se subdukcija spremeni v kolizijsko narivanje (kontinent/otočni lok se nariva na drugi
kontinent).
Sledi plitvenje bazena: sprva se lahko še pojavljajo flišni sedimenti, ki jih nadomestijo
plitvovodni morski bazeni in nato kontinentalni sedimenti.
Pogrezanje predgorskega bazena je povezano predvsem s hitrostjo konvergence in značajem
podrivajoče plošče (npr. hitro narivanje na pasivni rob=stanjšano skorjo se odrazi v velikemu
pogrezanju predgorskega bazena).
Pogosto se razvijejo tudi satelitski predgorski bazeni nad globokimi narivi pred glavnim
bazenom. Ta pojav je znan tudi pod izrazom piggy-back (prašičkov hrbet). Pri tem se starejša
molasa reciklira.
Zaradi smeri narivanja ven iz glavnih con kolizije se predgorski bazeni tvorijo na obeh
straneh orogena (to velja predvsem za kolizije kontinentov). V primeru Andov in severno
ameriških Kordiljer so predgorski bazeni vezani na narivanja proti kontinentu.
4.2.4. Severno Ameriške Kordiljere
4.2.4.1. Eksotični tereni
Za andski tip gorskih verig, ki se nahajajo na robu kontinenta vzporedno z oceanskim
jarkom, so predvidevali, da predstavlja stalen odziv kontinentalne litosfere na zvezen proces
subdukcije oceanske litosfere. V tem primeru bi bile takšne verige kazale enotno strukturo in
geološke značilnosti po njihovi celotni dolžini. Tako bi imele tektonsko in geološko
preteklost intimno povezano samo z conami subdukcije in bi imele majhne orogene
deformacije.
Z detailnimi geološkimi in geofizikalnimi raziskavami pa se je pokazalo, da velika območja
za današnjimi oceanskimi jarki ne pašejo v takšno preprosto sliko.
Kontinentalno robno območje (za jarkom) je namreč sestavljeno iz ``kolaža`` oz. mozaika
različnih geoloških enot, ki so velike od nekaj sto do tisoče km2 in kažejo značilne in
raznolike geološke lastnosti, ki niso povezane z današnjimi subdukcijskimi procesi.
Te enote so znane kot eksotični (exotic), predvideni (suspected) in premaknjeni tereni
(displaced terrains). Verjetno gre za alohtone tektonske bloke, ki so bili prilepljeni na
kontinent skozi dolga časovna obdobja. Pogostokrat naj bi pred tem prepotovali zelo velike
razdalje.
Proces prileplanja je znan pod imenom akrecijska, kolažna ali mozaična tektonika
Definicija: Eksotični teren je enota, ki jo je možno izdvojiti s kartiranjem (mappable unit) in
jo označuje drugačna geološka preteklost kot jo kažejo sosednje enote (Jones et al., 1983).
Terene omejujejo različne prelomne strukture (reverzni, normalni, ukrivljeni prelomi, narivi)
in na mejah občasno dobimo tanke pasove ofiolitov, modrih skrilavcev ali močno
deformiranih flišov.
Ker so eksotični tereni kasneje pogosto deformirani in je razlikovanje z obdajajočimi
območji oteženo, se za njihovo prepoznavanje uporabljajo naslednji kriteriji:
1 stratigrafska in sedimentarna zgodovina
2 petrogenetska afiniteta (nagnjenost k nečemu) in magmatska zgodovina
3 narava, zgodovina in stil tektonskih deformacij
4 paleontološke in paleoekološke značilnosti
5 paleomagnetne značilnosti (orientacija starega magnetnega pola in deklinacije)
Prav na podlagi paleomagnetnih raziskav je bilo ugotovljeno, da so bili mnogi tereni
premaknjeni v smeri sever-jug za več tisoč km in so bili nagnjeni tudi za 60°
V Kordiljerah ločijo 4 osnovne tipe eksotičnih terenov:
1 stratigrafski tereni, katere izločuje stratigrafija značilna za;
a) kontinentalni fragmenti z terigenimi sedimenti in morebitno kristalinično podlago
b) oceanski fragmenti z litologijami značilnimi za oceansko skorjo in včasih z
sedimentarnimi zaporedji, ki kažejo prehod iz globokovodnih zaporedij v zaporedja
kontinentalnega roba
c) fragmenti otočnih lokov z globočninanmi in predorninami ter vulkanogenimi sedimenti
2 razkosani (disrupted) tereni, ki vsebujejo heterogeno združbo fliša, serpentinita,
plitvovodnih apnencev in
grauvak ter občasno ekzotične bloke modrih skrilavcev. Vsaj delno naj bi ti tereni bili
združbe subdukcijske
cone
3 metamorfni tereni v katerih je metamorfoza uničila prvotno stratigrafijo.
4 sestavljeni (composite) tereni, katere sestavljata vsaj dva raznolika terena, ki sta se zlepila
pred akrecijo z
kontinentom
Čas akrecije nam razkrivajo mlajši geološki procesi:
a) podedovani (successor) bazeni in prekrivajoča zaporedja (over-lap sequences); sedimenti
se odlagajo preko meja zlepljenih terenov
b) izvorno-provenenčno puščanje (provenance liking); pojavljanje sedimentov na nekem
terenu, katerih izvorno področje je sosednji teren
c) plutonski šivi (pluton stitching); ``zašitje`` dveh sosednjih terenov z vdori mlajših
magmatskih kamnin
-Najbolje raziskano območje, ki ga sestavljajo tereni, so severnoameriške Kordiljere. Tukaj
tereni tvorijo območje široko povprečno 500 km in sestavljajo okoli 30% kontinenta.
-Starost posameznih terenov je od predkambrija do jure.
-Prilepljani so na severnoameriški kontinent od triasa naprej, ko se je na zahodni obali začela
subdukcija.
-večino terenov omejujejo prelomi ob katerih je med in po prileplanju prišlo do velikih
lateralnih premikov in deformacij. Lep primer je Cache teren (oznaka Ch), ki je prtgan in
lateralno premaknjen ob vzmičnem prelomu. Ta proces se še vedno dogaja (prelom San
Andreas).
Primer terena Wrangellia (ime po pogorju Wrangell na Aljaski - temno siva polja):
Sestavlja ga značilno zaporedje kamnin:
zgornje paleozoiska združba otočnega loka nad katero so odloženi subaerski lavini tokovi in
nato triasni karbonati.
Zaradi značilne geološke zgradbe je bilo prepoznanih več fragmentov nekoč verjetno
enotnega terena.
Danes se pojavljajo v prekinjenih, do 200km širokih pasovih v dolžini skoraj 24° zemeljske
širine.
Palemagnetne raziskave pa kažejo, da je bilo prvotno razširjanje samo 4° zemeljske širine,
kar kaže na veliko poakrecijsko tektonsko razbitje tega terena.
Ob nastanku se naj bi Wrangellia nahajala na 10° zemeljske širine v tropskem pasu (na kar
kažejo tudi karbonati).
Predvidena geološka zgodovina Wragnellije:
- nastala na območju zahodnega Pacifika (na območju današnje Nove Gvineje)
- prepotovala Pacifiški ocean
- bila prilepljena (verjetno v Juri) kot enoten teren na zahodno obalo severnoameriškega
kontinenta
- bila razkosana in premaknjena ob vzmičnih prelomih na današnje lokacije
Eksotični tereni naj bi torej nastali iz materiala kontinentov, oceanov in otočnih lokov, ki jih
je prineslo preko oceanske skorje in so bili nato v conah subdukcije narinjeni na kratone.
Današnji primeri ``potencialnih`` eksotičnih terenov so mnogoštevilni grebeni, dvigi in
platoji, ki sestavljajo okoli 10% oceanskega dna.
Ta topografsko dvignjena območja niso v nobeni povezavi z trenutnimi aktivnimi robovi
plošč in predstavljajo opustele otočne loke, potopljene mikrokontinente, velike akumulacije
vulkanskih kamnin in dvignjene predele oceanske skorje.
Nekateri od teh podmorskih platojev imajo do 3x odebeljeno skorjo (od oceanske) ali pa
karakteristike kontinentalne skorje (granitno jedro). Prej kot slej bodo te oblike prispele do
con subdukcije.
Povečan vzgon teh platojev lahko prepreči subdukcijo ali vsaj močno vpliva na obliko
Benioff-ove cone in posledično na tektonske in magmatke procese, ki spremljajo subdukcijo.
Trenutno na našem planetu ni primera, kjer bi bil v subdukcijo vpleten podmorski plato z
kontinentalnimi lastnostmi.
Vendar pa imamo ob zahodni južnoameriški obali več oceanskih grebenov, ki se zaletajo
poševno glede na smer subdukcije.
V kontinentalnem zaledju teh območij trenutno nimamo vulkanske aktivnosti. Ta odsotnost
je povezana s položno cono subdukcije (ugotovljena na podlagi potresnih žarišč), ki je
posledica večjega vzgona oceanskih grebenov.
Primer nastanka eksotičnih terenov naj bi bili oceanski platoji v Beringerjevem morju.
Ti naj bi pripotovali iz juga do cone subdukcije, ki danes ne obstaja več (pozni mezocoik). Z
svojim prispetjem naj bi zaklenili obstoječo subdukcijsko cono in nov oceanski jarek se naj
bi formiral južneje od teh predelov (zgodnji terciar).
Podoben proces naj bi povzročil nastanek tudi preostalih predvidenih terenov.
Druga možnost je klasičen model obdukcije, kjer se kontinentu približuje nepravilno
oblikovan kontinent.
Medtem ko štrlina (x) doseže jarek in se upira subdukciji, se subdukcija nadaljuje na uboklih
delih podrivajoče plošče (y,z). Pri tem sprednji rob zgornje plošče služi kot klin, ki razdvoji
prihajajočo ploščo in pride do obdukcije zgornjega dela te plošče na bližnji kontinent.
Ker se radvojitev nadaljuje navzdol v notranjost plošče, lahko olupi celotno skorjo.
Nadaljne vzmične deformacije so verjetno povezane z poševno konvergenco plošč.
Karta starih in potencialnih eksotičnih terenov, ki so bili ali še bodo prilepljeni na velike
kontinente. Pred tem naj bi prepotovali tudi zelo velike razdalje. Velik del terenov v AlpskoHimalajski verigi naj bi predstavljajo dele Gondvane, ki so prepotovali veliko pot preko
Tetide in bili prilepjeni na Lavrazijo (koncept Paleo-Neo Tetide in Kimerijske orogeneze....še
pride v prihodnje). Prav tako naj bil predvideni tereni v Kordiljerah in Andih prepotovali
Pacifik. Izvor teh terenov naj bi bil vzhodni del Gondvane (poznan tudi pod imenom
Pacifika)
4.2.4.2. Nastanek severnoameriških Kordiljer
- globoka struktura Kordiljer v Kanadi kaže tanko skorjo pod kordiljerami (tektonska erozija
plašča).
- hitrejše spremembe so le ob pomembnejših prelomih med tereni
- ločijo dve veliki skupini terenov (=supertereni), ki naj bi se zlepili ob enkratnih kolizijskih
dogotkih:
- INTERMONTANE (kolizija v srednji juri)
- INSULAR
(kolizija v pozni kredi, prilepila sta se dva otočna loka: Wrangelia in Alexander)
- med nima je veliki Obalni batolit
v triasu se začnejo na zahodnem delu Severne Amerike kompresijske razmere, ki so
neposredno povezane z razpadom Pangeje in začetkom odpiranja Atlantika.
- zahodna obala severnoameriškega kontinenta se spremeni v kompleksno subdukcijsko
cono, saj toneča oceanska skorja nosi s seboj fragmente kontinentov, otočne loke in oceanske
platoje.
- območje kordiljer v triasu razdelimo v (a) zahodni pas z vulkanskimi in siliciklastičnimi
kamninami ter (b) vzhodni pas s plitvovodnimi peščenjaki in apnenci. Koncem triasa pride
do precejšnega umika obale proti zahodu.
Sonomska orogeneza
Koncem triasa in začetku jure pride do kolizije otočnega loka oz. Intramontane superterena z
zahodnim robom severnoameriškega kontinenta: ta dogodek je znan pod imenom Sonomanska orogeneza, (katere višek v Kanadi je v srednji juri).
- zaradi kolizije se severnoameriški kontinet razširi za 300 km.
Sevierska orogeneza
druga tektonska faza je znan koz Sevier-ska orogeneza. Glavno tektonsko dogajanje se je
preselilo vzhodno od današnje Sierre Nevade. Pri tem je prišlo do deformacij plitvovodnih
karbonatov in siliciklastiov, ki so se odlagali od srednje jure do zgodnjega kenozoika.
- med to orogenezo so bili sedimenti odrezani od spodaj ležečih predkambrijskih kamnin.
- pri tem so se formirali številni poševni narivi.
- skrček zaradi narivanja je ocenjen na približno 100km.
- pojem Sevierska orogeneza se uporablja predvsem v zveznih državah Nevada in Utah,
vendar pa se tip Sevierskih deformacij (Sevier-type deformation) pojavlja tudi severneje v
Montani ter kanadskih zveznih državah Britanska Kolumbija in Alberta (slika spodaj desno),
kjer jih povezujejo z kolizijo Insular superterena.
- v teh severnih predlih so gorski grebeni povečini posledica narivanja Paleozoijskih kamnin
proti vzhodu.
- narivi v globjih delih postanejo bolj položni in se združujejo ob glavni narivni ploskvi
(detacment plane).
Laramijska orogeneza
proti koncu krede se na skrajnem zahodnem robu severnoameriškega kontineta preneha
magmatska dejavnost.
- kompresijske razmere se prenehajo na območju šelfa in se preselijo na vzhod v notranjost
kontinenta na območje kratona.
- ta faza povečane tektonske dejavnosti na vzhodu se imenuje Laramijska orogeneza.
-Laramijsko orogenezo označujejo strmi reverzni prelomi in narivi, predvsem pa gubanje
(antiklinale, dome, monoklinale, bazeni)
- na območju te orogeneze imamo danes Skalno gorovje zveznih držav New Mexico,
Colorado in Wyoming.
Predgorski bazen
podobno kot v Andih tudi v severnoameriških Kordiljerah dobimo izredno dolg in širok
predgorski (forland) bazen.
- največji obsek doseže v kredi
- na zahodu ga omejujejo večinoma narivni-nagubani pasovi (nastajajoče gorovje) na vzhodu
pa kraton.
- posledično zahodni del bazena označujejo terigeni klastiti z premogi, medtem ko v
vzhodnem delu dobimo morske klastite in karbonate.
- predgorski bazen daje pomembna nahajališča nafte, plina in premogov.
Kenocojske deformacije
V začetku kenocoijka imamo še vedno intenzivno orogeno dejavnost in enotno subdukcijsko
cono ob zahodni obali.
- obstajajo že zasnove današnje gorske porazdelitve
- kasneje, tokom kenocoika postane slika bolj komplicirana
- tri glavni procesi oznacujejo pozni kenozoik (predvsem od Miocena naprej):
a) ekstenzija in pogrezanje (Basin and Range)
b) dvigovanje in erozija (Skalno gorovje)
c) subdukcija srednjepacifiškega oceanskega hrbta po severnoameriški kontinent in nastanek
preloma San Andreas
Basin and Range provinca
Basin and Range provinco sestavljajo grebeni in vmesni bazeni. Nahaja se med Nevado in
Utahom ter se nadaljuje v centralno Meksiko.
Nastala je z raztezanjem kontinentalne skorje.
Razvoj Basin in Range province:
1 v mezozoiku se je ozemlje province izbočilo (up-arched)
2 v miocenu so se ti dvignjeni deli pogreznili med velikimi normalnimi prelomi.
3 Relativno dvignjeni oz. (bolje rečeno) manj spuščeni tektonski bloki so tvorili grebene.
Hkrati so bili izvorna področja sedimenta, ki je zapolnjeval bazene nad bolj spuščenimi bloki
4 natezna tektonika je odprla poti magmam. Tako je na zahodnem delu province prišlo do
številni izlivov magme (pogosti so lavini tokovi). Hkrati na vzhodnem delu dobimo
predvsem vulkanski pepel in plovec
5 sledilo je obdobje intenzivne erozije in zapolnjevanja bazenov z debelozrnatimi sedimenti.
Pogoste so ojezeritve in evaporiti povezani z izsušitvijo jezer (slika spodaj).
Z detailnim preučevanjem Basin in Range province je Wernicke izdelal model riftinga s
preprostim strigom (več o tem v predavanju o pasivnih kontinentalnih robovih). S tem
modelom je mogoče razložiti razgaljenje metamorfnega jedra. Ena od značilnosti province je
namreč tudi dolg in relativno ozek pas regionalno metamorfoziranih kamnin (spodaj desno:
izdanki metamorfnih kamnin, spodaj levo: wernickov model, ki sta ga deloma modificirala
Lister in Davis, 1989).
Možni vzroki za nastanek ekstenzije:
- normalni prelomi so posledica prilagoditve skorje na spremembo tektonskih procesov na
zahodni obali kontinenta; iz subdukcije pred miocenom v današnji poševni strig.
- je posledica dviga skorje na območju z ostanki oceanske skorje, ki je bila prinešena pod
Basin and Range provinco s predmiocensko subdukcijo. Ko se je subdukcija prenehala, je iz
dela oceanske skorje nastala delno raztoplena masa s povečanim vzgonom. Ta je pritisnila
navzgor na kontinentalno skorjo in tako povzročila dvig in vdore magem ob prelomih in
razpokah
- ekstenzija je posledica konvekcijskih tokov pod kontinentalno skorjo podobnih tistim, ki
povzročijo razpad kontinentov.
dvigovanje in erozija
Del Kordiljer je že nekaj časa podvržen trem, med seboj povezanim geološkim procesom:
- erozija (posledica katere so zelo debeli neogenski terigeni sedimenti vzhodno od Kordiljer)
- razbremenitev skorje
- izostatični dvig
Vsi tri procesi pa so posledica, oz. mehanizem tanjšanja anomalno debele skorje na območju
Kordiljer.
S temi procesi je povezana spektakularna oblikovanost površja Skalnega gorovja in
Koloradskega platoja (Grand Canyon)
Ostale enote Kordiljerskega orogenega pasu
Kolumbijski plato in vulkanizem v gorovju Cascades:
Kolumbijski plato (ime po reki Kolumbija) se nahaja v NW USA. V razliki od Koloradskega
platoja, ki ga sestavljajo sedimentne kamnine je Kolumbijski plato naredila vulkanska
dejavnost.
- V miocenu (cca.15Ma) je približno ob današnji meji me zveznima državama Washington in
Idaho prišlo do velikih izrivov MORB bazaltov. Pri tem so bazaltne lave pokrile območje
veliko ~500.000km2 (podobna veliost kot Dekanski trapi v Indiji).
- Zahodno od Kolumbijskega platoja pa leži pas, ki je prav tako bil podvržen intenzivni
vulkanski dejavnosti, le da so bile na tem območju lave bolj viskozne. Z izlivi teh lav je
nastalo pogorje Cascades.
- Vulkanska dejavnost je povezana z subdukcijo majhne Juan de Fuca plošče)
- Vulkanizem na območju pogorja Cascades se je začel pred 4Ma in traja še danes (izbruh
Sv. Helene leta 1984). Nedavno so močneje izbruhnili še Mt. Lassen (l.1915), Mt. Rainer
(pred 2000 leti) in `` bivša`` Mt. Mazana (pred 6000 leti)
Sierra Nevada-Nevadska orogeneza
Južno od pogorja Cascades se nahaja Sierra Nevada, ki je nastala z Nevadsko orogenezo
(gubanje in magmatski vdori). V kenocoijku je bil sedimentni pokrov večinoma erodiran in s
tem je bile razgaljeno granitno jedro gorovja. Glavni dvig Sierre Nevade se je zgodil v
pliocenu in pleistocenu.
Skozi mezocoik opazujemo postopen prenos deformacij iz zahoda vse bolj proti vzhodu (že
na rob kratona).
Ta proces je znan pod imenom Nevadska orogeneza.
Poleg deformacij sedimentov to obdobje označujejo velike količine magem, ki so
neprenehoma vdirale v višje kamnine. Tako so nastali veliki jursko-kredni granitni batoliti
(Sierra Nevada; slika spodaj, Idaho in Coastal Range).
Kalifornijski polotok
Sprememba tektonskega režima na zahodni obali:
- pred 30Ma se je na celotni zahodni obali kontinenta vršila subdukcija t.i. Farallon oceanske
plošče (velika plošča ob obali obeh amerik).
- v večjem delu kenozoika je bilo porabljanje Farallon plošče ob subdukcije hitrejše, kot pa je
ta nastajala ob vzhodnopacifiškem oceanskem hrbtu.
- tako je pred 29Ma kontinent dosegel in nato ``povozil`` oceanski hrbet.
- Farallonska plošča se je razdelila na Juan de Fuca (N) in Cocos (S) ploščo. V centralnem
delu pa je severnoameriški kontinent prišel v neposreden stik s Pacifiško ploščo, ki je
potovala proti severo zahodu
- pri tem je bil od kontinenta odtrgan Kalifornijski polotok, ki danes skupaj z pacifiško
ploščo potuje proti severu.
4.2.5. Srednja Amerika
Srednja Amerika je nastala z podaljševanjem severnoameriškega kontinenta zaradi izredno
močne vulkanske dejavnosti in orogenetskih procesov ob coni subdukcije (od spodnje krede
naprej).
- Naravna morska povezava med Mehiškim zalivom in Pacifikom je bila dokončno
prekinjena v Miocenu.
- Prekinitev morske povezave je sprožila zalivski tok, ki danes (poleg globalnega segrevanja)
omogoča Norveškim ribičem, da mirno izplujejo iz svojih nezaledenelih pristanišč
(Norveška in Greenlandija sta na isti geografski širini)
4.2.6. Geologija celotne Andske verige
Tektonska in geološka zgradba Andov je preprostejša, kot v severnoameriških Kordiljerah.
Vendar pa se vdolž te izredno dolge gorske verige kljub vsemu precej spreminja. Poleg tega
so tudi v Andih na severu in skrajnem jugu že prepoznali več eksotičnih terenov.
Na podlagi prisotnosti vulkanske dejavnosti, stika litosferskih plošč in prisotnosti eksotičnih
terenov se Andi delijo na 5 con:
1 cona obsega območje Kolumbije, Ekvadorja in severnega Peruja. Je vulkansko aktivna in
ima kompleksno geološko zgodovino.
- Tukaj so prepoznali več eksotičnih terenov. Tako je kontinentalni rob v Kolumbiji je
sestavljen iz prilepljenih eksotičnih terenov. Ti večinoma kažejo lastnosti otočnih lokov ali
oceanske skorje (ofioliti) in so pozno paleozoijske do zgodnje kenozoijske starosti. Med
tereni so pogoste cone z modrimi skrilavci in eklogiti (odtrgljajči subdukcijske cone). Proti
jugu postanejo tereni bolj redki.
- Cona subdukcije je pravokotna na obalo in kot tonjenja strm. Takšno stanje vlada na tem
delu Andov že 25Ma.
- Plutonizem kaže migracijo proti zahodu (že v mezocoiku in predvsem kenocoiku), kar naj
bi bila sprememba kota konvergence
2 cona obsega območje Peruja in severne Bolivije (nastanek in lastnosti območja je opisan na
začetku tega sklopa predavanj; vzhodna in zahodna veriga, altiplano, ...)
3 cona obsega centralne Ande. Zgrajena je zelo podobno, kot perujski Andi, le da je prisotna
intenzivna vulkanska dejavnost (kot pogrezanja oceanske skorje je dokaj strm).
- v tej coni je v poznem kenocoiku prišlo do prečejšnega krčenja prostora (do 100km), kar se
kaže predvsem z narivi v subandski coni.
4 cono v severnem Čilu označuje položen kot subdukcije, odsotnost vulkanov in tektonske
deformacije po celotni širini orogena (podobno kot 2 cona).
- v obdobju 27 do 6 Ma se je magmatski lok selil proti vzhodu. Pri tem so magmatski vdori
bili vse redkejši, magme pa vse bolj kisle (na koncu samo še rioliti). To je posledica postopno
vse bolj položnega kota subdukcije.
- oceanski jarek ima zelo malo sedimentov, kar je posledica (a) aridnosti tega območja ali (b)
strganja sedimentov in tudi kontinentalne skorje s pogrezajočo oceansko skorjo
5 cona v Juznem delu Čila. Na tem delu se združi kontinentalni rob z Čilskih hrbtom, ki
ločuje Nasca in Antartiško pločo.
- vulkanska dejavnost je precejšna (kot subdukcije strm)
- Čilski hrbet se začenja subducirat v predločno območje (najlepšimodern tovrsten primer). S
tem je povezano prileplanje t.i. Taitao ofiolita na kontinentalni rob, ki traja zadnje 3-4Ma.
- trojni stik plošč zadnjih 15-20Ma potuje proti severu (hitrost konvergence na N je 9cm/leto
na S pa 2 cm/leto). To naj bi bilo povezano z razpadom Farallon plošče v Cocos in Nasca
ploščo.
- prepoznanih je bilo nekaj eksotičnih terenov, ki jih sestavljajo (ultra)mafične oceanske
kamnine, platformski karbonati z fuzulinidami in fliši ter pelagični roženci.
Oblika Andov
V Boliviji Andi tvorijo precejšen zavoj, katerega nastanek ni povsem jasen. Obstaja več idej:
-lahko da je prišlo do upogibanja kontinenta
-lahko, da Južna Amerika že od zmeraj takšna
-lahko, da je nastal ob trojnem razkrižju pri riftingu nad vročo točko
-lahko, da je posledica levega vzmika s premikom okoli 180km. Pri tem naj bi bistveno vlogo
odigral velik brazilski ščit, ki je bolj trden ko pa preostali (južni) del kontinenta
4.2.7. Ekonomski pomen orogenov kontinentalnih robov
Kordiljere
V kordiljerah ločimo štiri vrste rudišč vezane na različna obdobja razvoja:
1 Rudišča nastala ob akreciji ekzotičnih terenov (zgodnja jura - pozna kreda):
- vezana na eksotične terene; Cu-FeS2 v ofiolitih in polimetalna (z Au!) Kuroko v vulkanitih
otočnih lokov
- vezana na mezozoijski plutonizem; skarni in magnetiti v karbonatih, porfirska Cu v
povezavi z Ca-alkalnih intruzijah, U v triasno jurskih kontinentalnih peščenjakih-izvor U je
ščit
2 Rudišča nastala med hitro subsidenco položno toneče skorje (pozna kreda - zgodnji
terciar):
- zaradi položnega kota pogrezanja se pojavljajo na širokem območju, predvsem vzhodnih
Kordiljer; porfirska Cu v platformskih karbonatih, žilna rudišča Pb-Zn-Ag, Ag-Au, U, W.
3 Rudišča povezana z migracijo magmatskega loka proti jugozahodu (srednji terciar):
- po prekinitvi magmatske dejavnosti med 55 do 40Ma se Ca-alkaličen magmatizem spet
pojavi in potuje proti zahodu zaradi vse bolj strmega kota pogrezanja; porfirska Cu in Mo
(ogromno rudišče Bingham), žilna rudišča z dragocenimi kovinami, Fe-skarni
4 Rudišča nastala ob pojemanju vulkanskega loka (pozni terciar-kvartar):
- ekstenzijsko tektoniko v Basin and Range provinci spremlja bazaltni in bazaltno-riolitni
vulkanizem; žilna rudišča Au, Ag, dragocene kovine v Pb-Zn, Sb, Hg rudiščih. Hg se odlaga
še danes v termalnih izvirih
-nafta, plin in premog v predgorskem bazenu
Andi
Rudišča kovin so povezana z Ca-alkalnim magmatizmom (granitni batoliti in andenzitneriolitne lave.
Vrsta rudišč se spreminja od globine do Benioff-ove cone pod njimi. Tako v centralnih
Andih dobimo od obale proti notranjosti sledeča rudišča:
- kontaktno-metasomatska Fe > žilna Cu-Ag, Ag > Manto-tip Cu > plastnata Mn > brečaste
`pipe` z Cu > porfirska Cu-Mo, žilna in kontaktno-metasomatska Cu-Pb-Zn-Au >
vulkanogena Fe > žilna Sn-W,Sn-Ag > porfirska Sn
- magmagenska rudišča se pojavljajo v pasovih od W proti E: Fe > Cu-(Au-Mo) > Cu-Pb-ZnAg > Sn-(W-Ag-Bi).
V Andih so zelo pomembne zaloge Cu v velikih in številnih porfirskih Cu rudiščih.
4.3. Orogeni kontinentalne kolizije - HIMALAJA
Osnovne značilnosti kontinentalne kolizije
Geologija Himalaje
Nastanek Himalaje
Ekonomski pomen
4.3.1. Osnovne značilnosti kontinentalne kolizije
Pri porabljanju oceanske skorje, prej ko slej pride do stika dveh kontinentalnih skorij, ki jih
je prej ta razdruževala. Velik vzgon kontinentalnih plošč prepreči njihovo subdukcijo. Pri
tem pride do kolizije kontinentov in zaradi nadaljnega krčenja prostora do nastanka gorstev.
Ploskev, kjer se nahaja mesto kolizije je znano pod imenom sutura, oz. suturna cona.
V suturni coni se lahko ohranijo deli oceanske skorje, ki je pred tem ločevala kontinente.
Znani so pod imenom ofioliti.
Zelo verjetno Himalaja predstavlja danes najbolj preprost primer kolizije dveh kontinentov.
Zato je razumevanje nastanka tega gorstva pomembno za razumevanje ostalih, bolj
kompleksnih (Alpe) in/ali starih gorstev (Apalači, Kaledonidi, Variskidi, Uralidi).
Nastanek Himalaje je že dolgo buril znanstvenike. Narejenih je bilo več modelov, ki so
predstavljeni na spodnji sliki
A geologija površja in nomenklatura
B orogenski pas je simetričen okrog suture; oba kontinenta sta enakomerno podvržena
deformacijam.
C plastična deformacija pod tetidinimi sedimenti; sutura med kontinentoma je pod tetidinimi
sedimenti, le ti pa so nagubani in narinjeni
D reaktivacija podlage; predvideva odebelitev azijske skorje z narivnimi deformacijami v
zgornjem delu in duktilnimi v spodnjem delu z vmesno cono migmatitov.
E večkratna kolizija manjših blokov; model narejen na podlagi večkratnega pojavljanja
ofiolitov (najmlajši na jugu).
F podrivanje (underplating); odebelitev skorje na celotni širini orogena z luščenjem zgornje
skorje od plašča.
G omejeno podrivanje (limited underplating); podrivanje in odebelitev skorje z narivanjem le
na jugu.
Glavni problem pri podrivanju predstavlja velik vzgon kontinentalne skorje.
Delno podrivanje verjetno nastane:
- v primeru, ko se zgornja litosfera razdvoji na togo/duktilni meji (Moho)
- začetno podrivanje povzroči tonjenje spodnje skorje in odebelitve cone kolizije.
- v podrivajoči skorji pride do spremembe mineralne faze, kjer se granuliti spremenijo v
gostejše eklogite.
- tako nastali eklogiti povečajo težo spodnje skorje, kar omogoči nadaljno podrivanje
- vendar pa je podrivanje omejeno na ozko cono in se relativno hitro zaključi
4.3.2. Geologija Himalaje
Himalaja je 250 do 350 km široko in okoli 3000 km dolgo gorstvo.
Vsebuje nize litoloških in tektonskih enot, ki se raztezajo vzporedno z gorstvom in ohranjajo
enake značilnosti tudi na zelo velike razdalje.
Geologija Himalaja priča o predhodnem obstoju oceanske litosfere (ofioliti), pasivnih
kontinentalnih robov, otočnih lokov in Andskem-tipu batolitov.
Gorstvo se še vedno dviga 0,5 do 4mm/leto
- Himalajsko gorstvo je podvrženo zelo hitri eroziji
- Posledično v predgorskem bazenu (rek Ind in Ganges) dobimo zelo debele nanose
terigenih sedimentov
- Subhimalajsko cono sestavljajo predvsem debeli miocenski Siwalik molasni konglomerati ,
ki se razširjajo proti jugu v Gangin (predgorski) bazen
- Na jugu jih omejuje glavni čelni nariv
- Na severu so omejeni z glavnim mejnim narivom
- Spodnja (Lower) oziroma Manjša (Lesser) Himalaja dosega nadmorske višine 1500 do
3000 m.
- Narinjena je na subhimalajsko cono ob glavnem mejnem narivu.
- Nariv je še vedno aktiven in potresna žarišča kažejo, da dokaj položno vpada proti severu
- Sestavljajo jo predvsem predkambrijski do mezocoijski nizko metamorfozirani sedimenti.
Navzgor manjšo Himalajo omejuje glavni centralni nariv
- Višja (Higher, Greater) Himalaja dosega nadmorske višine nad 8000m.
- Sestavljajo jo predvsem kristalinična podlaga s predkambrijskimi gnajsi in mezocoijski
sedimenti tetidiniga nastanka, ki so nastajali na N pasivnem robu Indije (Tetidina Himalaja).
Mejo med obemi tvori t.i. STD–Southern Tibetan Detachment (normalni prelom).
- Narivanje ob glavnem centralnem narivu je bilo več kot 100km.
- V tej enoti so pogosti miocenski graniti, ki so nastali z nataljevanjem spodnje plošče.
- v paleogenu je bilo na tetidine sedimente narinjenih več velikih ofiolitnih lusk
Indus-Zangbo sutura je glavna meja med predkambrijsko Indijsko ploščo in mlajšo
(mezocoijsko-kenocoijsko) Trans-Himalajo na severu.
- Sutura je strmo vpadajoča narivna cona
- vsebuje tetidine ofiolite, modre skrilavce in granulite
- ofioliti so lateralno pogosto prekinjeni in zamenjujejo jih sedimenti tipični za predločno
okolje.
- vse kamnine južno od suture so bile del indijskega kontinenta
Trans-Himalaja se nahaj severno od Indus-Zangbo suture
- v vzhodno-centralnem delu gorstva paleocoijsko-mezocoijski sedimenti južnotibetske
plošče vsebujejo vdore kredno-eocenskega Trans-Himalajskega granitnega batolita. Ta je
nastal v Andskem tipu kontinentalnega roba, ko se je oceanska skorja Tetide podrivala pod
Azijsko ploščo.
v zahodnem delu gorstva pa v Trans-Himalaji dobimo ostanke otočnega loka.
- otočni lok se imenuje Kohistansko – Ladaški lok (Kohistan-Ladack Arc)
- nastal je v Tetidi v srednji Kredi in bil stisnjen med Indijo in Azijo pred 80 do 100Ma.
- sestavljajo ga kristalinične kamnine ločnega jedra (Chilas kompleks), predornine
(vulkaniti, meta-vulkanski amfiboliti) in večinoma vulkanogeni sedimenti.
- tudi kamnine tega loka vsebujejo vdore granitov značilne za Andski tip orogena.
- na severu ga od Karakoramskega batolita loči manjša sutura (imenovana BangongNujiang).
- nadaljna sutura v W-E smeri (znana tudi pod imenom Kokoxili sutura) loči južno (Lhasa
teren) in severno (Qiangtang teren) Tibetsko ploščo
Globoka struktura Himalaje
Prečno na Himalajo ločimo tri osnovne tipe tektonskih deformacij:
- Severni del Indijskega kratona je podvržen natezanju, ki je posledica upogibanja kratona
pod Himalajo. Nastajajo normalni prelomi, ki se raztezajo v smeri E-W
- Pod Manjšo Himalajo se dogaja narivanje. Narivne ploskve položno vpadajo proti severu.
- Narivanje pod Manjšo Himalajo verjetno tvori prostor potreben za natezne razmere v Višji
in Trans-Himalaji, kjer so pogosti normalni prelomi v N-S smeri. Te tektonski procesi so
verjetno povezani s povečano obremenitvijo litosfere
Še severneje na območju Tibeta pa prevladuje vzmična tektonika ob kateri so ogromni
tektonski bloki iztiskani proti vzhodu.
Vsi glavni narivi južno od suture se v globini združujejo na enotni ploskvi imenovani Glavni
Himalajski nariv (MHT-Main Himalaya Thrust)
Bouguer-jeve anomalije kažejo negativen porast severno od Indije, kar kaže na odebelitev
kontinentalne skorje
Seizmične raziskave čez Himalajo in Tibet pa razkrivajo zelo nepravilno oblikovano Mohodiskontinuiteto:
- skorja pod Indijo je debela do 35km in se odebeli do 55km pod Himalajo in do 70km pod
Tibetom.
- Moho je večkrat vertikalno premaknjen (verjetno vzmični prelomi) ali pa podvojen
(verjetno narivanja, oz. podrivanja)
- nepravilen Moho kaže, da je odebelitev skorje posledica kompleksnega narivanja znotraj
skorje in tudi plašča
Seizmične tomografske raziskave plašča pod Indijo razkrivajo tri območja z anomalnimi
seizmičnimi hitrostmi.
Ta območja naj bi prestavljala odtrgane in pogreznjene kose oceanske litosfere.
4.3.3. Nastanek Himalaje
-Himalaja je posledica Kolizije med Azijo in Indijo, ki je prepotovala dolgo pot iz juga
(dokazano na podlagi magnetnih anomalij). Pri tem je bila oceanska skorja Tetide
subducirana.
-Začetek kolizije je pred 50Ma (eocen). V tem času se v suturni coni se preneha morska in
začne terigena sedimentacija.
- Sprememba v magmatizmu (iz I-tipa Trans-Himalajskega batolita v S-tip anatetičnih
granitov in migmatitov v Lhasa terenu)
- Začetek glavnih deformacij (narivanj proti jugu) v sedimentih Lhasa terena in suturne cone.
- Vsa oceanska litosfera je bila uničena do 45Ma in pred 36Ma se potovanje Indije občutno
upočasni (iz preko 100 na 50mm/leto)
Nastanek širšega območja Himalaje
Nastanek širšega območja Himalaje (Himalaja in Tibet) je bolj kompleksen:
Zgodba gorstva se začne že prej (v srednji juri), ko se pred 140Ma na Azijo prilepi, oz.
privari severni Tibet.
- To povzroči formiranje nove cone subdukcije južno od tega mikrokontinenta (eksotičnega
terena)
- Nadaljna subdukcija oceanske skorje pripelje še en mikrokontinet in ga pred 100Ma
(srednja kreda) privari na prejšnega. Ta mikrokontinet danes tvori južni Tibet.
- Cona subdukcije se ponovno preseli na južno obrobje `narastle` Azije. Tvori se tudi otočni
lok (Kohistansko-Ladaški) v oceanu (Neotetidi) med Azijo in Indijo.
- Pred 80Ma (zgornja kreda) se otočni lok privari na azijski kontinent (na W današnje
Himalaje)
- Z nadaljnim zapiranjem oceana pride končno do kolizije Indije in Azije, tvorjenja suture in
nato narivanj proti jugu.
S tremi mlajšimi conami subdukcije lahko razložimo tri plaščna telesa z anomalnimi
seizmičnimi hitrostmi, ki se pojavljajo pod zahodno Indijo in Pakistanom. Nastala naj bi ob
otrganju oceanske litosfere, ki sledi privarjenju dveh kontinentov.
Ta dogodek je znam kot ``odlom ali ločitev plošče`` (Slab Detachment). Ponavadi se začne
na enemu koncu pogreznjene plošče in se nato postopoma razširja vzdolž cone subdukcije
(kot bi trgal list papirja). Ponavadi močno vpliva na procese ob koliziji (potopitev predgorske
izbokline na podrivajoči plošči in dvig narivajoče plošče, pojavljanje vulkanizma) in celo na
celotni tektonski okvir (spremembe natezno-tlačnih razmer)
4.3.4. Tektonika vtiskanja (Indentation tectonics)
-Klasičen model kolizije predvideva, da se po obdobju krčenja skorje približevanje plošč
ustavi. Nadaljno premikanje litosfere nato povzroči nastanek nove cone subdukcije.
-Vendar pa se v primeru Indije to (še) ni zgodilo. Indija se še vedno premika proti severu s
približno 45mm/leto in se je že vtisnila v Azijo za vsaj 2000km. Posledično je območje
Himalaje še vedno zelo seizmično aktivno (narivanje).
-Cona tektonskih deformacij se nadaljuje proti severu. Vzmična tektonika prevladuje v pasu
1500km severneje od Himalaje in se nadaljuje na vzhod v Indokino.
-Še severneje pa prevladuje cona ekstenzije (Od Bajkala do Kitajskega morja)
Za razlaganje teh deformacij so bile narejene matematične analogije, kjer so izračunali
deformacije, oziroma linije porušitve (α-desni vzmiki, β- levi vzmiki) v plastičnem mediju v
katerega se vtiska trdno klado. Pri tem so spreminjali obliko klade in kot vtiskanja. Če to
prenesemo na tektoniko velikih meril dobimo vtiskanje, iztiskanje in tektonske pobege.
V primeru, ko je bila širina plastičnega medija omejena, se v njegovih zunanjih delih pojavi
ekstenzija, kar naj bi bila analogija za opazovane natezne razmere v območju med Bajkalom
in Kitajskim morjem
Izdelani so bile tudi mehanske analogije (Tapponier et al., 1982), kjer so v blok laminiranega
plastelina (velik je bil 300x300mm) s konstantno hitrostjo vtiskali 50mm široko trdno klado.
Pri tem se je prvi poiskus, kjer je bil plastelin vpet z vseh smeri, končal precej klavrno. Nato
so eno stranico sprostili in deformacije so bile zelo podobne današnjim tektonskim
deformacijam, ki jih opazujem v Tibetu in Indokini, kjer prevladujejo levo zmični prelomi.
Najprej je prišlo do nastanka prvega ``preloma`` (F1) ob katerem se je iztisnil in rotiral blok
1.
Po rotaciji bloka 1 za 25° se je začel formirati drugi ``prelom`` (F2). Izstiskanje bloka 2 je
spremljala nadaljna rotacija bloka 1 (do končnih 40°) in nastanka številnih pull-apart
``bazenov`` ter praznine med blokom 1 in klado.
Neposredne analogije z območjem severno od Himalaje naj bi bile:
-V centralni Kitajski so levi premiki precej večji od desnih
- Pull-apart ``bazeni`` ob levozmičnih ``prelomih`` naj bi odgovarjali nateznim razmeram v
Bajkalu, Mongoliji in Shansi-ju.
- Altyn Tagh prelom naj bi odgovarjal ``prelomu`` F2
- Prelom Rdeče reke (Red River ) naj bi odgovarjal ``prelomu`` F1
Glavni problem mehanske analogije je neupoštevanje spremenljive debeline skorje. Zato so
izdelali kontinuum model (England, 1982; England & McKenzie, 1982). Ta model
predvideva plastične deformacije, ki so posledica odebeljene litosfere. Model ignorira
prelome, saj naj bi ti nastajali le v vrhnjem delu litosfere, medtem ko se naj bi večji del
litosfere obnašal duktilno.
Model temelji na izračunih, kjer tanko viskozno ploščo obremenimo s strani kot je prikazano
na levi sliki (a).
Izračuni kažejo deformacije, ki se razvijejo na plošči po določenih časovnih presledkih. Leva
slika prikazuje izračune, ki naj bi odgovarjali tektonskim razmeram severno od Himalaje po
a) 8Ma, b) 16Ma, c) 32 Ma in d) 40Ma od začetka kolizije. Pri tem so črna polja: kompresija,
vertikalno-horizontalne črte: predvsem kompresija z vzmiki, diagonalne črte: ekstenzija z
vzmiki, pikice: predvsem vzmiki z manjšo kompresijo (+) ali ekstenzijo (-).
Na desni sliki so današnje razmere, ki kažejo podobnosti z izračuni (leva slika;d).
Ekstenzijske razmere, ki jih opazujemo takoj severno od Himalajske glavne cone narivov, so
tako verjetno posledica strmljenja odebeljene skorje po lateralnem razširjanju. To razširjanje
se odraža tudi v vzmičnih prelomih Tibeta.
Vpliv Himalaje na klimo
-Več kot 2000 let so arabski trgovci pluli proti Indiji v poletnih mesecih, ker so takrat vetrovi
pihali proti vzhodu. Vračali so se v zimskih mesecih, ko so se vetrovi obrnili na zahod.
-Indijsko ime za te sezonske spremembe smeri vetra je mausim, iz katerega izvira naše
poimenovanje monsun.
-Monsunski vetrovi so neposredno povezani z kolizijo Evrazijske in Australsko-Indijske
plošče, saj visoko Himalajsko gorstvo spreminja normalni tok zahodnika, ki je značilen za te
geografske širine.
4.3.5. Ekonomski pomen Himalaje
V Himalaji je relativno malo rudišč v primerjavi s ena velikimi gorstvi (Andi, Kordiljere).
Kolizija kontinentov lahko pripelje skupaj minerealizacije, ki so se v času nastanka (pred
kolizijo) zgodile zelo narazen. Hkrati pa do nastanka rudišč pride tudi ob koliziji.
Tako rudišča najdemo v:
1 predmezocoijskih kamninah; - žilno rudišče Ba-Cu-Sb v 125km dolgi coni verjetno
kambrijskih limonitiziranih dolomitov Tetidine cone v centralni Himalaji. - Stratiformna PbZn rudišča v marmorjih, kvarcitih in gnaijsih (mineralizacija naj bi bila proterozoijske
starosti ali pa povezan s terciarnim metamorfizmom)
2 Karakoram; - v W karakoromu pri Chitralu (NW Pakistan) so scheelitne mineralizacije
vezane na določene plasti v kvarcitih in obogatitve Pb-Zn vezane na marmornate plasti z
vdori srednje terciarnih leukogranitnih plutonov. Mineralizacije naj bi bile paleozoijske
starosti. Na tem področju so pomembne še stibnitno-kremenove žile v paleozoijskih
skrilavcih in sulfatne soli z antimonom v brečiranih dolomitih. - Korundi in spineli visoke
kvalitete (žlahtni kamni) se pojavljajo v marborjih blizu 117 do 97Ma starem Hunza batolitu.
Med marmorji so vkjučki granatno-sljudnatih skrilavcev in gnajsov, katere sekajo pegmatiti
iz granitnih plutonov.
3 Kontinentalni šelf; na severnem delu Indijskega kontinenta (S od Quette-Pakistan) se
pojavljajo fluoritno-baritna rudišča (nastala z nadomeščanjem) v 400km dolgem pasu jurskih
apnencev in glinavcev, ki se razširjajo v smeri N-S.
4 Indus-Zangbo sutura; blizu Mingore v Swat dolini (NW Pakistan) se 32 km dolgem pasu
tektonskega melanža (iz raznolikih skrilavcev, amfibolitov in karbonatov) pojavljajo
smaragdi.
5 Ofioliti; N od Peshawar-ja (N Pakistan) se v majhnem Sarkhakot-Qila ofiolitu, ki je bil
narinjen na indijski kontinentalni šelf, nahaja vsaj 62 rudišč kromita z harzburgitom. Številna
rudišča kromita so tudi v W Pakistanu med Waziristanom in Belo.
6 Kohistansko-Ladaški lok; Cu-sulfidna rudišča povezana z Andskim tipom granitnih
plutonov v Char in Dir skupinah. – V Hunza in Glilgit rekah se pojavlja zlato, uraninit in
pirit, katerega izvor še ni poznan.
7 Molasni bazen; številna majhna U rudišča v 160km dolgem pasu Siwalik klastitov v
Sulaiman grebenu v NW Pakistanu.
5. ALPE
Osnovne značilnosti Alp
Wilson-ov cikel
Alpska Tetida
Tektonske razvoj Alp
Geološka zgradba Alp
5.1. Osnovne značilnosti Alp
- Alpe so del velike mezocojsko-kenocojske gorske verige, ki se razširja od Atlantika do
Indokine in je povezana z zaprtjem Tetide.
- To veliko gorstvo je nastalo s kolizijo Afriške, Arabske, Indijske in več manjših plošč
(Jadranska) z Evrazijsko Ploščo
- Alpe se danes razširjajo med Francijo, Italijo, Švico, Avstrijo in Slovenijo.
-Verjetno predstavljajo najboljše raziskano gorovje na planetu
Alpe se na zahodnem delu (~Zahodne Alpe) raztezajo v smeri N-S in nato na območju Švice
(~Centralne Alpe) zavijejo proti vzhodu ter se tako na vzhodnem delu (~Vzhodne Alpe)
rastezajo v smeri W-E.
-Alpe seka močna Insubrijsko-Periadriatska prelomna cona. N od te cone imamo narivanja
proti N. S od te cone so Južne Alpe (za njih značilno narivanje proti S).
-Najvišji vrh v Alpah je Mont Blanc (4807m), katerega sestavljajo graniti.
-Alpe se na severu odvodnjavajo v Črno morje (Donava) in Severno morje (Ren), na zahodu
v Mediteransko morje (Rhone) in na jugu v Jadransko morje (Pad).
-Na severu jih omejuje Molasni bazen, na jugu pa Padski Bazen. Ta bazena sta bila najbolj
intenzivno zapolnjevana med 34 in 10Ma.
-Iz območja Alp je bila erodirana do 35km debela skladovnica kamnin.
-Dvigovanje Alp je spremljala intenzivna erozija in te verjetno nikoli niso bile bistveno višje
kot so danes
5.2. Wilsonov cikel
V srednjih 60 letih prejšnega stoletja, ko so Beatli in Rollingi nažigali svoje kitare, najstnice
pri tem padale v nezavest in Elvis že pošteno strošil svoje miniskuse, je Wilson predlagal, da
so kontinenti podvrženi naslednjemu cikličnemu zaporedju:
1 Razpad kontinenta z riftingom
2 z nadaljnim razpiranjem nastane ocean, pasivni robovi se ohladijo in pogreznejo in odlagati
se začnejo debeli sedimenti
3 Začne se približevanje (konvergenca) kontinentov; oceanska plošča se subducira in pri tem
nastane aktivni rob z vulkanskim lokom
4 Akrecija terenov, kjer se sedimentarni klin privari na kontinent
5 Ko pride do kolizije se tvori gorstvo z odebeljeno skorjo
6 Erozija stanjša odebeljeno skorjo
Wilsonov cikel je možno lepo uporabiti pri razlagi geološke zgodovine Alp.
5.3. Alpska Tetida
Alpe so povezane z odpiranjem in zapiranjem majhnega oceana imenovanega Alpska Tetida
ali Piemont ocean, Piemont-Ligurijski ocean.
Ta je nastal pri razpadu Pangeje kot vzhodni podaljšek odpirajočega Atlantskega oceana.
Med tem se je na vzhodu odpirala Neo-Tetida s svojimi podaljški Meliato in kasneje
Vardarjem.
Posledično je bilo celotno območje centralne in južne Evrope podvrženo riftingu nastajali so
pasivni robovi.
Tako na območju Alp in širšem predgorju dobimo zaporedje kamnin, ki je značilno za
celoten Wilsonov cikel:
1 Evaporiti; evaporiti so začeli nastajati v poznem Permu in na območju severno-centralne
Evrope dosegli višek v zgornjim Triasu. Tako dobimo v Nemčiji 1500m in v Italiji 1000m
debelo zaporedje evaporitnih kamnin. Evaporiti so se odlagali v kopenskih (inland) slanih
jezerih in kontinentalnih sabkhah.
Hkrati se na mejnih območjih kontinenta odlagajo rdeči peščenjaki ter na obrobjih Tetide že
karbonati, v poglobljenih delih pa tudi okremenjeni, mikritni, radiolarijski apnenci.
Nastanek evaporitov je povezan s formacijo karbonatnih šelfov na Tetidenem robu, ki so
`odrezali` zaledna morja od oceana.
Evaporiti so pomembni tudi zato, ker so kasneje predstavljali šibko cono, ob kateri je prišlo
do glavnih narivanj (décollement zone) pri nastanku Alp.
2 Karbonatne platforme; karbonatne platforme so značilnost pasivnih kontinentalnih robov v
bližini ekvatorjalne cone.
-največji razmah na območju Alpske Tetide so dosegle v obdobju med srednjim triasom in
spodnjo juro. Ponekod (recimo pri nas) se je karbonatna sedimentacija nadaljevala vse do
spodnjega kenocoijka, kjer je karbonatno zaporedje debelo tudi do 7km.
-v tem obdobju dobimo širok spekter plitvovodnih karbonatov od grebenov, oolitnih sipin,
lagunskih okolij, plimskih ravnic s stromatoliti.
-glavni razpad karbonatnih platform na območju Alpske Tetide se je zgodil v spodnji juri.
Razpad se začne s številnimi neptunskimi dajki in se nadaljuje s pogreznitvijo platform, ki so
bile bližje centru razpiranja Alpske Tetide nastanejo globljevodni bazeni in platoji.
-razpad ponekod spremlja vulkanska dejavnost (in z njo povezana Pb-Zn rudišča).
3 Ofioliti; Prvič jih je prepoznal in poimenoval Steinmann (1927) v Alpah kot trojico
serpentinita, spilita in roženca.
-danes se za ofiolitno zaporedje smatra združbo ultramafičnih kamnin, gabra, dajkov,
bazaltnih blazinastih lav in pelagičnih sedimentov, kot so radiolarijski roženci in terigene
gline (te so pogoste v ofiolitih Alpske Tetide).
-gre za odtrgane dele oceanske litosfere, ki so bili med kolizijo tektonsko privarjeni oziroma
narinjeni na kontinentalno skorjo.
-zelo lepa ofiolitna zaporedja dobimo predvsem v vzhodnem delu Mediterana (Trodos
ofiolitni kompleks na Cipru), medtem ko so ti bolj raskosani in metamorfozirani na območju
Alp (dokaj lepo zaporedje je na zahodni obali Apeninov; Cinque Terre, Elba)
4 Fliš; definicija fliša je ohlapna – v grobem se nanaša na kredne do eocenske glinaste
formacije v Alpah, ki vsebujejo pogoste peščenjake in nečiste karbonate.
-Alpski fliš označuje značilne tektonske razmere v kasnejših obdobjih razvoja Alp, ko so
posamezne plošče prešle iz nateznih v tlačne razmere. Konvergentni stiki posameznih plošč
so povzročili dvig gorskih verig in otočnih lokov.
-Iz teh dvignjenih delov so bile erodirane velike količine klastičnega terigenega materiala, ki
je bil prenešen v obdajajoče bazene (glinavci, peščenjaki).
-kredni fliši so nastajali sočasno s visoko-tlačnim metamorfizmom v conah subdukcije
-najbolj obširen flišni pas se razteza na severni strani gorstva od Švicarskih Alp, preko
Karpatov na Balkan. V eocenu je bil (Sub-Alpski in severno Helvetski) fliš odložen na
evropski kontinentalni rob, ki se je upogibal pod težo proti severu napredujočih (AustoAlpinskih) narivov.
-fliš se seveda pojavlja tudi na južnih obronkih Alp
5 Molasa; nastanek debelega klina klastične molase v predgorju je poslednja stopnja pri
nastanku gorstva. Prehod iz flišne sedimentacije v molasno je postopen.
-predgorski molasni bazen severno od Alp je zelo obsežen in se je začel zapolnjevati še v
času zelo intenzivnega narivanja (oligocen).
-predgorski bazen na območju Švice ima do 6km debele oligocensko-miocenske sedimente.
Pri tem so narivi povozili starejše molasne sedimente, predgorski bazen pa se je premikal
proti severu.
-za predgorski bazen so v predelih blizu gorstva značilni nemorski klastiti (aluvijalni
konglomerati)
-v bolj oddaljenih predelih bazena je značilna sedimentacija blizu morske gladine; tako se
lateralno in vertikalno menjavajo morski in nemorski sedimenti (klastiti, karbonati, evaporiti,
premog, etc.)
6 podobno kot na začetku, tudi poslednje obdobje nastanka Alp označujejo (Messin-ski)
evaporiti. Ti so nastali na območju današnjega Mediterana, ko je bil ta izoliran od oceanov
(16Ma od Indo-Pacifika in 10Ma od Atlantika. Sledilo je izsuševanje z viškom pred 5,5Ma
(meja Miocen/Pliocen) in tvorba do 2km evaporitov.
5.4. Tektonski razvoj Alp
Alpe predstavljajo najbolje raziskano gorstvo na svetu. Geološke raziskave na tem območju
trajajo že vsaj 150 let in tako so poznani tudi zelo veliki detajli.
Alpe so nastale s porabljanjem Alpske Tetide, kredne kolizije Jadranske mikroplošče oz.
afriške izbokline (African Promontory) z Evropo, in sledečim (terciarnim) razširjanjem intrakontinentalnih deformacij stran od gorstva.
Nastanek Alp lahko razdelimo na naslednje stopnje:
1 mezocojski rifting
2 nastanek Alpske Tetide (Piemont oceana) in obdajajočih pasivnih robov
3 kredna konvergenca
4 terciarna kolizija
Mezocojski rifting
Mezocojski rifting privede do razpada Pangeje. Območje centralnega Atlantika se začne
odpirat pred približno 180Ma. Medtem je območje današnjega Mediterana podvženo strižnim
in nateznim napetostim. Med Evopo in Jadransko ploščo se postopoma odpre Alpska Tetida
Generalna paleogeografska slika:
območje vzhodno od današnjih Alp (zahodni podaljški Neotetide) je bilo verjetno bolj
kompleksno zgrajeno kot pa območje Alpske Tetide.
Na območju Alpske Tetide imamo dokaj enostavno območje riftinga in nato oceana.
V kredi se slika nekoliko zaplete, daj se W od Alpske Tetide odpre še en manjši ocean znan
pod imenom Valais bazen.
Alpska Tetida je nastala zaradi NW-SE levo-zmičnih premikov med Evropsko in Jadransko
ploščo.
Pri Alpski Tetidi so glavni vzmični premiki (verjetno z delnim razpiranjem) dogajajo čez
današnjo Gibraltarsko ožino
Kasneje pri odpiranju Valais bazena (oceana) pa so glavne vzmične deformacije vezane na
območje Biscay-skega zaliva.
Nastanek Alpske Tetide
Alpska Tetida (Piemont-Ligurijski ocean):
-širina Alpske Tetide je neznana (ocenjena na 100 do 500km).
-največ ofiolitov je v Franciji in Italiji
-robovi ob straneh oceana so bili stanjšani
Evropski pasivni kontinentalni rob:
-rifting povzročil nastanek Valais bazena, ki je ločil notranji šelf od Briançon-ijske izbokline
(Briançonnias Swell)
Jadranski pasivni kontinentalni rob:
-je sestavljen iz številnih, različno pogreznjenih blokov, ki so nastali z razpadom karbonatne
platforme
Kredna konvergenca
-Jadranska plošča se je med 130 in 60Ma zarotirala za 30° v nasprotni smer uri urinega
kazalca.
-njeno severno in zahodno čelo se je Evropi približevalo s desno transpresijo.
- Verjetno že v zgornji juri se je začela subdukcija Alpske Tetide proti jugu, oziroma vzhodu
(pod Jadransko ploščo)
-sledi proti NW usmerjeno narivanje, ki povzroči nastanek velikih pokrovov v W, Centralnih
in E Alpah.
-jadranska plošča se nariva na evropsko
-kredna cona narivanja je znana tudi pod imenom Eo-Alpski pas (Eo-Alpine belt)
-v srednji kredi subdukcijska cona popolnoma `požre` Alpsko Tetido od katere ostanejo le
ofiolitni fragmenti vgneteni med obe plošči.
-v tem času v subdukcijsko cono vstopa že Briançon-ijska izboklina, medtem pa se
sedimentacija nadaljuje v Valais bazenu (do Terciarja ~35Ma) in notranjem evropskem šelfu.
-na obeh straneh nastajajočega orogena se začne odlagati fliš.
-Narivanje oziroma subdukcijo spremlja srednje kredni visokotlačni metamorfizem. Ta je
vezan predvsem na zahodne in vzhodne Alpe. Pri tem se metamofozirajo zunanji deli
Evropske plošče (Dora Maira, Mte.Rosa, Bernard), Jadranske plošče (Gran Paradiso, Sesia)
in vmesni ofioliti.
Terciarna kolizija
-približevanje plošč je bilo v smeri N-S v eocenu in NW-SE od miocena naprej. Posledično
se je krčenje obeh plošč z narivanjem vršilo v grobem v N-S smeri. Eo-Alpski pas se je tako
krčil in dvigal.
-Austro-Alpinski pokrovi so bili narinjeni na Evropsko ploščo.
-Hkrati je prišlo do narivanja vrhnje skorje evropskega roba proti severu in nastali se
Penninski pokrovi
-sledilo je narivanje v spodaj ležečih kamninah. Nastali so Helvetski pokrovi (in Sub-Alpski
(Sub-Alpine) v Franciji) ter v pliocenu Jurski pokrovi s katerimi je nastalo pogorje Jura.
-višek metamorfoze je bil 45 do 35Ma.
-v Južnih Alpah se narivanje vrši proti jugu.
-upogibanje plošč na obeh straneh orogena zaradi obtežitve z narivanjem je tvorijo
sedimentacijski prostor v predgorskih bazenih na obeh straneh gorstva.
Tipično narvino zgradbo predstravlja vrh Matterhorn. Vrhnji del sestavlja kristalinična
podlaga, ki je del Jadranske plošče in je narinjena na mlajše vulkanske ter sedimentne
kamnine Alpske Tetide
-Zadnjo pomembno fazo v nastanku Alp predstavlja izstisjanje in razgaljenje globokih delov
gorstva (metamorfne in terciarne magmatske kamnine) na severni strani desnozmične
Insubric-Periatriatske prelomne cone.
-mehanizem, ki je omogočil to dviganje so bili vzratni narivi in gubanje.
-pri tem se suturna cona prevrne in danes vpada približno proti severu.
-v suturno cono vdirajo graniti, ki nastajajo s taljenjem skorje.
-narivanja v Južnih Alpah se nadaljujejo.
-celotno krčenje v Južnih Alpah je bilo okoli 100km
5.5. Geološka zgradba Alp
S pravkar razloženim tektonskim razvojem na celotnem območju Alp prepoznamo
posamezne makrotektonske enote z značilno sestavo:
-Helvetsko cono oz. narive in gorovje Jura ter območja severno in zahodno od Alp
sestavljajo kamnine Evropskega roba Evrazijske plošče
-Penninsko cono sestavljajo sedimenti, ki so se odlagali v oceanu med kontinentoma in
fragmenti skorje pod njimi
-Austro-Alp(in)sko in Južno Alpsko cono sestavljajo kamnine jadranskega roba Afriške oz.
Apulijske ali Jadranske plošče
Znotraj posameznih makrotektonskih enot se loči narive s kamninami, ki so:
- nastale med in po odpiranju Alpske Tetide. Te imenujemo tudi krovnina in so permske,
predvsem pa mezocojske in mlajše starosti (primer v Austro-Alpski coni so Severno
Apneniške Alpe in Dravski niz v Avstiji).
- starejše kamnine, ki jih imenujemo tudi podlaga. Podlago sestavljajo dve osnovni enoti: 1
kristalinične kamnine (graniti, gnajsi, skrilavci) in 2 paleozojski sedimenti in predornine
starejših orogenov (300 do 400Ma).
Najvišje vrhove v Alpah tvorijo graniti.
-Današnja sestava Alp se precej razlikuje glede na to v katerem delu gorstva smo. Tako v
vzhodnih Alpah prevladujejo Austo-Alpinski pokrovi (Jadranska plošča), ki proti vzhodu
skoraj povsem izginejo in tako dobimo v Centralnih in Zahodnih Alpah predvsem Penninske
(Alpska Tetida) in Helvetske pokrove (Evrazijska plošča)
Zgradba vrhnjih delov Alp je pogojena predvsem z globokimi strukturami v jedru gorstva.
Geofizikalni podatki razkrivajo dokaj raznoliko zgrabo gorskega jedra v različni predelih
Alp.
Globoka struktura Zahodnih Alp:
Evropska stran;
-Moho vpada enakomerno proti vzhodu do globine več ko 50km.
-Večina jedra je narejeno iz spodnje skorje, ki je odebeljena zaradi narivanja.
-Zgornja skorja je bila prav tako skrčena in odebeljena ter dvignjena na površje na območju
Belladonskega masiva.
-Še bolj proti zahodu so bili sedimenti evropskega šelfa odtrgani od podlage in skrčeni (z
gubanjem in narivanjem). Tako danes tukaj dobimo pogorje
Jadranska stran;
-Moho se proti zahodu bliža površini. Tako v Ivrea coni kamnine spodnjega dela skorje in
plašča celo izdanjajo.
-narivi segajo globoko v spodnjo skorjo
Globoka struktura Centralnih Alp:
Evropska stran;
-spodnja skorja se razširja s stalno debelino pod klin Jadranske spodnje skorje
-srednji del gorstva sestavljajo predvsem kamnine evropske zgornje skorje, ki so bile
naložene ena na drugo z narivanjem. Gre večinoma za metamorfozirane kamnine (graniti >
ortognajsi, terigeni sedimenti > paragnajsi, karbonati > marmorji).
Jadranska stran;
-Jadranska spodnja skorja skorja tvori klin, katerega vrh je razgaljen tik ob Insubrijski
prelomni coni
-narivanje proti jugu je bilo na tem delu zeli intenzivno, kar je posledica največjega skrčka
prav na tem delu Alp
Globoka struktura Vzhodnih Alp:
Se precej razlikuje od tiste v Zahodnih in Centralnih Alpah
Evropska stran;
-spodnja skorja je tanka in vpada proti jugu.
-zgornja skorja tvori zelo veliko dvignjeno območje, ki izdanja v Tauern-iškem tektonskem
oknu.
-helvetski pokrovi praktično ne obstajajo, penninski pokrovi so volumsko zelo majhni
-prevladujejo Austro-Alpski pokrovi (zgornja skorja in sedimenti Jadranske plošče)
Jadranska stran;
-spodnja skorja precej debelejša od evropske in je delno vgnetena v evropsko zgornjo skorjo.
-zgornja skorja je zelo debela in skrajšana z narivi
Tauern-iško tektonsko okno je nastalo z zelo veliko antiklinalno gubo. V Središču dviga je
erozija odstranila pokrov in razgalila globje dele gorstva. Dvig je viden tudi zahodneje, kjer
so starejši narivi upognjeni in izbočeni. Pri krčenju v jedru antiklinale so igrale pomembno
vlogo duktilne deformacije v granitih.
6. Razvoj kontinentalne Evrope od perma do danes
Medtem ko se je na območju Alp razvil ocean, pa je bila preostala Evropa podvržena precej
manjšim tektonskim deformacijam. Kjub temu ločimo območja s povečanim pogrezanjem
(bazeni), na katerih se je od Perma do danes odložila tudi do 8 km debela skladovnica
mešanih, i.e. kontinentalno - morskih sedimentov. Hkrati pa so obstajala tudi ozemlja, t.i.
masivi, ki so večino tega časa ostala dvignjena in podvržena predvsem eroziji.
Razvoj evropskega dela Evrazijske plošče delimo na 3 glavna obdobja:
-pozno permski do zgodnje kredni rifting med razpadom Pangeje
-poznokredni do paleocenski rifting in zgodnja kompresija na območju Alp
-eocenski in mlajše odprtje arktično-severnoatlantske povezave in kolizija Alp ter vpliv le te
na predgorja.
Pozno permski do zgodnje kredni rifting spremljata dva glavna načina pogrezanja:
1 regionalna termalna subsidenca po veliki pred permski magmatski dejavnosti, ki je bila
povezana z nastankom starejših gorstev (Variskidi in Kaledonidi).
2 rifting povezan s napredovanjem arktično-severno atlanskega sistema proti S predvsem v
smeri N-S in napredovanje Tetide proti W predvsem v smeri W-E.
1 Severni in Južni Permski bazen, Hessinijska depresija, Pariški bazen in Franconijska
platforma.
2 Severno morje, Severno danski-polski bazen, jarkovski (graben) sistem atlantskega šelfa in
rifting v Biscay-skem zalivu
V naslednjih nekaj odstavkih si bomo pogledali glavne poteze v sedimentaciji na posameznih
področjih kontinentalne Evrope. Del teh stvari vam je že znan iz stratigrafije, zato bo
povdarek predvsem na tektonskem razvoju posameznih predelov, ki neposredno vpliva na
pogrezanje (tvorba bazenov) in dviganje (tvorba okopnitev) posameznih območij.
pozni perm
-Termalna subsidenca v Permskih bazenih s Rotliegend rdečimi plastmi. Debeline zelo velike
predvsem v južnem bazenu (2300m) in manjše v severnem (600m).
-Vdor morja iz severa v arktični riftni sistem. Preko območja Irskega in mogoče Severnega
morja je morje vdrlo na območje permskih bazenov in odlagati so se začele velike debeline
Zechstein karbonatov, evaporitov in halita. Proti koncu perma regresija umakne morje nazaj
na sever.
zgodni trias
V triasu je arktični riftni sistem naprepredoval proti S v severno in centralno atlantski rift.
Rift Neotetide pa je napredoval proti W preko Biscayskega zaliva in NW Afrike v atlantski
rift.
-v skitu artični rift napreduje preko Severnega morja v permske bazene, katere na E seka
Severno danski-polski jarek. Hkrati se aktivira rifting (Alpske domene) v Biscay-skem zalivu
in zahodnem šelfu (jarki Porcupine, Keltsko morje in Zahodni pristopi=Western
Approaches).
-prevladuje kontinentalni-jezerska sedimentacija, z izvorom materiala na ščitu in starih
gorstvih
-morje vdre iz Tetide preko Polskega jarka (karbonati) v Južni permski bazen (distalni haliti)
srednji trias
-V srednjem triasu se permska bazena združita v enoten NW Evropski bazen.
-Tetida v nekoliko večjem obsegu prodira po Polskem jarku in tudi po Burgundskem jarku.
Ustvari se veliko plitvo (neritsko) morje s sedimentacijo Muschelkalk karbonatov, evaporitov
in halitov.
-Tetida prodira tudi po riftingu Biscay-skega zaliva na območje Zahodnega šelfa
-v preostalih delih prevladuje kontinentalna sedimentacija
pozni trias
-V poznem triasu se je povečal vnos materiala iz ščita in območij na E. Tako v velikem delu
bazenov dobimo morsko-evaporitne klastite (Keuper rdeče plasti) s haliti.
-Morska pot čez Polski jarek se prekine, vdori morja se občasno dogajajo preko
Bergundijskega jarka v nastajajoči Pariški bazen in NW Evropsko morje
-Tetida prodira preko Biscay-skega rifta na Zahodne šelf.
-koncem retija prvi vdori Arktičnega morja proti jugu na območje severozahodnega šelfa
zgodnja jura
-v zgodnji juri se zaradi neprekinjenega riftinga povežeta Arktično morje in Tetida preko
NW in W šelfov ter NW Evropskega bazena
-v spodnji juri se je odprto morje razvilo tudi na območju Centralnega Atlantika (Tetidina
fauna doseže Pacifik)
-v južnih predelih s toplimi vodami dobimo karbonatno-glinaste sedimente, medtem v NW
Evropskem bazenu prevladujejo glinavci z belemniti. Anoksične razmere dajejo črne
glinavce (black shales), ti pa kasneje vir za nafto v Pariškem bazenu in S delih NW
Evropskega bazena
srednja jura
-v srednji juri se Arktično morje loči od centralnega Atlantika in Tetide zaradi velike
izbokline, ki nastnane na območju današnjega severnega morja. Dvig spremlja velika
vulkanska dejavnost (kratkotrajna plaščna `pluma`-vroča točka)
-povezava se spet vzpostavi konec srednje jure z pogreznitvijo izbokline in razstezanjem na
severu (rift Severnega morja in rift Faeroe-Rockall).
-karbonati prevladujejo na jugu (vpliv tople Tetide) in klastiti na severu.
pozna jura
-tokom spodnje in srednje jure pride do ločitve kontinentalnih skorij v centralnem Atlantiku
(toarcij) in Alpski Tetidi (bajocij), kar povzroči spremembo v tlačnih razmerah riftov na
kontinentalni Evropi.
-tako v zgornji juri in spodnji kredi dobimo intenzivno napredovanje Atlantskega rifta priti
N.
-rift Severnega morja se je preko levega striga prenesel daleč proti S in razdvoji Bohemijski
masiv
-hkrati nastane dvignjeno območje od Londonsko-Brabantskega do Bohemijskega masiva, ki
deloma loči večinoma karbonate na S (Pariški bazen, Franconijska platforma) od klastitov na
N
-v pozni juri so zelo aktivni riftingi na Zahodnih šelfih, ki se povežejo z riftingom v Biscayskem zalivu in Atlantskim riftingom (ta postopoma napreduje proti N).
-v pozni juri v globlih bazenih (rifti Faeroe-Rockall, Porcupine, Severno morje, Biscay-ski
zaliv) nastajajo črni glinavci, ki so vir za nafto na teh območjih.
zgodnja kreda
-v zgodnji kredi zelo velika področja kontinentalne Evrope okopnijo, zaradi upogibanja
litosfere ob spremembi tektonike.
-globljemorska sedimentacija se je nadaljevala na območju pogrezujočih riftingov (rifti
Faeroe-Rockall, Porcupine, Severno morje, Biscay-ski zaliv)
-v transtenzijskem območju preko zahodne Nizozemske je prevladovala deltna sedimentacija
-dvig ni vplival na Pariški bazen in Polski jarek, ki sta bila zaliva Tetide.
srednja kreda
-v srednji kredi pride postopoma do ločitve kontinentalne litosfere na severnem delu
centralnega Atlantika, kar povzroči termalno subsidenco na robovih in splošno transgresijo v
ozadju (morja prestopijo strme in ozke riftinge ter se razširijo (predvsem Severno morje)
-povezava med Severnim morjem in Tetido se ponovno vzpostavi (omogočena migracija
faune)
-v tem času se na večjem delu kontinentalne Evrope odlagajo klastiti.
poznokredni do paleocenski rifting in zgodnja kompresija na območju Alp
-v pozni kredi se rifting osredotoči na jarek Faeroe-Rockall in področje med Rockall-Hatton
plitvino in Greenlandijo.
-koncem krede se vzspostavi delovanje dolgo trajajoče Islandske `plume` na območju
severno atlansko-arktičnega riftinga. Tako nastane velika Thulean provinca poplavnih
bazaltov. Ločitev skorje med Evropo in Grenlandijo se zgodi približno na meji PaleocenEocen in sicer zahodno od Rockall-Hatton plitvine
-v zgornji kredi (turonij-santonij) se začne Afrika približevati Evropi v nasprotni smeri
urinega kazalca in aktivirajo se nove subdukcijske cone ter tako zapiranje Alpske Tetide in
Biscay-skega zaliva
pozna kreda
-v pozni kredi pride to termalne subsidence Sevenomorskega bazena, Polskega jarka,
Pariškega bazena, Tetidinih in Zahodnih šelfov.
-to povzroči zelo veliko razširitev epikontinentalnega morja, zmanjša se donos klastičnega
materijala in na celotnem območju se odlagajo predvsem karbonati, ki so na območju starih
riftingov, (Severno morje) lahko tudi globljevodni.
-na jugu pride do spremembe tektonike v kompresijske razmere, kar povzroči dvig južnih
masivov (vse do južnega dela Severnega morja) in tudi tvorbe velike antiklinale na področju
bivšega Poljskega jarka. Iz teh območij erozija prinaša klastite v obdajajoča morja.
paleocen
-v paleocenu pride do prvih faz kolizije med alpsko-karpatskim orogenim klinom s
kontinentalno Evropo in Briançon-ijsko izboklino. Kompresija se prenese do kakih 1500km
proti NW.
-ti začetki kolizije povzročijo upogib litosfere na predalpskih predelih in tako veliko
okopnitev. Hkrati opazujemo pospešeno pogrezanje v Severnomorskem bazenu.
-Na območju islandske `plume` imamo zelo velike izlive bazaltov, kar prekine povezavo
severnomorskega bazena s Tetido in Atlantikom (ostane povezan s Arktičnim morjem). Tako
v tem bazenu v Daniju opazujemo spremembo iz karbonatne v klastično sedimentacijo.
-karbonati se deloma še odlagajo na zahodnem šelfu, v Pariškem bazenu pa prevladujejo
klastiti, ki prihajajo iz dvignjenega Amoricanskega masiva (dvig povezano s začetnimi
dviganji Pirenejev)
eocen in mlajše
-eocenski odprtje arktično-severnoatlantske povezave povzroči termalno subsidenco
Zahodnega šelfa in Sevenomorskega bazena.
-kolizija Alp (obtežitev zaradi narivanja=thrust loading) povzroči upogibanje kontinentalne
Evropske plošče v predgorju in v glavnem kompresijo v bolj oddaljenih delih.
-v Alpskem predgorju pa se konec Eocena začne rifting (ECRIS-Europenan Cenozoic rift
system), ki se danes razsteza od nizozemskega Severnega morja do obale Sredozemlja. Na
jugu ga sestavljajo jarki Limange, Valence in Bresse na in ob Centralnem masivu. Ti so
povezani preko Burgundske prenosne cone z Renskim jarkom, ki se proti N razdvoji v Roer
(NW) in Hessijski jarek (NE-preko Renskega masiva). Bohemijski masiv pa seka Eger-ski
jarek (NE).
-ECRIS na območju masivov, ki jih prečka, spremlja miocensko-pleistocenska vulkanska
dejavnost
-Raztezanje jarkov je verjetno pogojeno s starimi (permo-karbonskimi) tektonskimi
strukturami.
-nastanek riftinga je povezan s kompresijo (proti N) zaradi kolizije Alp in tudi Pirenejev z
(evropskim) predgorjem.
-konec oligocena se območje trojnega razkrižja Renskega jarka dvigne in prekine morsko
povezavo med Severnomorskim bazenom in Alpskim predgorskim (molasnim) bazenom.
-v poznem oligocenu so se južni jarki podaljšali v Lionski zaliv in vzdolž španske obale. To
je povzročila zaločna ekstenzija, ki je nastala zaradi spodvijanja (roll-back) subducirane
Betiško-Balearijske plošče (o tem pa več v predavanju št. 9)
7. ALPSKO-HIMALAJASKA VERIGA: ALPE-KARPATI-VARDAR
7.1. Osnovne značilnosti Alpsko Himalajske verige
- Alpsko-Himalajska gorska veriga se razširja od Atlantika do Indokine in je povezana z
mezocojsko-kenocojskim zaprtjem velikega oceana Tetide, ki je na vzhodni strani
razdvojeval Lavrazijo in Gondvano .
- Gorstvo je nastalo s kolizijo Afriške, Arabske, Indijske in več manjših plošč (Jadranska) z
Evrazijsko Ploščo
- Celotna veriga kaže kompleksno sliko z več suturnimi conami, nastankom in zaprtjem
manjših oceanov (predvsem v njenem zahodnem delu) in privarjenje številnih manjših
ekzotičnih terenov na evrazijsko ploščo že v mezocojku
- Ocean je dobil ime po grški boginji morja Tetidi (Tethys – Τηθύς), ki je bila sestra in žena
Oceana (Oceanus), bila je mati večjih rek takrat znanega sveta in 3000 hčerk znanih pod
imenom oceanide
- Glavno ločnico v razvoju Tetide predstavlja potovanje Kimerijskega kontinenta preko
oceana.
- Ta je bil z riftingom v permu/spodnjem triasu odtrgan od Gondvane in prepeljan čez Tetido
na severna obrobja, kjer je bil v triasu in juri prilepjen na Lavrazijo.
- Na teh dejstvih temelji ločitev Tetide v starejšo Paleotetido, ki je bila ob tem uničena in
mlajšo Neotetido
- Z zapiranjem Paleotetide in odpiranjem Neotetide je povezan nastanek `ocenančkov` na W
(Meliata, Maliac, Pindos, Vardar)
7.2. Geološka zgradba Alpsko - Karpatsko -Vardarske cone
-Alpe se na vzhod nadaljujejo v Karpate, ti pa preko gorovij na Balkanu v Turčijo
-Območja severno in vzhodno od gorovja pripadajo Evrazijski plošči.
-Predeli južno in vzhodno od gorovja so predvsem del Afriške oziroma Apulijske
(Jadranske) plošče. Izjemo predstavlja blok Tisa (Tisza) v zahodnem delu panonske kotline,
ki deloma kaže evropske afinitete.
-suture med ploščami sestavljajo ostanki oceanov oz. ofiolitni kompleksi (ofioliti, melanži,
fliši)
-starost ofiolitov je različna in kaže na kompleksen razvoj tega ozemlja. To se odraža v
raznolikih paleogeografskih rekonstrukcijah območja
Velik del suture med Jadransko in Evrazijsko ploščo je pokrit z mlajšimi sedimenti
Panonskega (miocen-pliocen) in Transilvanskega (srednja kreda – zgornji miocen) bazena.
Zato je za preučevanje stikov med posameznimi mezocojskimi enotami in razumevanje
nastanka Alpsko-Karpatsko-Vardarskega pogorja potrebno (z geofiziko in vrtinami)
pogledati pod te sedimente.
Megatektonske enote pogorja: nedeformirano predgorje, miocenski eksterni pokrovi , enote z
evropskim izvorom (v Alpah in Dacia), Tisa (enota z mešanimi evropsko-apulijskimi
značilnostmi), enote z Apulijskim (Jadranskim) izvorom, ki so bile narinjene na velike
razdalje (ALCAPA), enote z Apulijskim izvorom, Ofioliti in akrecijske prizme.
7.2.1. Nedeformirano predgorje
- Severna in vzhodna upognjena skorja (flexural foredeep) pred Alpami in Karpati je
sestavljena iz deformiranih starejših kamnin (Kaledonidi, Variskidi) in predkambrijske
podlage, nad katero ležijo le šibko deformirani ali celo intaktni mezocojski in mlajši
sedimenti.
- Jugovzhodni del pa sestavlja več terenov, ki so bili na Evrazijsko ploščo privarjeni med
Kaledonsko in Varistično orogenezo. (Primer: Moessijska platforma kaže močne Varistične
deformacije in je bila privarjena na Skitsko platformo v poznem devonu. Slednja pa je bila
prilepljena na vzhodnoevropsko platformo že v predkambriju) V Alpskem (Tetidenem) ciklu
pa to območje predstavlja v glavnem kompaktno Evrazijsko ploščo (V začetku cikla, v
spodnjem triasu je bila moesijska platforma delno odtrgana in nato ponovno privarjena nazaj
na kontinent ob severno dobrogenski orogenezi v juri (temno sivo polje). Ta orogeneza je del
akrecije Kimerijskega kontinenta
-Južno in vzhodno stran pogorja pa tvori Jadranska plošča (podpošča=sub-plate), ki obsega
Istro in nedeformirane sedimente Apulijske platforme (plošče)
-omejujejo jo narivna čela Dinaridov, Južnih Alp in Apeninov
-Termin Jadranska plošča se pogosto uporablja kot sinonim za Apulijsko ploščo in tako poleg
nedeformiranih sedimentov sem štejemo tudi Austroalpinske pokrove, Južne Alpe, Apenine
in Dinaride.
7.2.2. Miocenski eksterni pokrovni pas
-predstavlja najmlajše deformacije in je edina zares zvezna megatektonska enota an območju
pogorja.
-v Karpatih so ti pokrovi nastali v neogenu, ko sta se Alkapa (Alpe-Karpati-Panonija) in
Tisa-Dacia enoti pomikali proti vzhodu v konkavno oblikovan zaliv evrazijske plošče
-pri tem so bistveno vlogo igrali tektonika iztiskanja in umikanja vzhodno evropske oceanske
skorje proti vzhodu.
-To dogajanje je spremljal Ca-alkaličen in alkaličen vulkanizem na karpatskem loku, ki je bil
povezan s subdukcijo, podvijanjem (roll-back) in odtrganjem oceanske skorje ter ekstenzijo v
narivajoči plošči (posledica katere je Panonski Bazen)
7.2.3. Enote z evropskim izvorom (europe-derived) v Alpah in Dacia mega-enoti
-v to skupino spadajo vse tiste enote, ki so alohtone, vendar pa so bile odtrgane od evrazijske
plošče
-v Alpah v to skupino pripadajo helvetski in deloma tudi subpenninski pokrovi ter pokrovi, ki
so sestavljeni iz Briançon-ijske izbokline (kontinenta), ki je bil od Evrope odtrgan v spodnji
kredi zaradi odprtja `oceanske brazgotine` Valais bazena
-v Karpatih pa tovrstno enoto predstavlja t.i. Dacia mega-enota oz.teren). Del te enote
predstavljajo pokrovi z dolgim narivanjem (far-travelled nappes), katere sestavljajo
fragmenti, ki so bili od Evrope odtrgani z riftingom v juri (Infrabucovian-Getic-KraishteSredna gora in Serbo-Macedonian-Supragetic-Subbucovian-Bucovian-Bihara enoti; v
literaturi znani tudi kod Srednji Dacidi=Median Dacides).
-te enote deloma ločijo od evropskega kontinenta ofioliti Ceahlau-Severin-skega oceana,
vendar pa ta verjetno ni bil razvit vzdolž celotne dolžine paleogeografskega stika
-možno je da del teh enot, podobno kot Helvetski pokrovi v Alpah, predstavlja odtrgane dele
evropskega roba (Danubijski=Donavski pokrovi v S Karpatih (znati tudi kot Marginalni
Dacidi) in enote Centralnega Balkana in Pre-balkan-a v Bulgariji)
7.2.4. Tisa - enota z mešanimi evropsko-apulijskimi značilnostmi
-sestavljena iz več manjših pokrovov
-od Evrope je bila odtrgana v juri možno, da v povezavi z vzhodnimi nadaljevanji Alpske
Tetide
-sledilo je pomikanje v paleogeografko območje značilno za Austo-Alpidske in S-Alpske
pokrove > po-ritni sedimenti, kot so radiolariti in Miaolica (Biancone) apnenci, kažejo
značilnosti Apulijske plošče
-podobno so tudi faunistične združbe značilne za t.i. Mediteranski tip (Mediterranea-type
affinities)
-izdanki Tisa enote so zelo redki in se pojavljajo v redkih gričkih znotraj Panonske kotline.
Nekoliko večji so le v severnih Apuseni gorah v Romuniji (Bihor in Cordu sistema
pokrovov).
7.2.5. Enote z Jadranskim izvorom, ki so bile narinjene na velike razdalje (ALCAPA)
- ALCAPA je skupno ime za tovrstne enote, ki se pojavljajo v ALpah, v KArpatih in v
(oziroma boljše rečeno pod) PAnonski nižini.
-sem spadajo tisti pokrovi v Alpah in Dinaridih, ki so bili narinjeni na zelo velike razdalje
pogosto preko globokih stikov posameznih plošč. Tipični taki so Austro-Alpinski pokrovi.
-v Karpatih so te pokrovne enote znane pod imenom Centralni in Notranji Karpati.
-te enote so deli Apulijske plošče, ki so bile ob zapiranju Alpske Tetide narinjene daleč na
Evropsko ploščo
-skupna uporaba tega imena postane nekoliko problematična, če upoštevamo še vpliv
starejše=triasne Neotetide, na katero je Apulija mejila na vzhod. Ta vzhodni podaljšek je
znan kot Meliata v Alpah in Karpatih in Maliac v Helenidih. Tako Austro-Alpinske pokrove
lahko razdelimo na tiste, ki so omejevali Meliato na S in tiste, ki so jo na NW
7.2.6. Enote z Jadranskim izvorom
-so tisti deli Jadranske plošče, ki se pojavljajo južno od Periadriatske prelomne cone in
(njenim vzhodnim podaljškom) Balatonske prelomne cone
-sem štejemo Južne Alpe in vse ne-ofiolitne enote v Dinaridih, vklučno s fragmentom
premaknjenim ob srednje-madžarski coni (pogorje Bükk v N Madžarski)
-tudi te enote so se paleogeografsko nahajale S in SW od Neotetide (Meliata-Maliac-Vardar)
in večinoma tudi že precej daleč na S od Alpske Tetide (Izjema so zahodni deli Južnih Alp v
Italiji, ki so bili relativno blizu Alpske Tetide).
-v te enote verjetno spadajo tudi mega-tektonski bloki (temno rjava), ki se pojavljajo znotraj
pasov jurskih (Vardar) ofiolitov in jih nekateri geologi zato opredeljujejo kot eksotične terene
(Drina-Ivanjica, Korab-Pelagonijski, Bükk, Jadar, Kopaonik).
v primeru, če gre za dele jadranske plošče:
-vsi ti bloki strukturno ležijo pod ostanki Vardarskega oceana, ki so bili narinjeni na
Jadransko ploščo v pozni juri.
-te bloke sestavljajo najbolj distalni deli Apulijskega pasivnega roba (Primer: blok DrinaIvanjica sestavljajo nizko-metamorfni paleocojski sedimenti, pozno anizijski Hanbulog (rdeči
gomoljasti) apnenci, ladinijsko-karnijski kremenasti apnenci, jurski radiolariti)
-bloki se pojavljajo kot tektonska okna (pol-okna) podobna Tauerniškemu oknu v vzhodnih
Alpah.
7.2.7. Ofioliti in akrecijske prizma
-to skupino enot sestavljajo ofioliti, fliši ter melanži
-gre za zelo heterogene enote
-v te enote poleg klasičnih ofiolitov spadajo tudi magmatske kamnine, ki posredno kažejo na
prisotnost oceanske skorje: supra – subdukcijski ofioliti* in kamnine otočnih (vulkanskih)
lokov, ki so nastali ob conah subdukcije znotraj oceana
-nekateri ofiolitni pasovi ne nakazujejo na globoke suture neposredno pod njimi, saj so
narinjeni daleč na kontinent in tvorijo velike tektonske krpe.
-nekateri starejši ofioliti (Meliata-Maliac) so najdeni le kot posamezni bloki v melanžih pod
večjim ofiolitnimi pokrovi (Vardar)
-ofiolitni pasovi so bili pogosto večkrat uporabljeni ob kasnejših deformacijah in tako so
paleogeografske rekonstrukcije zelo težavne
*Supra-subduction zone (SSZ) ophiolites: nastanejo zaradi ekstenzije neposredno nad
conami subdukcije in imajo geokemične značilnosti otočnih lokov (vir je osiromašen plašč)
ter hkrati strukturo oceanske skorje. Nastali naj bi v začetnih fazah (a) subdukcije pred
razvitjem klasičnega otočnega loka ali (b) razpada otočnega loka in nastanka zaločnih
bazenov. Večina najbolje ohranjenih ofiolitov v gorstvih so pravzaprav tovrstnega nastanka.
Še vedno se ne ve če sta bili Alpska Tetida in Neotetida v juri povezani nekje na območju
pogorja in zato ofiolite v glavnem ločimo na:
1 ofiolite Alpske Tetide in
2 ofiolite Neotetide
7.2.7.1. ofioliti Alpske Tetide
-najdemo jih v Alpsko – Karpatskem pogorju
-ločimo dva tipa ofiolitov, ki jih je verjetno vsaj deloma ločila Briançon-ijska izboklina:
Valais, Rhenodanubian in Magura flišne enote (severna veja)
Piemont-Liguria-Vahicum-Pieniny-Klippen belt (južna veja)
-na vzhod te enote (Pieniny Klippen belt in Magura fliš) verjetno pridejo do Pienidi flišne
enote v severni Romuniji, ki so bile v miocenu narinjene na Dacia enoto.
-Pienidi so verjetno povezani z ofiolitnim Szolnok flišom v podlagi Panonske kotline
-Szolnok fliš se preko srednje madžarske prelomne cone nadaljuje proti Zagrebu, kjer se
poveže s ofiolitno enoto Sava, ki prav tako vsebuje ofiolite in že bolj pripada Neotetidinim
ofiolitom.
7.2.7.2. ofioliti NeoTetide
-so različne starosti; trias: Meliata-Meliac, jura: Vardar (narinjeni v pozni juri), kreda: Sava
(zaločni ofioliti)
-enota Sava (Savski pas) je sestavljena iz ofiolitov (ostanki Sava zaločnega oceana),
magmatskih in metamorfnih kamnin in se razširja od Zagreba do Beograda.
Nahaja se med Vzhodno in Zahodno Vardarsko ofiolitno enoto
-definira pozno kredno do paleogensko suturo med Dinaridi in Tisa-Dacia megaenoto.
-v času nastajanja Savskega pasu sta bili tetidi mogoče povezani
Vardar:
-Delimo na Vzhodne in Zahodne Vardarske ofiolitne enote.
-ofioliti W-Vardar-ja se pojavljajo med Sava enoto in Dinaridi in je najširša na območju
Bosne in Srbije
-Narinjeni so bili na apulijski pasivni rob (proti W) in vsebujejo tektonska okna s kamninami
tega robu.
- Vzhodna enota se iz E-Vardar-ja razteza v Južni Apuseni in Transilvanski ofiolitni pas
- Strukturno najverjetneje predstavlja najvišji (najbolj notranji) tektonski element v Dacia
Mega-enoti.
- Med Beogradom in Skopjem obe enoti potekata vzporedno proti S, loči pa ju ozki pas
enote Sava
7.2.7.3. Meliata-Maliac:
-ne tvori zveznih pokrovov ampak se pojavlja zgolj kot bloki v pozno jurskih melanžih, ki
neposredno ležijo pod narinjenimi (obduciranimi) jurskimi ofioliti.
-Ostanki tega triasnega oceana se pojavljajo v E Alpah in W Karpatih
-v Bükk pogorju in Dinaridih ležijo neposredno pod ofioliti Zahodne Vardarske enote
-lahko da so bili triasni in jurski ofioliti del enotnega oceana (Neotetide-desna slika) ali pa
posameznih manjših oceanov (odvisno od paleogeografskih interpretacij).
7.2.7.4. ofiolitne enote Ceahlao-Severin-skega oceana
-ta pol-ocean se je le deloma odprl v srednji in zgornji juri.
-ta (v veliki meri neuspeli) rifting med Dacio enoto in Evropo je verjetno bolj povezan s
Alpsko Tetido kot Neotetido, saj se na severu prekriva s Magura flišom.
-V južnih Karpatih ta enota še vedno izdanja, medtem ko je v Balkanu ni več
7.3. Nastanek Alpsko-Karpatsko-Vardarske gorske verige
7.3.1. Nastanek Zahodnih Karpatov
-Zahodni Karpati kažejo zelo podobno zgradbo, kot je najdemo v Alpah: 1 glavno narivanje
proti severu
2 podlaga iz evropske plošče, vmesni pas kamnin Alpske
Tetide in najvišje
pokrovi iz fragmentov Apulijske plošče
-Zahodni Karpati tako predstavljajo zvezno nadaljevanje Alp na vzhod, le da je povezava v
veliki meri pogreznjena in prekrita zaradi mlade ekstenzije v Panonskem bazenu
Vendar pa na nastanek Vzhodnih Alp in Zahodnih Karpatov (poleg Alpske Tetide) že močno
vpliva Neotetida, oziroma natančneje Meliata
Vzhodne Alpe in Zahodne Karpate označujejo približno v srednjem pasu t.i. Eklogitni kanal
(Eclogite channel), ki naj bi pripadal srednje krednemu (Eo-Alpinskemu) metamorfizmu.
Eklogitni pas izdanja v t.i. Koralpe-Wölz pokrovih, za katere je značilen visokotlačni
metamorfizem
-Visokotlačni metamorfizem naj bi nastal ob zaprtju Meliate v srednji kredi.
-kamnine Dravskega niza so nastajale na delu Apulijske plošče, ki je bila S od Meliate
-kamnine Austro-Alpinskih pokrovov pa naj bi nastajale na delu Apulijske plošče, ki je bil
NW od Meliate
-kamnine Dravskega niza so nastajale na delu Apulijske plošče, ki je bila S od Meliate
-kamnine Austro-Alpinskih pokrovov pa naj bi nastajale na delu Apulijske plošče, ki je bil
NW od Meliate
7.3.2. Vzhodni Karpati
Vzhodne Karpate sestavljajo predvsem Tisa in Dacia enoti, neuspel Ceahlau ocean in
avtohtona Evrazijska plošča, ki je pokrita z miocenskimi sedimenti (tudi ti sedimenti so delno
narinjeni zaradi najmlajših deformacij)
Narivi so usmerjeni predvsem na E, v Tisa enoti pa na NW (pred miocensko rotacijo so bili
usmerjeni na W). Zahodni Vardar je narinjen čez Dacia enoto
Nastanek:
- razpiranje v juri in zapiranje v spodnji kredi. Pri tem se je Ceahlau ocean med Dacio in
Evropo le deloma formiral.
- V zgornji kredi se tvorijo veliki narivi med Dacio in Tiso proti W (danes proti NW)
7.3.3. Južni Karpati
Apuseni in Južni Karpati kot tudi Južni Karpati in Moesia se stikajo ob zelo pomembnih
desno-vzmičnih prelomih (Južno Transilvanski in Timok).
Ti prelomi so nastali ob povijanju Dacije ob Moesijski avtohtoni enoti. Višek teh deformacij
je v miocenu
7.3.4. Dinaridi, Vardar in Karpato - Balkan
Eksterni Dinaridi: Dalmatinska cona (Jadranska platforma), Budva–Cukali cona (Budva
bazen) in Visoki Kras (Dinarska platforma). Budva bazen se proti N izklini in platformi se
združita v enotno Jadransko-Dinarsko oz. Mediteransko platformo (po Velić et al., 2005).
Notranji Dinaridi
1. Bosanski fliš (Pre-Karst cona): pozno jurski do spodnje kredni fliš, ki nalega na
notranje dele Dinarske platforme, kaže na pelagično sedimentacijo in prinos materijala iz
obduciranih Vardarskih (Dinarskih) ofiolitov
2. E-Bosanski-Durmitorski pokrov: triasno-spodnjejurska platforma in nato potopitev s
srednjejurskimi radiolariti (tik pred obdukcijo ofiolitov)
Ofiolitne cone
Pozno jurski melanži (divji fliš) na bazi obduciranih ofiolitov
Srednje jurski metamorni `podplat` na bazi in poznojurski koralni greben
nad obduciranimi ofioliti
Tektonska okna Drinja-Ivanjica, Jadar, Kopaonik: najbolj notranji deli Apulijske plošče,
ki izdanjajo izpod pokrova W vardarja. Nekateri raziskovalci smatrajo te tektonske enote
za eksotične terene, saj jih na obeh straneh (W in E) obdajajo ofiolitni kompleksi.
Nastanek preseka Dinaridi, Vardar in Karpato - Balkan
-subdukcija je bila proti E
-narivanje se začne že konec jure
-Glavna sutura je poznokredna do paleogenska
Presek Dinaridi-Tisa-Dacia-Evropa
Če upoštevamo miocenske deformacije (izstiskanja, rotacije) vidimo, da je bila
paleogeografska slika precej drugačna:
Tako je bilo v juri zaporedje megatektonskih enot najverjetneje takšno:
Apulijska plošča (Dinaridi) > Vardarski ocean z vmesno cono subdukcije > Tisa > Dacia >
Evropa.
V kredi pa se na celotni dolžini med Apulijsko Ploščo in Tiso verjetno odpre ocean z otočnim
lokom (enota Sava)
Nastanek preseka Dinaridi-Tisa-Dacia-Evropa
-subdukcija je bila proti E
-narivanje se začne že konec jure
-Glavna sutura je poznokredna do paleogenska
7.4. Zaključek
-Že nekaj časa razdelitev Alpsko-Karpatsko-Vardarskega pogorja ostaja bolj ali manj ista,
vendar pa se paleogeografske interpretacije zaradi kompleksne zgradbe precej spreminjajo.
-Opisan razvoj ozemlja (po Schmid et al., 2008) predvideva na vzhodni strani Apulijske
plošče enoten ocean Neotetido skozi vso obdobje
-Tako so Meliata-Maliac > Vardar deli bolj ali manj istega oceana v različnih obdobjih
Neotetide. Ofioliti enote Sava pa so nastali v Neotetidi, ki se je v kredi povezala z Alpsko
Tetido
Obstajajo tudi drugačne razlage (Stampfli & Borel, 2001, 2004, Stampfli & Kozur, 2006), ki
predvidevajo, da triasni oceani Meliata, Maliac (tudi Pindos v Grčiji) in jurski Vardar niso
bili neposredno povezani z Neotetido.
Avtorji interpretirajo nastanek teh oceanov zaradi zaločne ekstenzije ob subdukciji
Paleotetide pod Evrazijsko ploščo. Subdukcija je povezana z nastankom Neotetide, ki poteka
južneje in se preneha s poznotriasno-spodnjejursko kolizijo Kimerijskega kontinenta z
Evrazijsko ploščo.
Vardar se naj bi razvil spet ob zaločni subdukciji povezani z nastankom nove cone
subdukcije (tokrat Neotetide po Kimerijski kontinent) Ta interpretacija ne predvideva kredne
povezave z Alpsko Tetido
8. ALPSKO-HIMALAJASKA VERIGA: GRČIJA-TURČIJA
-Nadaljevanje Alpsko-Karpatsko-Vardarske cone
v Grčiji
-Osnovne značilnosti in nastanek ofiolitne Tučije
8.1. Grčija
V Grčiji (in Albaniji) dobimo nadaljevanje Dinaridov, Vardarja in Balkanidov proti jugu.
Nadaljevanje Dinaridov ni zvezno, ampak jih prekinja Mirdita ofiolitni kompleks (del
Vardarske cone), ki je narinjen daleč proti SW (Pri prekinitvi igra pomembno vlogo t.i.
Scutari-Pec prelomna cona, ki poteka N od Mirdite). Južno od Mirdite se pojavljajo zelo
podobni razvoji kot v Dinaridih
Nadaljevanje posameznih con:
-Dalmatinska cona Zunanjih Dinaridov (Jadranska platforma)  Kruja cona (Albanija) in
Gavrovo-Tripolitza cona (Grčija). W od teh con še Ionska cona z mladimi (kenocojskimi)
sedimenti, ki proti N izgine pod Jadransko morje.
-Budva–Cukali cona (Budva bazen)  Pindos cona z zelo podobnimi bazenskimi razvoji.
Nekateri geologi (Stampfli-jeva `šola`=spodnja slika) menijo, da ima Pindos cona oceansko
podlago, vendar za to ni dokazov in tako v Pindos coni najverjetneje dobimo le notranje dele
Apulijske plošče. Visoki Kras se proti S izklini)
-Drina-Ivanjica, Jadar, Kopaonik  Pelagonijska cona;
podobno kot v Dinaridih, tudi to enoto nekateri geologi
smatrajo kot eksotični teren.
-Vardarska cona se nadaljuje proti jugu, posamezni ofioliti se pojavljajo na W Pelagonijske
cone (analogija z Dinaridi)
Območja E od Vardarske cone pripadajo Evrazijski plošči: (Dacia s Srbsko-makedonskim
masivom, Rodopi, Moesijska platforma oz. plošča). Cone Balkanskega polotoka v Egejskem
morju zavijejo proti E in se ponovno pojavijo v deželi ofiolitov, Turčiji.
8.2. Turčija
-Turški del Tetide sestavlja cela serija raznolikih terenov, ki so bili zlepljeni med Alpidskimi
konvergentnimi premiki in jih razmejujejo zapletene suturne cone.
-Glavna tektonska meja, ki verjetno predstavja E nadaljevanje Vardarske cone, se imenuje
Izmir-Ankara-Erzican sutura.
-Ta sutura deli Turčijo na dve glavni enoti:
-Pontide na N
-Anatolidsko-Tauridsko ploščo na S
-na SE dobimo še t.i. Periarabski, oz. južni ofiolitni pas, ki je posledica podrivanja Arabske
plošče pod Turčijo. Sutura je znana kot Asirijska in se nadaljuje proti E v gorovje Zagros v
Iranu. Približno pri jezeru Van se združi z E podaljški Izmir-Ankara-Erzican suture
-Ofioliti s spremljajočimi sedimenti, melanži in metamorfizmom (visoko tlačni-nizko
temperaturni) so v Turčiji zelo razširjeni.
-Del teh ofiolitnih kompleksov je vezan na suturne cone, medtem ko nekateri pripadajo
ostankom erodiranih pokrovom, ki so bili narinjeni tudi na zelo velike razdalje (tektonske
krpe). Slednji ne kažejo na suture pod njimi.
-Ofioliti v Turčiji so zelo različne starosti, večina pa je triasnih (povezanih z zaprtjem
Paleotetide) in krednih (povezanih z zaprtjem Neotetide).
Po analogiji z Dinaridi, bi predeli N od Izmir-Ankara-Erzican suture (Pontidi) pripadali
Evrazijski plošči, predeli S od suture (Anatolijsko-Tauridska plošča pa Afriški plošči oz.
Gondwani. Novejše raziskave pa kažejo kompleksnejšo zgradbo, ki je povezana z zapiranjem
Paleotetide
Pontidi:
-Pontidi so sestavljeni iz več manjših enot, od katerih je največja Sakarya enota (teren). Ta je
bila v spodnjem triasu odtrgana od Lavrazije, pri tem se je tvoril majhen Küre ocean, ki je bil
ponovno zaprt koncem Jure.
-ekstenzija, ki je povzročila odpiranje tega oceančka je zaločnega tipa in povezana s
subdukcijo Paleotetide pod Lavrazijo.
-ostale manjše enote Pontidov so Rodopska-Strandja, Istambul in Zonguldag
-na E Sakarya enota meji na tipičen kimmerijski Sanandaj-Sirijski teren, ki se nadaljuje v
Iran, na NE pa na Transkavkaški teren, ki dejansko pripada Evrazijski plošči.
Anatalijsko-Tauridska plošča:
-Anatalijsko-Tauridska plošča je bila pred Juro ločena na dva manjša terena z različnim
kamninskim zapisom (paleogeografskimi afinitetami).
-Severni del tvori Anatolijski teren, ki naj bi prvotno pripadal Lavraziji. Lociran je bil W od
Karakaya terena in je na današnjo lokacijo (S od Karakaye) prišel šele kasneje ob lateralnih
vzmikih. Odtrgan je bil (malo prej kot Karakaya) v permu in bil premaknjen bolj proti jugu.
-Južni del tvori Tauridski teren, ki je bil odtrgan od Gonvane zaradi odpiranja Neotetide
(tipičen kimmerijski teren).
-Oba terena sta bila zvarjena v srednjem do poznem triasu v t.i. Eo-kimerijski orogenezi (pri
tem se zapre Paleotetida). Tako v juri dobimo na celotnem območju novo nastale
Anatalijsko-Tauridske plošče zelo podobno, večinoma karbonatno sedimentacijo.
Nastanek današnjega ozemlja Turčije
-Pozni perm: odpiranje Neotetide povzroči zapiranje Paleotetide, ta pa zaločno ekstenzijo,
razpad S obronkov Lavrazije in tvorjenje manjših zaločnih oceanov
-Pozni trias: zleplenje Antalijskega in Tauridskega terena. Ocean Küre že odprt
-Zgodnja jura: Ocean Küre se zapira in subducira proti jugu pot Karakaya teren (današnje
Pontide)
-Zgodnja kreda: Ocean Küre že popolnoma zaprt. Antalijsko-Tauridska plošča se pomika
proti vzhodu. Oceanska skorja (Vardar) se W začne obducirati na Lavrazvijsko ploščo
-Srednja kreda: oceanska skorja se še razširja in obducira na obeh robovih
-Pozna kreda: Oceanska skorja se še naprej obducira na S, medtem pride do spremembe na
severu in oceanska skorja se začne subducirat pod Lavrazijsko ploščo > tvori se vulkanski
lok (t.i.Karakaya lok)
-konec krede: podvijanje (roll-back) oceanske plošče pripelje skupaj Antalijsko-Tauridsko
ploščo in Sakarya teren, ki se zaradi zaločne ekstenzije ponovno odtrga od Lavrazije
(Eurazije) in tvorijo se Črno morje
-paleogen: tvori se manjša subdukcijska cona približno SE od današnje Turčije, ki deloma
premesti ofiolite na S Antalijsko-Tauridske plošče in Cipru (Troodos ofiolit) ter vpliva na
kasnejšo subdukcijo Arabske plošče proti N.
9. ALPSKO-HIMALAJASKA VERIGA: Gorstva Iberijskega polotoka in NW Afrike
9.1. Uvod
Alpe se proti zahodu prekinejo v Mediteranskem morju, vendar pa se Alpidsko gorstvo
ponovno pojavi na Iberskem polotoku in NW Afriki (Maghreb)
Alpidske gorske verige so:
-na Iberskem polotoku: Pireneji, nižja Iberijska veriga in Betiška Kordiljera
-v NW Afriki: Rif, ki se na E nadaljuje v Tell Atlas, Visoki Atlas in v Maroku še nižji
Srednji Atlas, ki je vez med Rif-om in Visokim Atlasom
-Nastanek teh gorstev je zelo podoben kot v ostalih Alpidskih verigah v Mediteranskem
prostoru, le da v njih ne dobimo obduciranih ofiolitov.
-Sedimenti, ki jih dobimo v njih so večinoma Mezocojske in mlajše starosti in so nastajali v
riftnih bazenih, ki so se začeli odpirat že v permu (tako kot na ostalih območjih Alp).
-Verjetno so ti riftih imeli veliko vzmično komponento (transtenzija) in ob njih ni prišlo do
večjih oceanizacij (ni ofiolitov!).
-Glavno razpiranje je potekalo na preko Giblartaja in Pirenejev.
-Višek razpiranje preko Giblartaja je starejši (srednja jura, bajocij) in je nastal kot vez med
odpiranjem Alpske Tetide in Centralnega Atlantika
-Višek razpiranja preko Pirenejev je mlajši (srednja kreda; aptij, albij) in je nastal kot vez
med odpiranjem N Centralnega Atlantika (oceanizacija Iberijsko–Novofundlandske
konjugirane meje) in tvorbo `oceanske brazgotine` Valais bazena na območju W Alp.
-Vzporedno z glavnimi conami razpiranja se pojavijo manjši riftni bazeni na območju
današnje Iberijske verige, Visokega in Srednjega Atlasa.
9.2. Pireneji in Iberijska veriga.
-Zapiranje se začne zelo hitro (še v srednji kredi; cenoman-turon) zaradi rotacije Iberijske
plošče (in tudi Afrike) v smeri nasprotni urinenu kalzalcu.
-pri tem se zahodneje odpre Biscay-ski zaliv
-podriva se Iberijska plošča.
-zaradi rotacije Iberijske plošče (skupaj z Afriko) v smeri nasprotni urinenu kalzalcu, se
zahodneje odpre Biscay-ski zaliv. Posledično so deformacije velike v centralnem delu
Pirenejov in vse bolj šibke proti zahodu.
-podriva se Iberijska plošča, tako da imajo Pireneji asimetrično zgradbo, s tem da so pokrovi
večji na Iberski strani, kjer se narivajo proti S in manjši na N strani (smer proti N).
-V centralnih delih Pirenejev izdanja paleocoijska podlaga, medtem ko obrobja sestavljajo
pokrovi iz mezocojskih in mlajših kamnin.
-Obrobljata jih Ebro (na S) in Aqitanski (na N) molasna bazena
-Glavne deformacije v Pirenejih se zaključijo v poznem Eocenu in Oligocenu (na S)
-Sočasno s Pireneji se večinoma ob nekdanjih normalnih prelomih zaradi tektonskega
preobrata (tectonic inversion) dvigne tudi nižja Iberijska veriga
9.3. Betiška Kordiljera
V oligocenu se začne Afrika premikati neodvisno od Iberijskega polotoka. Tako se glavne
deformacije iz območja Pirenejev preselijo na jug in nastajati začne Betiška Kordiljera
-delimo jo na:
-Notranji (Interni) Betik; večinoma metamorfozirana paleocoijska podlaga in tudi
mezocoijske kamnine, predvsem triasni karbonati.
-Zunanji (eksterni) Betik; mezocojske kamnine pasivnega roba in mlajši sedimenti (do
miocena). V bolj notranjih delih na SE (Subbetics) so bolj globokovodnimi in v bolj zunanjih
na NW (Prebetics) plitvovodni sedimenti (večinoma karbonati)
-proti severu Betiško Kordiljero obdaja (Guadalquivir) molasni bazen.
-v Zunanjem Betik-u so narivi usmerjeni proti N,
- Zaradi tvorbe tektonskega klina pri iztiskanju Notranjega Betika stik med Zunanjim in
Notranjim Betikom na vzhodnem in centralnem delu vpada strmo proti N (narivi proti S) in
se na zahodnem delu obrne in je Notranji Betik narinjen proti kopnem (na N) na Zunanjega,
natančneje na Subbetic in enoto Campo de Giblartar (akrecijska prizma, oziroma flišni
sedimenti)
9.4. Rif in Tell Atlas
Rif gorovje in (podaljški na E) Tell Atlas tvorita zrcalno sliko, oziroma nadaljevanje Betišče
Kordiljere. Tako dobimo v notranjih delih Paleocojsko podlago, medtem ko v zunanjih delih
prevladujejo mezocojski sedimenti, ki so nastali na pasivnem robu Afrike.
-Notranji deli Betik-Rif-Tell Atlas verige naj bi nastali v starejši fazi gorotvornih procesov.
Na to kaže tudi flišna cona, ki se pojavlja med Notranjo in Zunanjo cono v zahodnem delu
Gorstva
-Sledil naj bi kolaps centralnega dela gorstva, premik proti zahodu, na vzhodu pa ekstenzija
in tvorba Alboranskega morja.
-v zunanjih delih sočasno še poteka kompresija (narivajo se eksterni deli gorstva)
9.5. Visoki in Srednji Atlas
-Visoki Atlas (se nadaljuje proti E v Saharski Atlas) poteka vzporedno z Mediteransko obalo
in na zahodu dosega precejšne višine. Najvišji vrh je J`bel Taubkal (4167m.n.v).
-Srednji Atlas Se rasteza poševno glede na glavno verigo v njenem zahodnem delu.
-Obe verigi sestavljata predvsem permski, mezocoijski in mlajši sedimenti, ki so nastali v
riftnnem bazenu.
-Narivi potekajo iz notranjih delov verige navzven
-Verigi obdajajo manj deformirani, trdnejši tektonski bloki, katere tvorijo predsvem starejše
kamnine.
-Visoki in Srednji Atlas nedvoumno še spadata v cono deformacij med Iberijsko in Afriško
ploščo.
-ocenjujejo, da je skrček v Atlasu prevzel 17%–45% celotnega približevanja med Afriko in
Iberijo od zgodnjega Miocena naprej. Preostali skrček je vezan na Betik-Rif-Tell Atlas
verigo.
-ekstenzija, ki jo opazujemo na območju Alboranskega morja ni vplivala na pogorje Atlasa,
kjer še vedno vlada kovergenca.
-Visoki in Srednji Atlas sta ozki deformabilni coni (posledica mezocoijskih riftnih bazenov),
katere obdajajo bolj trdni tektonski bloki.
-Pri tem je prišlo de reaktivacije riftnih prelomov in iztiskanja iz središča rifnih bazenov
navzven (tektonska inverzija).
-poleg starih prelomov na narivanje zelo vplivajo tudi permski evaporiti
9.6. Kenozojska deformacija Mediterana
-Na območju Mediteranskega morja imamo zelo stanjšano kontinentalno skorjo in oceansko
skorjo, ki je v W delu mlada (večinoma manj kot 30Ma), na E delu pa stara (možno da gre za
ostanki južne veje Neotetide celo iz poznega perma; Vzhodno mediteranski ocean po
Sampfli-ju).
-S, E in W rob vzodnega Mediterana je pasiven, N pa aktiven (izjema verjetno le S del
Jadrana).
Nastanek zahodnega dela Medteranskega morja:
1 Alpe in Betiške Kordiljere tvorijo zvezno gorstvo, del katerega so danes Apenini. S od
gorstva je oceanska skorja južnega kraka Neotetide (na sliki imenovana Jonska Tetida).
2 Zaločna ekstenzija stanjša skorjo v S delu gorstva, ki se pretrga in dobimo dvojno
subdukcijo (oligocen).
3 Po odtrganju evropske subducirane skorje se začne v poznem oligocenu subducirat južna
oceanska skorja
4 zaradi podvijanja oceanske skorje sledi zelo hitra zaločna ekstenzija, razpad gorstva in
napredovanje subdukcijske cone proti E, v NW Afriki pa se ta kompenzira z desnimi zmiki.
-Zelo podobno hitro napredovanje cone subdukcije proti E dobimo tudi v Karpatih
-V Egejskem morju je ekstenzija bolj povezana z raznolikimi hitrosti manjših plošč znotraj
Evrazijske plošče. Območje Grčije se premika hitreje proti S (proti subdukciji) kot območje
Turčije
Na samo obliko orogenov vplivata predvsem dva osnovna procesa:
1 postopno odtrganje pogreznjene plošče (slab detachment): pri tem se sila potega in
posledično podvijanje subducirane plošče ter hitrost napredovanja cone subdukcijske močno
poveča z lateralnim napredovanjem trganja.
2 smer subdukcije:
-Litosfera se giblje hitreje proti W kot plašč (za 49mm/na leto-ugotovljeno z vročimi
točkami), zato so plošče, ki tonejo proti W, bolj nagnjene k podvijanju.
-Posledično take cone subdukcije (Apnenini, Karpati, W Pacifik) hitro napredujejo proti E, v
zaločnih predelih tvorijo zelo močne ekstenzije z fragmenti odebelje skorje (sledni loki,
Korzika, Sardinija, Balearska izboklina) in prevladuje ena smer narivanja
-cone subdukcije v preostalih smereh tvorijo višje verige z odebeljenimi skorjami, kolizije pa
kažejo narivanja v obeh smereh iz orogena (double-vergent thrusting)
9.7. Ekonomski pomen Alpskega gorstva (tudi vzhodna nadaljevanja)
Nahajališča, ki so nastala pri Wilsonovem ciklu Alpske Tetide:
- Pb-Zn rudišča v grebenskih in zagrebenskih apnencih v E Alpah (Mežica). Podobna
nahajališča so tudi v Atlasu v N Afriki, kjer dobimo tudi Cu-Pb rudišča v spodnje krednih
transgresivnih peščenjakih.
- Kromitna rudišča v ofiolitih; leče in linearna rudišča v spodnjih serpentiniziranih
ultramafičnih kamninah-predvsem v vzhodnem Mediteranu.
- Fe-Mn sedimenti; predvsem v Troodos ofiolitu (Ciper), nad blazinastimi lavami. V
ofiolitnih lavah so pogosta tudi masivna Cu-Zn-Fe rudišča (Apenini, Troodos, v Turčiji Kure
in Ergani-Maden). V ofiolitih Troodos-a tudi Fe-Cu-Co-Ni in Fe-Cu sulfidna rudišča.
- porfirska Cu rudišča; v Ca-alkaličnih plutonih E Turčije in v južnih Karpatih Romunije in
Bulgarije. Največja na vzhod v Iranu (Sar-Chesmeh).
- Razpored rudišče je pogojen s obliko Neo-Tetide; na zahodu so bili manjši oceani (Rdeče
morje), medtem ko se je proti vzhodu ocean razširil. Obdajali so ga vulkanski loki z močnim
alkaličnim vulkanizmom (porfirska Cu rudišča) in cromiti, značilnimi za cone razširjanja
oceanskega dna.
10. O starosti ofiolitov v Alpah, Karpatih in Dinaridih
predavateljica:doc.dr.Špela Goričan
Vrste datacij:
10.1. Radiometrične datacije
radioaktivni izotopi v magmatskih in metamorfnih kamninah
-U-Pb v cirkonu (gabro)
sistem zaprt pri temp. 900°
(datiramo nastanek oceanske skorje)
-cirkoni so v gabru redki
K-Ar, Ar-Ar v kamnini (bazalt, metabazalt....) in v mineralih (amfibol)
sistem zaprt pri ~400°
(v drobnozrnatih pri nižjih temperaturah)
-v drobnozrnatih kamninah so starostilahko pomlajene! => datiramo nastanek, subdukcijo
ali ekshumacijo oceanske skorje?
10.2. Biostratigrafija
1. sedimenti v kontaktu z blazinastimi lavami= nastanek oceanske skorje
pelagični sedimenti => uporabni fosili so:
- konodonti (do konca triasa)
- radiolariji
- planktonske foraminifere (od sredine krede)
2. osnova v ofiolitnih brečah= čas subdukcije
3. bloki v ofiolitnih brečah= izvorno območje
prednosti/pomanjkljivosti biostratigrafskih datacij glede na radiometrične:
-fosili se zaradi metamorfoze ne pomladijo (se pa pogosto uničijo)
/
- izdanki s sedimenti v kontaku z bazalti so redki
- matriks melanža so klastiti (redko vsebujejo določljive fosile)
Najbolj prepričljiv stratigrafski kontakt je “interpillow” sediment
Roženci na bazaltih
-Med bazalti in roženci je možna stratigrafska vrzel (zaradi topografije srednjeoceanskega
hrbta)
10.3. Starost ofiolitov v Alpah, Karpatih in Dinaridih
biostratigrafija:
-odpiranje oceana: zg. anizij do zg. karnij za gotovo;
srednja jura?????
Radiometrične datacije:
-začetek subdukcije: zgornji bajocij-bathonij
-metamorfni podplat (metamorphic sole) Ar-Ar hb: dates (mean 168.9 Ma, Bajocian)
11. PANGEA
Nastanek Pangeje:
-Kaledonsko-Apalaška orogeneza
-Varistična (Hercinska) orogeneza
-Uralska orogeneza
11.1. Uvod
Hipersonična ponovitev dosedanjih predavanj
-Vsa najvišja gorstva zdejšnega sveta so nastala zaradi razpada velekontinenta Pangea.
-Pangeja se je sestavila iz več manjših kontinentov v poznem Paleocojku.
-Razdeljena je bila na severno Lavrazijo in južno Gondvano, ki sta se na zahodu stikali in
tako tvorili kopensko vez. Na vzhodu pa se je med nju zajedala Tetida (Paleo- in NeoTetida).
-Pangejo je obdajal velik ocean Pantalasa.
-Z razpiranjem Atlantika in razpadom Pangeje najprej na Lavrazijo in Gondvano in nato na
manjše kontinente smo postopoma dobili današnjo Zemljo
Kaj pa nastanek Pangeje?
-Da bi razumeli nastanek Pangeje je potrebno pogledati precej v preteklost.
-koncem Proterozoika je namreč obstajal prejšni superkontinent pod imenom Rodinija.
-Rodinija je nastala v poznem Proterozoiku in začela pred približno 750Ma razpadati
(spodnja slika je iz obdobje pred približno 600Ma).
-Od Rodinije so se z razpiranjem t.i. Iapetus oceana odtrgali fragmenti kontinentalne skorje
in nastali so naslednji kontinenti:
-Gondvana; ostala največji kontinent, bila v južnih geografskih širinah
-Laurencija; približno današnja N Amerika se je pomaknila na ekvator
-Baltika; se tudi pomaknila proti severu, vendar ostala bližje Gondvani
-Sibirija; se je nahajala severno od obeh
-Ostali manjši fragmenti (Kazahstanija, deli današnje Kitajske)
-V srednjem ordoviciju se je začel Iapetus ocean zapirati.
-Manjšal se je prostor med Laurencijo in Baltiko
-hkrati pa je poteg plošče povzročil rifting na obronkih Gonvane in odtrgala sta se manjša
bloka (terena) Karolina in Avalonija.
-v zaledju teh blokov se je odprl nov Rhaeijški (Rhaeic) ocean, katerega odpiranje je bilo
neposredno povezano z zapiranjem Iapetus oceana (podobno kot Paleo- in Neo-Tetida).
-Zaradi nastalih razmer (poteg plošče Iapetus oceana) sta Karolinsko - Avalonska terena zelo
hitro potovala proti N (s hitrostjo 8 do 10 cm/leto)
-Avalonski mikrokontinent (teren) se je najprej zvaril z Baltico (je bila bližje Gondvani)
-Kmalu zatem je prišlo do kolizije Baltike in Avalonije z Laurencijo in nastala je Laurazija
(Laurusija).
-Nastali so Apalači in Kaledoniti
-Višek orogeneze je bil v poznem Siluru in zgodnjem Devonu
-Na daljnem E se je odpirala Paleotetida (odtgajo se deli današnje Kitajske)
-Gondvana se začne pomikati proti severu
-To povzroči zapiranje Rhaeijškega oceana
-Na E delu se ta podriva pod Avalonijo
-Hkrati je smer subdukcije na W delu v obratni smeri (proti S)
-Sočasno z zapiranjem Reiškega oceana se začne zapirat tudi Uralski ocean med Laurazijo in
Sibirijo (na N) ter Kazahstanijo (na S)
-Na daljnem E se naprej odpira Paleotetida in proti N pomikajo deli Kitajske
-Gondvana (s svojimi perifernimi deli) se zvari z Laurazijo
-višek orogeneze je bil v karbonu
-pri tem se zaprejo tudi W podaljški Paleotetide, ki so ločili periferne dele (t.i. Hunski
mikrokontinet ali Armorikanska terenska združba) od Gondvane
-Na območju Evrope nastanejo Variskidi in na E Ural
-v W delu pride do nadaljne deformacije Apalačov (S in centralni deli gorstva)
-na skrajnem zahodu nastane gorstvo Quachita (današnji N Mehika)
-V permu so večji kontinenti ponovno združeni v superkontinent Pangejo.
-sestavljata ga povečana Laurazija na N in Gondvana na S, vmes pa okoli 10000km dolgo
gorstvo Quachita-Apalači-Variskidi in na E Paleo- in Neo-Tetida
-na E Lavrazije poteka v smeri N-S Ural, ki je nastal zaradi kolizije manjše Lavrazije s
Sibirijo in Kazahstanijo, medtem ko je med slednjima prišlo do t.i. mehke kolizije (soft
collision)
-v tem času pride to kolizije najbolj severnih delov Kitajske (Tarim) na Lavrazijo
11.2. Kaledonsko-Apalaška orogeneza
11.2.1. Kaledonidi
-Ime izvira iz rimskega poimenovanja Škotske > Caledonia
-Kaledinidi se raztezajo od Britanskega otočja preko robov severnega Atlantika
(Skandinavija in Greenlandija) do otočij v Arktičnem oceanu (Svarbald, Franc Jožefova
zemlja)
-Pred odpiranjem Atlantika so tvorili enotno gorsko verigo, ki se je na jug nadaljevala v
Apalače.
-Nastali so z kolizijo Baltike in Laurencije (današnja Severna Amerika, Greenlandija,
severna Irska in Škotska) ter Avalonije (del Gondvane) z zapiranjem Iapetus oceana.
-Baltika je bila precej manjša kot Laurencija in je igrala podobno vlogo kot danes Indija
-Višek orogeneze je bil v poznem Silurju in zgodnjem Devonu
11.2.1.1. Kaledonidi v Skandinaviji in Greenlandiji
-V Skandinaviji to isto orogenezo imenujejo tudi Skandijska po gorovju Skandi v Norveški
in W Švedski
-Kaledonski orogen (Skandi) je v Skandinaviji dolg okoli 2000km in širok 200 do 300 km,
del orogena pa je potopljenega in prekritega z mlajšimi sedimenti (pozni paleozoik in mlajši)
na atlantskem pasivnem robu (do 200km)
-Gorstvo označujejo pokrovi, ki so bili narinjeni proti E-SE na Avtohton = zgodnje
paleocojski pasivni rob Baltike (peščenjaki, apnenci, glinavci, ki leže na kamninah Baltskega
ščita).
-Del pokrovov (spodnji in srednji alohton-modra barva) sestavljajo notranji deli tega
pasivnega roba (sedimenti in podlaga)
-Zgornji Alohton deloma sestavljajo močno metamorfozirani sedimenti pasivnega roba (Seve
skupina pokrovov), nad njimi pa manj metamorfozirani pokrovi (Köli skupina) z raznolikimi
magmatsko-sedimentnimi kamninami oceanskega okolja (ofioliti, ločne in zaločne
kamninske združbe)
-Najvišji del Alohtona je prav tako kompleksen. Sestavljajo ga ofioliti in kamnine
kontinentalnega roba Laurencije, ki vsebujejo številne vdore granitnih batolitov
-v Greenlandiji Kaledonidi deloma gledajo izpod ledenega pokrova le ob obali
-Široki so do 300km na S in 100km na N
-na šelfih jih prekrivajo mlajši sedimenti in terciarni vulkaniti povezani z odpiranjem N
Atlantika in Islandsko vročo točko
-Narivi so proti W-NW in sicer na Laurencijski avtohton (kraton z zgodnje paleozoijskim
sedimenti pasivnega roba-za celotni rob od Kanade, Škotske Greenlandije in Svalbarda so
zelo značilni kambro-ordovicijski apnenci, ki jih na Baltiki ni)
-Tudi Alohton (pokrove) v celoti sestavljajo deli pasivnega roba Laurencije s podlago in
zgodnje-paleocojskimi sedimenti.
-v vrhnjem Alohtonu, ki ga sestavljajo debelejši pokrovi (thick-skinned) so pogosti stari in
pozno-orogenetski graniti (cca-940Ma – iz časa nastajanja Rodinije)
-Svalbard (največji otok je Spitsbergen) predstavlja nadaljevanje Kaledonidov iz
Greenlandije na sever.
-izjemo predstavlja visokotlačni-nizkotemperaturni metamorfizem, ki je zgodnje ordovicijske
starosti. Nad njim se pojavljajo srednje in poznoordovicijski konglomerati in apnenci, ki
preidejo v silurski fliš. Vse to kaže na začetke subdukcije že v ordoviciju
Nastanek Kaledonidov v Skandinaviji in Greenlandiji
Kaledonidi v Skandinaviji in Greenlandiji kažejo klasičen Wilsonov cikel:
-odpiranje Iapetus oceana v poznem proterozoiku
-začetek zapiranja v ordoviciju (podatki iz Svalbarta)
-pri tem se tvorijo otočni loki, katerih ostanke dobimo v Zgornjem alohtonu v Skandinaviji
-kolizija v zg. siluru in sp. devonu, s tem da se na koncu podriva Baltika
11.2.1.2. Kaledonidi v Veliki Britaniji
-Kaledonidi na Britanskem otočju so nastali z kolizijo Avalonije (Anglija) in Laurencije
(Škotska)
-Prva je bila v sp. ordoviciju še del Gondvane (Anglija in Škotska sta bili verjetno 5000km
narazen-paleomagnetni podatki)
-Sočasno je bila Avalonija od Baltike oddaljena verjetno le okoli 1300km in ločilo jih je
manjše Tornquist morje
-Zgodovina zapiranja Iapetus oceana je podobna kot na N z začetkom v ordoviciju (na S se
odtrga Avalonija in na Laurencijo se privari otočni lok v t.i. Grampijskem orogenetsem
dogotku).
-Avalonija se najprej zvari z Baltiko (v Ashgilu-ozka cona deformacij v Polskih Kaledonidih)
in nato z Laurencijo.
-Razlika je v tem, da je šlo za mehko kolizijo (Baltika in Avalonija sta bili verjetno le šibko
zvarjeni)
-Glavna suturo v Britaniji predstavlja Solway tektonska črta (tectonic line)
11.2.2. Apalači
-Gorstvo se razteza ob E obali Severne Amerike (od Nove Fundlandije do Alabame) in
dosega višine do 2000m.n.v.
-Apalače delimo v Severne (N od NYC) in Centralne ter Južne (S od NYC)
-Dogotki, ki so privedli do nastanka gorstva so zelo podobni, kot v Kaledonidih s tem, da so
bili starejše orogeneze dodatno deformirane s poznopaleocojskimi.
Severni Apalači
Gorstvo se deli na naslednje tektonostratigrafske cone:
-Humber; pasivni rob Laurencije
-Dunnage; vsebuje ostanke Iapetus oceana (z otočnimi loki in mikrokontinentom Dashwood,
ki je bil deloma odtrgan del Laurencije)
-Gander, Avalon in Meguma; so fragmenti Gondvane.
-Prva orogeneza je tako kot v Kaledonidih vezana na privarjenje otočnih lokov in Dashwood
mikrokontinenta na Laurencijo v ordoviciju (Taconska orogeneza)
-Gander naj bi predstavljal dodaten mikrokontinent Ganderia (ni prepoznan v Britaniji), ki se
je kolidiral že v poznem orodoviciju (Salinijska orogeneza).
-Avalonija se je podobno kot v Britaniji privarila z levo-poševno kolizijo v poznem Siluru,
zgodnjem Devonu (Akadijska orogeneza).
-Meguma že bolj spada k poznopaleocoijskim deformacijam (o tem malo kasneje) in se je
privarila v Neoakadijski orogenezi v srednjem devonu do sp karbonu.
Južni in centralni Apaplači
Centralni in Južni Apalači so nadaljevanje Severnih Apalačev in jih sestavljajo:
-Najbolj na NW klastiti, ki so prišli iz Apalačev in prekrili starejše kamnine (oranžna –
rumena barva)
-Deli pasivnega roba Laurencije, ki so bili narinjeni proti notranjosti kontinenta (alohton) so
v NW delih gorstva (temno vijola-modra in rumeno-rjava barva (pasivni rob), rdeča
(podlaga))
-Centralne dele s sedimenti značilnimi za oceanska okolja (ofioliti-črni, otočni lok - svetlo
vijola-modra barva), ki so bili privarjeni na Laurencijo v Takonski orogenezi (ordovicij)
-Carolinski mikrokontinent (zelena, temno modra barva) je na SE Apalačev. Bil prilepljen ob
poševni koliziji (transpresiji) v Neoakadijski orogenezi (podobno kot Maguma cona v N
Apalačih v sr. siluru do sp. karbonu)
Ta del Apalačev je bil zelo močno deformiran in preoblikovan predvsem v kasnejši (zg.
silur–sp. Karbon –do max. sp. perm) Alleghanijski orogenezi
11.3. Quachita-Aleghanijska-Varistična orogeneza
-Quachita-Aleghanijska-Varistična orogeneza je nastala z zaprtjem Rhaeijškega oceana, ki je
razdvojeval Gondvano in pravkar zvarjeno Laurazijo
-Rhaeijški ocean se je odprl v spodnjem ordoviciju, se začel zapirati v devonu in se zaprl v
spodnjem karbonu
-sutura je dolga okoli 10000km in se razteza od Srednje Amerike do E Evrope
11.3.1. Variskidi
-Variskidi se imenujejo po istoimenskem Germanskem plemenu, ki je živelo v NW Bavarski
za časa rimskega imperija in jih omenja Tacit
-Pogosto se za isto orogenezo uporablja izraz Hercinska orogeneza
-Variskidi so staro gorovje, ki ga dobimo v centralni Evropi in Iberskem polotoku in
izdanjajo od Portugalske do Polske (W-E) ter Britanije do Mediterana (N-S).
-nenavadna širina gorstva je posledica zvarjenja več manjših kontinentov
Izdanki varsikodov so v t.i. masivih, ki gledajo izpod pozno-paleozojskih in mlajših
sedimentov:
-Iberijski (Španija, Portugalska)
-Armorikanski (NW Francija)
-Centralni in Maures (S Francija)
-deli Korzike in Sardinije
-Vogezi (Vosges) in Schwartzwald (S Nemčija)
-Ardeni, Renski masiv in Harz pogorje (W - centralna Evropa)
-Bohemijski masiv (E Nemčija, Češka)
-Na območju Alp, Karpatov in Mediterana so bili Variskidi zelo `predelani` (re-worked) v
kasnejših (Alpidskih) tektonskih deformacijah
Podlaga Variskidov
-Podlaga Variskidov kaže starejše deformacije (kambrij in spodnji ordovicij)
-te deformacije so povezanih z začetki zapiranja Iapetus oceana
-nastale so na južnih predelih oceana, ko je bil otočni lok prilepljen na Gondvano (pred
riftingom Rhaeiškega oceana)
-znane so kot Kadomijska orogeneza (Cadomia je rimsko ime za območje Caën v
Normandiji) in spada k Pan-Afriški orogenezi.
Nastanek Variskidov
-Kmalu po odtrganju Avalonije (mogoče že v zg. ordoviciju) se naj bi od Gondvane odtrgali
še ostali manjši kontnentalni fragmenti t.i. Armorikanske združbe terenov (v literaturi znan
tudi kot Hunski mikrokontinent, ali Cadomia)
-v to `zgodbo` bolj ali manj spadajo tudi območja kasnejših Alp (Proto-Alpe)
-v kolikšni meri je prišlo do odtrganja Armorikanske združbe terenov se interpretacije v
literaturi precej spreminjajo. Po nekaterih virih so se ti mikrokontinenti precej oddaljili od
Gondvane in vmes se je razvila Paleotetida (cf. Franke et al, 2005, Stamfli in Kozur, 2006)
po drugih pa naj bi v veliki meri ostali v neposredni bližini Gondvane (Nance, 2008)
-zapiranje Reijškega oceana v Evropi se je začelo v sp. devonu (takoj po nastanku
Kaledonidov) z subdukcijo proti N pod Baltiko oz. Avalonijo.
-ocean se je zaprl koncem sr. Devona (cca. 395-370Ma), ko so se na Avalonijo obducirali
ofioliti v S Britaniji (Lizard ofioliti) in SW Iberiji (Beja ofioliti in Pulo do Lobo enota
akrecijske prizme) ter Bohemijskem masivu (Sleza ofioliti).
-dokončna kolizija Med Armorikansko združbo terenov (Gondvano?) in Laurazijo se je
zgodila v spodnjem karbonu (ZDA nomenklatura = Mississipian) z izrivanjem visokotlačnih
metamorfnih kamnin in se nadaljevala do spodnjega perma
-Vzporedno z glavno suturo poteka znotraj Armorikanske združbe terenov več potencijalnih
manjših sutur (oranžna, modra in rjava barva)
-te naj bi nastale z zaprtjem manjših oceanov ali morij v zgornjem Devonu (takoj po zaprtju
Reijškega oceana), ki so razdvojevali:
(a) posamezne terene (mikrokontinente) znotraj Armorikanske združbe terenov in (b) to
združbo od Gondvane (Paleotetida)
Variskidi v Centralni Evropi
-V centralni Evropi so bili ti tereni Saksonsko-Turingijski, Bohemijski in Moldanubijski
(mogoče N Gondvana).
-tonjenje subdukcije proti S nakazuje, da je bila konvergenca lokalno prekinjena z ekstenzijo
med Avalonijo in Armorikansko združbo terenov in nastankom Rensko-Hercinskega oceana
(zelo možno je, da gre le za del Reijškega oceana!!!  torej Reijški =Rensko-Hercinski
ocean)
-Rensko-Hercinski ocean se je začel zapirat koncem sr. Devona in bil dokončno zaprt v
začetku karbona
-Subdukcija med Avalonijo in Saksonsko Turingijskim ter Bohemijskim terenom je potekala
proti S, med slednjim in Moldanubijskim (Gondvano?Paleotetida?) pa proti N
-posledično dobimo tri kolizijske pasove: Rensko-Hercinski, Saksonsko-Turingijski in
Moldanubijski (jih je opazil že F Kossmat, 1927)
Variskidi v W Evropi
-NW Iberija pripada Gondvani in deloma Armorikanski združbi terenov, medtem ko je SW
Iberija del Avalonije. Sutura (Beja in Lizard ofioliti) vpada proti E oz. S
-če odmislimo Biscajski zaliv, dobimo zelo lep lok. Narivi v konkavnih delih loka so
konvergentni (proti S v Franciji in proti NE na Iberiji) in divergentni v konveksnih delih loka
(proti N v Britaniji in proti SW na Iberiji)
-poleg glavne suture (Beja ofioliti) dobimo še eno suturo, ki je nastala z subdukcijo GaliciaBretanijskega oceana proti W (v današnih razmerah). Ta sutura se nadaljuje preko
Centralnega masiva, Vogezov in Schwartzwalda v Moldanubijsko suturo.
-v W Evropi tako Armorikansko združbo terenov tvori le en Armorikanski teren (OsseMorena cona in Armorikanski masiv)
-tako dobimo v NW Iberiji in Galiciji ter Centralnem masivu avtohton in pokrove, ki so deli
Godvane; na njih ležijo pokrovi, ki vsebujejo ofiolite in akrecijske prizme
-suturna cona, ki jo označujejo vzmiki (CCSZ=Coimbra(tudi Badajoz) -Cordoba strižna cona
in SASZ=Južno (S) Armoriška strižna cona)
-Armorikanski teren: istoimenski masiv v Franciji (samo podlaga) in Ossa-Morena cona v
Iberiji (paleocojski sedimenti). Pokrovi v Iberiji in foliacije v Armorikanskem masivu kažejo
narivanje proti W oz N
-Beja sutura v SE Iberiji in Bray nariv
-Avalonija: Ardeni v Franciji s pokrovi proti N in Portugalska cona v SE Iberiji z pokrovi
proti W (iz devonskih-karbonskih sedimen.)
Značilnosti Variskidov
-pozno obdobje orogeneze (spodnji karbon) označujejo zelo močni vzmiki, kar je razvidno iz
glavnih sutur in številnih manjših prelomnih con
-eden takšnih naj bi bil tudi `Moldanubijski pokrov` med Moravio-Slesio in Moldanubijkim
terenom (Gondvano) ob katerem so bili SE deli premaknjeni tudi za 1500km proti SW.
Nadaljevanje suture med Bohemijskim in Moldanubijskim terenom tako načeloma dobimo
nekje na območju Alp (v naših južnih Karavankah?) ali južneje
-za Variskide je značilna zelo močna magmatska dejavnost. V centralnih delih dobimo zelo
velike granitne (do dioritne) plutone.
-večina granitov je nastala z nataljevanjem metasedimentov na kontinentalnih skorjah (zaradi
odebelitve skorje in kasneje ko so odtrgani deli pogreznjenih plošč potonili v plašč, kar je
omogočilo dvig vroče astenosfere in močno povečalo toplotni tok)
-v Variskidih je zelo veliko nestabilnih izotopov, kar še poveča toplotni tok. Torej so bili
Variskidi `vroče` gorstvo (v razliki od Kaledonidov, Urala, Alp), kar je oslabilo mehanske
lastnosti skorje in v končni fazi povzročilo hitro uničenje gorskega jedra, hitrega dviganja in
erozije (izostazija) ter znižanja gorstva
11.3.2.Sočasno zapiranje Rhaeijškega oceana v N Ameriki.
-Rhaeiška sutura v N Ameriki ni razgaljena, ampak lahko na suturo (ki je pokrita z mlajšimi
sedimenti) sklepamo iz geoloških podatkov, saj je zapiranje Rhaeijškega oceana vplivalo na
sedimentarno in deformacijsko zgodovino Quachita gorstva in mlajše deformacije
(Alleghanijska orogeneza) v Apalačih. Poleg tega na suturo kažejo tudi geofizikalni podatki.
-v Mehiki je več terenov, ki imajo značilnosti Gondvane in akrecijske prizme na njenem N
robu (Mixteca, Sierra Madre, Qaxaquia, Maya)
-subdukcija je potekala proti S, saj ni ostankov vulkanskega loka (magmatiov) v Quachita
gorstvu in Apalačih
-zaptje oceana v zg. devonu in sp. karbonu privede do nastanka Quachita gorstva in
Alleghanijskih deformacij predvsem v S Apalačih (narivanja proti NW in N)
-Alleghanijska deformacije v SE ZDA so posledica kolizije Gonvane (predvsem NW Afrike)
z Laurencijo in kažejo poševno in pravokotno konvergenco (transpresija in kompresija) ter
rotacije.
-Deformacije so se nadaljevale do spodnjega perma predvsem zaradi rotacije Gondvane v
smeri urinega kazalca.
-V N Apalačih tako iz tega časa dobimo predvsem desne vzmike (transpresija) in regionalni
metamorfizem ter anatetičnega magmatizma, ki sta posledica odebelitve skorje
-v Centralnih in S Apalačih pa nastajajo veliki pokrovi proti NW (premik do 350km), ob
katerih so premaknjene ali reaktivirane tudi starejše deformacije
-v poznem karbonu dobimo predvsem desne vzmike, metamorfizem in magmatizem
-zgradba današnjih S Apalačov je posledica Alleghanijske orogeneze
-v tem času se verjetno zaradi postopnega zapiranja podobnega zadrgi dokončno prilepi tudi
Florida, ki je bila del Gondvane.
11.4. Ural
11.4.1. Ural - glavne značilnosti
-Ural je nastal z Kolizijo Baltike, Kazahstanije in Sibirije (slednji dve sta se zvarili z mehko
kolizijo) z zaprtjem Uralskega oceana
-Uralsko gorovje se razteza 2500km v smeri N-S od Novaye Zemlye (na N) do Aralskega
morja (na S) in kaže značine magnetne anomalije (levi del slike)
-Nadmorske višine danes dosegajo do okoli 1000, izjemoma 1900 m.n.v.
-Od N proti S se Ural deli na Polarni, Cis-Polarni, Sevrni, Centralni in Južni del
-Prečno na Gorstvo pa se predvsem glede na starost in paleogeografske značilnosti kamnin
deli na naslednje cone: Pre-Uralska, Zahodno Uralska, Centralno Uralska, MagnitogorskTagilska, Vzhodno Uralska in Trans-Uralska
-Pre-Uralska, Zahodna in Centralno Uralska cone predstavljajo W nagubano-narivni pas in
vsebujejo: zgornje karbonske do spodnje triasne predgorske sedimente, starejše paleocoijske
platformske in pobočne sedimente (pasivni rob) in predkambrijske (Arhaik in Proterozoik)
kamnine Vzhodno Evropskega Kratona.
-Magnitogorsk-Tagilska cono sestavljajo kamnine dveh otočnih lokov: Magnitokorski lok v
S Uralu (sp. do sr. devonski bazalti in zg. devonski vulkanoklastiti) in Tagilski lok v
Srednjem Uralu (silurski in sp. devonski bazalti in vulkanoklastiti ter sp. do sr. devonski
klastiti)
-Vzhodno Uralsko cono sestavljajo močno deformirani in metamorfozirani sedimenti
vulkanskega loka in fragmenti predkambrijskih in paleocojskih kamnin (deli kontinentalne
skorje)
V tej coni so številni karbonski in permski granitoidni plutoni
-Trans-Uralsko cono sestavljajo Devonski in Karbonski vulkanski in plutonski kompleksi.
Redko se pojavljajo ofioliti in visokotlačne metamorfne kamnine
11.4.2. Ural - nastanek
-začetek zapiranja Uralskega oceana je v zg. silurju in devonu se odrazi z nastankom intraoceanske cone subdukcije (proti E), nad katero se razvijeta otočna loka (Magnitogorsksp.devon, Tagil-silur)
-sledi vstop kontinentalnega roba Baltike v cono subdukcije in narivanje akrecijske prizme na
W (zg. devon) ob ločno-kontinentalni koliziji.
-sočasno se razvije subdukcija (proti E) pod Kazahstanijo in Sibirijo, ki se nadaljuje skozi
ves karbon. Hkrati (v karbonu) na Baltiki ni tektonskih deformacij in nad otočnimi loki, ki se
pogreznejo, dobimo platformske sedimente
-koncem karbona in v sp. permu se Uralski ocean zapre in začne se kontinentalna kolizija
-kolizija traja od sp. perma do sp. Triasa in pri tem se razvije zahodni pregorski bazen in
narivni pas
-sočasno v centralnih deli gorstva dobimo obsežne vzmične deformacije, iztiskanje in
razgaljenje spodnjih delov skorje in nastanek številnih granitoidnih plutonov
Z Kaledonsko, Varistično (Združeni Kontinenti Evrope;) in Uralsko ter spremljajočimi
orogenezami v permu in spodnjem triasu tako dobimo superkontinent Pangejo
11.4. Ekonomski pomen paleozojskih gorstev
-Variskidi: -Pb-Zn rudišča v šelfnih karbonatih; v sp. karbonskih apnencih Pb-Zn-Ag-Cu na
Irskem in Pb-Zn-Ba-F v Penninih in Mandipih v Angliji in NW Walesu in podobna rudišča v
ZDA (zg.karbon-sp.perm Mississipi tip-rudišča v Quachita-Alleganijskem predgorskem
bazenu.
-U-Sn-W rudišča v granitih zahodne Evrope; U-Sn-W-(Mo)-Sb v SW Angliji, Sn-W na
Portugalskem, U v Franciji (Centralni masiv in S Bretanija), Sn-W v Iberiji z Au-Ag žilami
na Portugalskem
-Ag-bazične kovine; nastale pri ekstenziji v zaključnih fazah kolapsa Variskidov
-sedimentna-masivna-sulfidna rudišča; pirit-galenit-sfaleritne (včasih tudi baritne) rude v
sr-devon klastitih v Renskem masivu povezane z riftingom
-vulanska-ekshalacijska-masivna-sulfidna rudišča; v vulkanitih otočnega loka v
Bohemijskem masivu (Kuroko tip rudišča?). Na Iberiji zelo pomemben Piritni pas z vsaj 9
masivnimi sulfidnimi (Cu-Zn-Pb) rudišči (najbolj znan Rio Tinto)-pod njimi zg-devonijski
fliši in nad njimi sp.karbonski sedimenti in povezane z vulkansko dejavnostjo koncem
devona. Šlo naj bi za Kuroko-tip rudišča v zaločnih bazenih
-Kupferschiefer Cu-rudišča v centralni Evropi; z Cu bogati skrilavci v zg. permksem
Zehsteinskem morju, ki je nastalo z kolapsom Variskidov.
-Kaledonidi in Apalači: prepoznamo več tipov rudišč, ki so vezana na posamezne dele
Wilsonovega cikla:
-rudišča kontinentalnega riftinga; masivna sulfidna v metamorfnih pozno predkambrijskih
klastiti Laurencije v S Apalačih in Škotski, V Apalačih in Baltiki še Baritna, Ba-Zn in CuZn-Besshi-tip in Pb-Zn stratiformna rudišča v povezavi z bazičnim magmatizmom
-ofioliti; v Quebec-u polimetalno masivno sulfidno rudišče, v Kanadi in Norveški piritna
masivna rudišča z Cu in Zn, V Shetlandsem otočju so v ofiolitih visoke koncentracije
platinaste skupine.
-subdukcija in vulkanski loki; ob aktivnih mejah je v granitih, vulkanitih in vulkanosedimentih zaporedjih vulkanskih (otočnih) lokov nastalo večino masivnih sulfidnih rudišč;
Cu-Zn-(Pb) v zg. so sr.ordovicijskih otočnih lokih v N Apalačih (Dunnage teren), največje
porfirsko Cu-Mo rudišče je v Bathust-Newcastle območju v Kanadi v matamorfoziranih
(zeleni skrilavci) felzičnih vulkanskih kamninan Arenig-Caradošče starosti. Podobna so
Avoca rudišča na Irskem. Cu-Fe-Pb rudišča so še v Apalačih in sicer Virginiji in Novi
Fundladiji, SE Quebecu ter centralnih Kaledonidih na Norveškem , Škotskem (zg.silurski do
zg.devonski I-tip graniti do dioriti). S porfirskim Cu rudišči so povezana tudi Au-Ag-(Te)
žilna rudišča Škotske.
-Post-orogenski graniti; v Newbrunswick-u v N Apalačih so W-Sn-Mo-F hidrotermalna
rudišča povezana z sr. devonskim graniti in zg.devon do sp.karbonska W-Mo-Sn-F-Bi
bazino-kovinska sulfidna rudišča povezana s sub-vulkanskimi rioliti. V Quebecu še postorog. porfirska Cu rudišča. V Škotski in Irski z U bogati sp.devon graniti
-Post-kolizijski pokrovi; Pb-Zn plastnata Mississipi-tip rudišča v apnencih predgorskem
bazenu Apalačev in v robnih pokrovih v Kaledonidih Skandinavije in Greenlandije. Nastala
naj bi z izstikanjem z nafto in minerali bogatih fluidov (brin) iz kontinentalnega rob, ki je bil
subduciran, v predgorski bazen.
12. Proterocojski orogeni.
-Pozno proterozojski- neoproterozojski orogeni
-Srednje proterozojski - mezoproterozojski orogeni
-Zgodnje proterozojski - paleoproterozojski orogeni
12.1. Proterozoik
-Proterozoik je izredno dolgo obdobje zemljine zgodovine, ki obsega čas od arhaika (~2,5
Ga) do kambrija (~542 Ma).
-Spodnjo mejo označuje sprememba v tektonskih procesih, ko nastanejo kontinenti zadosti
veliki, da se vzpostavi tektonika plošč, kot jo poznamo danes
-Zgornjo mejo pa predstavlja eksplozija življenja, ko živi svet izumi `čelade` (organizmi
dobijo zunanji trdni skelet in se tako pogosteje ohranijo v fosilnem zapisu)
-Proterozoik se deli na starejši, oz. paleoproterozoik (2,5-1,5 Ga), srednji oz.
mezoproterozoik (1,6 do 1 Ga) in mlajši oz. neoproterozoik (1 Ga do 542 Ma)
-Bolj ko gremo v preteklost, manj je ohranjenih podatkov o razvoju zemlje, saj so ti bili
uničeni z kasnejšimi tektonskimi dogotki, ali pa so prekriti z mlajšimi kamninami.
-Kljub temu je razvoj Zemlje v neoproterocoiku in zgornjem mezoproterocoiku še dokaj
dobro razumljen
-v dosedanjih predavanjih smo si torej natančneje ogledali le slabih 10% zemljine zgodovine,
rahlo smo se dotaknili še arhaika, ki predstavlja slabo polovico zemljine preteklosti.
-Proterozoik tako predstavlja slabo polovico celotne zemljine zgodovine in razkriva zametke
modernega sveta.
-Splošno geološko mnenje je, da se kontinenti občasno združijo v superkontinet.
-Najmlajši superkontinet je bil Pangeja pred ~ 300Ma, ki je nastal z Apalaško-Kaledonski,
Varistično in Uralsko Orogenezo.
-Prejšnji, dokaj dobro razumljeni superkontinent je bil Rodinija, ki je nastal v poznem
mezoproteroziku
-Pred tem obstajajo dokazi še o starejših superkontinentih, vendar pa je razpored posameznih
kontinentalnih blokov znotraj teh superkontinentov slabo znan
-Najbolj znani stari superkontinenti so Kolumbija oz. Nuna (1,8-1-5Ga), Kenorland (2,72,5Ga), najstarejši pa Ur (pred 3.1Ga)
Rodinija
-Rodinija je nastala v poznem mezoproterozoiku pred ~1,1 Ga
-Porazdelitev posameznih kratonov se nekoliko razlikuje v paleogeografskih rekonstrukcijah.
Generalno velja, da jo je v osrednjem delu sestavljala Laurencija
-Na Zahodu je mejila na Južno Amerikiški Kraton
-Na severu sta jo obdajali Antarktika, Australija in Indija ter južna Kitajska, ki sta kasneje
tvorili E Gondvano
-Afrika v veliki meri ni bila še sestavljena ampak so posamezni kratoni (Kongo, Kalahari in
W Afrika) bili med seboj zelo oddaljeni.
-Razpad Rodinije se je začel in pred ~ 750 Ma.
-Razpad je povzročil najprej nastanek dveh polovic z odprtjem oceana Pantalasa
-Severni del (Antarktika, Australija, Indija, Arabija, in deli Kitajske) so rotirali v nasprotni
smeri urinega kazalca.
-Med obema deloma Rodinije je bil Kongo kraton, kateri je bil ujet med obe polovici
Rodinije.
-Proti koncu Proterozoika, je Kongo stisnilo med obe polovici Rodinije. Ta tektonski
dogodek je znan kot Pan-Afriška orogeneza.
-Nastal je nov superkontinent Pannotija (pred ~ 550 Ma). Obstoj le tega je vprašljiv, saj so se
Laurencija, Baltika in Sibirja mogoče že prej odcepili od Južne Amerike in Zahodne Afrike
(Iapetus ocean).
12.2. Neoproterozoik – Pan-Afriška orogeneza
-Pan-Afriška orogeneza skupno ime za več orogenov, ki so nastali pri zvarjenju Pannotije,
oziroma zagotovo Gondvane (brez Sibirije, Laurencije in Baltike).
-je najmlajša izmed proterozoijskih orogenez in najbolj intenzivna v Afriki, saj sta se na tem
območju zvarila W in E Gondvana
-koncem proterocoika je nastalo več orogenov: privarjenje otočnega loka na Arabiji, TransSaharski pas, Damaranski pas v Namibiji, Mozambiški pas v E Afriki (glavna sutura med E
in W Gondvano), ki se nadaljuje na Madagaskar, W Idijo, Šri Lanko in Dronning-Maud
Zemljo na Antarktiki.
-V tem času so nastali še Kadomijski orogen v NW Evropi (takrat bila še del Gondvane),
Braziljano orogen v S Ameriki in Patterson v SW Avstraliji.
Arabsko-Nubijski ščit:
-ta ščit sestavlja združba večih privarjenih otočnih lokov in mikrokontinentov.
-te kamnine izdanjajo v okolici Rdečega morja (Egipt, Sudan, Etiopija, Eritreja, W Arabski
polotok
-med posameznimi fragmenti obstajajo dolge (do 900km) suture z ofioliti.
-začetek riftinga naj bi bil pred 870 do 840 Ma, zvarjenje posameznih otočnih lokov pa se naj
bi večinoma zgodilo do 710 Ma.
-Suture so vse mlajše proti E (Al-Amar = 680-640Ma, Nabitah = 710 do 680Ma, itd).
-vsi oceani imajo značilnosti zaločnih, in predločnih okolij (SSZ-ofioliti)
-posledično obstoj velikega oceana na tem območju ni dokazan
-Kljub temu nekateri paleomagnetni podatki iz W Sudana kažejo, da naj bi bilo to območje
oddaljeno od preostale E Afrike tudi do 3000km.
-pokolizijsko obdobje označujejo zelo močni levo zmični prelomi
Mozambiški pas:
-nadaljuje se iz območja Arabsko-Nubijskega ščita na jug, čeprav neposredne povezave še
niso dobro razumljene
-ta orogeni pas je najpomembnejši pri sestavljaju Gondvane iz E in W delov
-orogen naj bi imel simetrično strukturo
-na N (Kenija, Tanzanija) se pojavljajo tri ofiolitni pasovi, vendar verjetno ne kažejo na
suturo, saj so bile ofiolitne kamnine vgnetene ob pokolizijskih vzmičnih conah
-na podlagi nastanka granulitov (gnajsi) sklepajo, da je bil višek orogeneze na tem območju
okoli 750 do 700Ma in nato kolaps gorstva z izstiskanjem visoko-metamorfnih kamnin pred
okoli 640Ma.
-Največ ofiolitov je v Mozambiku (vendar ti zaenrat še niso natančno datirani)
-orogen se nadaljuje iz Mozambika verjetno na območje današnje Antarktike (DromningMaud Zemlja), Madagaskarja, S Indije in Šri Lanke, kjer so številne visoko-metamorfne
kamnine približno iz tega časa
-časovni razpon metamorfoz je med 600 in 500Ma, s tem da so najmlajše na Antarktiki.
Ta zapozneli metamorfizem kaže na:
-zapiranje t.i. Mozambiškega oceana med E in W Gonvano naj bi bilo mlajše na jugu. Tako
naj bi na skrajnem jugu zapiranje potekalo že sočasno z odpiranjem Iapetus oceana N od
Gondvane
-hkrati podatki kažejo, da naj bi debeljenje skorje (nastanek metamorfizma) napredovalo iz
W proti E
-vendar pa bi ta metamorfizem lahko nastal tudi ob kasnejših vzmičnih deformacijah, saj
nekatere strižne cone na Madagaskarju z tem metamorfizmom vsebujejo 680 do 740Ma stare
granite, ki kažejo pozno-orogenetske značilnosti
Trans-Saharski pas:
-se razteza od v smeri N-S od S Alžirije preko Malija, Dahomeyanskega pasu do TogoBenina in ga prekinja Gourma aulakogen.
-Starost orogena je med 750 do 550Ma
-Nastal je z kolizijo W Afriškega in E Saharskega kratona z viškom pred 600Ma in vsebuje
združbo več alohtonih terenov ter ostanke t.i. Tilemsi otočnega loka.
- nastal je z zaprjem oceana, katerega začetki odpiranja so pred ~900Ma.
-suturna cona vpada proti E (vsebuje ofiolite in HP-LT metamorfne kamnine)
-Razvoj Trans-Saharskega pasu:
-730Ma: nastanek Tilemsi otočnega loka
-710 do 695Ma: sedimentacija vulkanoklastitov na E
-635Ma: začetek vdoror granodioritnih plutonov na E po zaprtju zaločnega bazena
-620 do 600Ma dokončno zaprje oceana in nastanek suture
-sledi predvsem vzmična tektonika in narivanje proti E
Trans-Afriška strižna cona:
-se nahaja v S Afriki in kaže duktilne deformacije, na celotni debelini skorje in je verjetno
intrakontinentalna transformna meja med manjšimi ploščami
-dolga je okoli 3000km in jo sestavlja več manjših, vzporednih strižnih con
-zamik ob coni je bil ~600km, predvsem v levi, in v zadnjih fazah v desni smeri
-ta cona je nastala kot povezava med deformacijami v spodnji in srednji skorji z narvinimi
deformacijami v zgornji skorji
-orientirana je pravokotno na Damaran, Lufilian in Zambezi narivne pasove.
-aktivna je bila med 950 do 550Ma
-Damaranski orogen kaže asimentrično strukturo in je verjetno nastal ob zaprtju malega
oceana ali aulakogena (neuspeli rifting) med Kongo in Kalahari ploščama.
Zaključek
-Pan-Afriški orogeni se nadaljujejo v S Ameriko v Braziljanski orogen in naprej na S,
nadaljevanja dobimo tudi v NW Indiji v slabo datiranem Dehli-Aravalli orogenu. V Evropi
so znane kot kadomijska orogeneza in v ZDA kot avalonska orogeneza
-Trans-Saharski in Braziljanski ter tudi Mozambiški orogeni pasovi naj bi nastali z
kontinentalno kolizijo
-Avalonsko-Kadomijske deformacije in Arbabsko-Nubijski ščit, pa naj bi nastale na robu
kontinenta z privarjenjem otočnih lokov (kot današnji Andi in predvsem Kordiljere)
12.3. Mezoproterozoik – Grenvillska orogeneza
-Srednji proterozoik označuje obstoj starejšega superkontineta Kolumbije oz. Nune pred 1,5
Ga, njegov razpad pred 1,45 Ga in nastanek Rodinije
-slednja se je zvarila z t.i. Grenvillsko orogenezo katere višek je bil pred 1.1 do 1,0Ga
-najboljše je orogeneza preučena v N Ameriki, kjer orogeni pas poteka vzporedno z
Quachita-Apalaško verigo v notranjosti kontinenta
Razpad Kolumbije (Nune)
-Kolumbija se je razvila z zleplanjem številnih manjših kontinentalnih blokov koncem
Paleoproterozoika
-višek kontinentalnih kolizij in privarjenja otočnih lokov je bil med 1,98 in 1,65 Ga.
Anorogenetski magmatizem
-Obdobje tik pred in med razpadom Kolumbije označuje izredno močen anorogenetski
magmatizem.
-okoli 70% vsega tovrstnega magmatizma na svetu je nastalo v obdobju med 1,5 do 1,27Ga.
-tvori okoli 1000km širok in 5000km dolg pas od zvezne države Kolumbije (SE ZDA) do
Labradorja
-pojavlja se na robu in znotraj Grenvillskega orogena
-ta nenavadni magmatizem razlagajo na več načinov: plaščni diapir, pluma, superizboklina
pod superkontinentom, poseben plaščni konvekcijski sistem povezan s termalnim pokritjem
plašča tik po nastanku superkontinenta, termalni odziv na prejšnje odebeljenje skorje, ali pa v
povezavi z kasnejšim (Grenvillskim) orogenom...skratka nek nenavaden, slabo razumljen
proces.
-anorogenetki magmatizem se deli na dve fazi
-1. faza: rapakivi graniti med 1,75 in 1,55Ga
-2. faza: rioliti, graniti na S (se pojavljajo v 1,8 do 1,6Ga starem orogenu, ki je nastal z
privarjenjem otočnega loka) in anortoziti (dioriti) z nekaj mafičnimi kamninami na N
-anorogenetski magmatizem v N Ameriki se tako verjetno razdeli na dva bistveno različna
tipa:
1. je vezan na zaključne stopnje paleoproterozojskih orogenov, ki si nastali z taljenjem plašča
zaradi razbremenitve (decompression mantle melting)
2. je vezan na zgodnji razvoj mezoproterozojskih orogenov pri ekstenziji, kjer so graniti in
rioliti nastali z taljenjem mlade skorje otočnih lokov, medtem ko anortoziti in spremljajoče
kamnine prihajajo iz plašča, pri čemur se tvorijo številni mafični dajki (zelo znana je
Mackenzie združba dajkov dolga kar 3000km)
Grenvillska orogeneza
-Grenvillski orogen je v N Ameriki dolg okoli 4000km in je del okoli 13000km dolgega
orogena s katerim je nastala Rodinija
-sestavljajo ga številni tereni z raznolikimi termalno in tektonsko zgodovino, ki so bili
privarjeni s procesi, ki jih poznamo v današnjih kolizijskih orogenih
-v Grenvillskem orogenu ni ohranjene suture in popolne ofiolitne sekvence
-narivi večinoma vpadajo proti E
-na obstoj obstoj oceana in subdukcijo kažejo:
1.Na S (Texas) so deli ofiolitne sekvence in vulkanski loki narinjeni proti NW ali pa z
subdukcijo proti NW, prisotnost zaločnih bazenov in 1,25Ga starega visoko-tlačnega
metamorfizma (akrecijske prizme) in nekoliko mlajših (1,12-1,07Ga) granitnih plutonov
2.t.i. Centralni metasedimentni pas sestavljajo kamnine otočnega loka in zaločnega bazena
(tereni na desni sliki) z nejasno subdukcijo (NW ali SE). Ta otočni lok se je privaril na W
pred 1,19 do 1,06 Ga in na E pred 1,08 do 1,06 Ga.
3.v Quebecu se pojavljajo močno metamorfozirane kamnine nepopolne ofiolitne sekvence
znotraj granulitnega terena
4.Tereni na E (leva slika) kažejo značilnosti otočnih lokov z subdukcijo med 1,15 do 1,0Ga,
kar kaže da so se tereni na E privarili kasneje in je orogen rastel postopoma v tej smeri.
-Orogenezi, ki je sestavila Rodinijo v obdobju med 1,1 do 1,0 Ga sledi dokaj hiter kolaps
orogena (se zaključi pred ~990Ma), ki ga spremlja granitoidni magmatizem in razgaljenje
spodnjih delov skorje z visokometamorfnimi kamninami.
12.4. Paleoproterozoik – začetek moderne tektonike
12.4.1. Uvod
Bolj ko gremo v preteklost, slabši in bolj razdrobljeni so podatki o tektonski aktivnosti.
Vendar pa je splošno sprejeto, da meja med arhaikom in proterozoikom predstavlja
spremembo v tektonskem režimu na planetu. Približno pred 2,5Ga namreč dobimo prve
dokaze o delovanju tektonike plošč, kot je poznamo danes.
-obdobje med 2,6 in 2,4Ga označuje tektonsko mirovanje, kar posredno kaže na obstoj t.i.
Kenorland superkontineta
-kamnine iz obdobja ki sledi, pa dokazujejo obstoj tektonike plošč:
1.med 2,4 in 2,0 Ga zelo veliko število mafičnih dajkov in silov, ki kažejo na razpad
kontinetov (rifting) in mu sledi nastanek številnih pasivnih kontinentalnih robov
2.po 2,0Ga dobimo prve dokaj popolne ofiolite
3.konec paleoproterocoika pa označuje nastanek prvih kontinetalnih kolizij in privarjenj
(akrecije) otočnih lokov
To je torej obdobje o svitu modernega sveta, skratka o najstarejših riftingih, ...
12.4.2. Dajki in razpad kontinentov
Začetne faze razpada kontinentov (superkontinenta?) označujejo številni mafični dajki, ki so
vdirali v dveh tektonskih okoljih:
1.aulakogenih; pravokotno na bodoči pasivni rob. Značilno za njih je, da so nekje v srednji
skorji, ko jim je zmanjkalo vzgona, vdirali lateralno v obliki silov.
2.vzporedno z bodočimi pasivnimi robovi (oceani), torej na območjih, kjer je rifting privedel
do nastanka oceanov
-Primer za prvo skupino so Mistassini, Marathon in Molson dajki v ZDA, ki potekajo iz roba
posameznih arhajški provinc (mikrokontinentov) v notranjost. Starost teh skupin je med 2,4
in 1,85Ga.
-Primer druge skupine so istočasni Payne River Dajki, ki so vzporedni z robom arhaiške
province. V neposredni bližini teh dajkov dobimo malo mlajši Cape Smith orogen, ki vsebuje
tudi ofiolite (Purtuniq ofiolit -1,98Ga).
Drugi primer sta skupini dajkov (Sumian -Sarolian = 2,4-2,3Ga in Jatulian = 2,2-2,0Ga) v
Baltkem ščitu, ki potekajo vzporedno z 2,0-1,9 staro suturo Svecofennijskega orogena.
12.4.3. Ofioliti
Paleoproterozoik je tudi obdobje, ko se pojavijo prva najstarejša, bolj ali manj popolna,
ofiolitna zaporedja z roženci, blazinastimi lavami, dajki, gabri in ultramafičnimi
magmatskimi kamninami.
Ta zaporedja dokazujejo nastanek sodobnih oceanov in subdukcije (obdukcije) oceanske
skorje v času zapiranja le teh. Vsi ofioliti so mlajši od 2,0Ga.
1.primer: Jormua ofiolit na Finskem: 1,96Ga, v pokrovu 30km stran od suturne cone
Svecofennijskega orogena. Zaporedje je skoraj popolno in metamorfozirano (amfibolitni
facies). Razlika s sodobnimi: 1) mafični del (gabri, dajki) je zelo tanek (do 1km), 2) v
serpentinitih so gabrske intruzije, 3) dajki sekajo celotno ofiolitno zaporedje
Tudi v suturni coni dobimo leče z deli ofiolitnega zaporedja, ki so lahko hidrotermalno
obogatene
2.primer: Purtuniq ofiolit v Kanadi: 1,98Ga, v pokrovu nad gnajsi (podlago) 30 do 90 km
stran od Cape Smith orogena. V pokrovu najdemo več skupin, ki pripadajo različnim
tektonskim okoljem nastanka: 1) Povungnutuk (2,036Ga) = pasivni rob
2) Chukotat (1,92Ga) in Watts (1,99-1,97Ga) = ofioliti, 3) Spartan in Parent (1,9-186Ga) =
akrecijska prizma in otočni lok, 4) Sugluk (1,84-1,83Ga): Ca-alkalični plutoni nastali ob
spremembi smeri subdukcije.
-Konec privarjenja kažejo 1,76Ga pegmatitni dajki, ki sekajo vse prejšne kamnine.
3.primer: Payson ofiolit v Arizoni (SW ZDA): 1,73Ga, v Mazatzal bloku
-Vsebuje gabro, mafične dajke in blazinaste bazaltne lave. Na stiku med slednjima dvema so
Cu-Pb masivne rude (hidrotermalna mineralizacija). Podobna obogatenja dobimu tudi v
današnji oceanski skorji.
-Geokemične lastnosti kažejo, da so gre verjetno ofiolitne zaločnega bazena (SSZ-ofioliti). Ti
ofioliti so se razvili z razpadom otočnega loka, saj imamo v podlagi bolj alkalične magmatite
(graniti in granodioriti), ki so tvorili spodnji del otočnega loka
12.4.4. Paleoproterozojski orogeni
-Paleoproterozojski orogeni so skoraj vsi mlajši od 2.0Ga in so povezani z nastankom
superkontinenta Kolumbije oz. Nune.
-Najbolje so prepoznani v N Ameriki, Baltskem kratonu in Avstraliji
V Glavnem jih delimo na orogene nastale z:
1) kontinentalno kolizijo (sodobni primer so Alpe ali Himalaja) in
2) privarjenjem oz. akrecijo otočnih lokov (sodobni primer so Kordiljere in Andi)
Kolizijski orogeni: Wopmay in Thelon (N Amerika), Australski orogeni
Akrecijski orogeni: Birimijski (W Afrika), Svenofennijski (Baltika), Trans-Hudson,
Kapuskasing dvig in Mazatzal-Yavapai (N Amerika)
12.4.4.1. Kolizijski orogeni
Wopmay orogen:
-1,97 do 1,84Ga
-nastal z kolizijo Slave province in `pokopanega` (buried) Nahanni kontinentalnega bloka na
W.
-Na W Slave province dobimo kamnine pasivnega roba (Epworth), ki je obstajal 80 do 90Ma
(1,97-1,88Ga). Nad njimi pa so fliši in molasa (Recluse). Skupno ime za te razvoje je
Coronation superskupina ali kar Coronation pasivni rob
-Na W je 1,94 do 1,90 Ga star otočni ali vulkanski lok (Hottah) nad katerim ležijo 1,90187Ga stare kamnine zaločnega bazena (Bell Island).
-Nad vsem je 1,87-1,84Ga star batolit (vulkaniti in plutoni), ki zleplja kontinent in
magmatski lok
-Akaitcho skupina (1,9Ga) vsebuje morske sedimente in bimodalne vulkanite, kar kaže na
ekstenzijo in rifting (nastanek zaločnega bazena)
-Kilohigok bazen je povezan z Thelon orogenezo na E Slave province!!!
Izdelani so bili tri modeli, ki razlagajo nastanek tega orogena:
1 in 2 predvidevata nastanek zaločnega bazena
3 predvideva nastanek Hottah otočnega loka znotraj oceana, ki je bil nato prilepljen na Slave
kontinent.
-vsem modelom je skupno narivanje Coronation pasivnega roba na kontinent in močna
magmatska dejavnost v zaključnih fazah privarjenja zaradi subdukcije oceanske skorje
Wopmay orogeneza se je zgodila pred 1,8Ga z končno kolizijo Nahanni kontineta, ki je prišel
iz W (ni predstavljena na teh slikah)
Thelon orogen:
-2,02 do 1,91Ga
-nastal z kolizijo Slave in Rae provinc.
-pri tem naj bi prišlo do vtiskanja Slave v Rae kontinent, podobno kot današnja Indija v
Azijo.
-vzhodni pasivni rob Slave kontinenta je Kilohigok bazen.
-subdukcija je bila proti E. Pri tem je nastal 80km širok, 2,01 do 1,91 star (Taltson-Thelon)
batolit.
-sutura je nastala pred ~1,96Ga.
-Queen Moud dvig sestavljajo granuliti in naj bi nastal podobno kot današnji Tibet
Paleoproterozojski orogeni so prepoznani tudi v Avstraliji (~1,9 do 1,7Ga). Označujejo jih
narinjeni pasivni robovi (celotno zaporedje od med-riftnih sedimentov, pasivnih robov in
flišov). Vendar zaradi odsotnosti ofiolitov in izrazitih suturnih con menijo, da ni prišlo do
nastanka večjih oceanov. Kolizija kontinentalnih fragmentov naj bi se začela kmalu po
razpadu prejšnega kontinenta.
12.4.4.2. Akrecijski orogeni
Birimijski orogen (W Afriški kraton):
-2,1Ga
-pojavljajo se kot pas vulkanskih in sedimentnih (flišnih) kamnin z vdori granitov med
arhaijskimi kamninami (greenstone sedimentne združbe).
-geokemijske lastnosti sedimentov kažejo, da ti ne vsebujejo drobcev arhaijskih kamnin in so
se torej sedimentirali daleč stran od kontinentih blokov, ki jih sedaj obdajajo.
-te kamnine so del otočnih lokov, ki so bili nato privarjeni na bližnji kontinent.
-od današnjih otočnih lokov se ločijo po zelo velikih vdorih dacitnih magem. To naj bi bila
posledica bolj segretih oceanskih plošč in otočnih lokov in posledično večjega taljenja skorje
in plašča pri subdukciji.
Svecofennijski orogen (Baltski kraton):
-se razteza od centralne Švedske preko Finske do Tranquist tektonske črte na Poljskem.
-ta kar 1200km širok orogen je nastal z akrecijo 1,9Ga starih otočnih lokov in akrecijskih
prizem
-glavna orogeneza z tektonskimi deformacijami, močnim metamorfizmom in topljenjem
skorje (granitni plutoni) je trajala med 1,8 do 1,55Ga.
-N sutura (Luleå-Kuopio) z arhaijskim kontinetom (Kola-Karelian orogen) vsebuje kamnine
ofiolitnega zaporedja in akrecijske prizme. Sem spada tudi Jormua ofiolit, ki je narinjen na
proti N na arhaijske kamnine
-zadnjo fazo orogeneze označuje taljenje spodnje skorje zaradi razbremenitve ob kolapsu
orogena in nastanek velikih rapakivi granitnih plutonov (1,7 - 1,55Ga)
Trans-Hudson orogen (N Amerika):
-1,9 d0 1,83Ga
-širok je ~500km in dolg 3000km (od Južne Dakote, preko Hudsonovega zaliva do
Greenlandije)
-nastal je z privarjenjem več otočnih lokov. Sem spada Cape Smith orogenski pas z Purtuniq
ofiolitom, ki je bil narinjen na S
-proti NW ga omejuje batolit andskega tipa.
-končna kolizija kontinentov z velikimi narivanji se je zgodila med 1,83 in 1,80Ga
Trans-Hudson orogen (N Amerika):
-seizmične raziskave kažejo na obstoj arhaijskega kontinenta pod otočnimi loki, ki je bil
popolnoma prekrit ob privarjenju obdajajočih otočnih lokov
Kapuskasing dvig (uplift) (N Amerika):
-1,9Ga
-je popolnoma drugačen od dosedaj opisanih orogenov
-je 500km dolg in 50km dolg pas granulitnih in amfibolitnih kamnin znotraj arhaijske
Superior province.
-gre za velik nariv znotraj kratona ob katerem so bile razgaljene visokometamorfne kamnine
spodnje skorje arhaijskega kratona
-nastal naj bi zaradi kompresije v kratonu, ki ga je povzročila Trans-Hudson orogeneza na
NW.
-Sodobni primer je Nebeško gorovje centralne Azije. To se dviga (najvišji vrh je Pik Pobedy;
7439m.n.v.;) med Kazahstanskim in Tarimskim kratonom in ga povroča Kolizija Indije in
Azije, ki je kar 2000km južneje.
Mazatzal-Yavapai orogena (SW ZDA):
-1,8 - 1,69Ga in 1,71-1,62Ga
-prilepljena sta na Wyoming arhaijsko provinco ob izraziti suturi (Cheyene pas)
-Yavapai sestavljajo vulkaniti otočnih lokov, plutoni in grauvake ter peliti, ki naj bi bili del
akrecijske prizme (zaradi podobnosti z greenstone združbo so pred izotopskimi datacijami
celo mislili da gre za arhaijski kraton)
-Mazatzal sestavljajo riolitni vulkaniti, šelfni sedimenti in Payson ofiolit
-torej tudi ta orogena kažeta na to, da sta nastala z privarjenjem otočnih lokov
12.4.5. Ekonomski pomen Proterozoika
-Neoproterozoik: -na Arabskem ščitu; ofioliti: masivna sulfidna rudišča v ofiolitih, plastnata
Ni, Cr in Pt rudišča. Suturne cone: Au mezotermalna mineralizacija, otočni loki: masuvna
sulfidna rudišča, pasovite železove rude, plasnata Zn rudišča, poorogenetske rude: Cu v
dolomitih in glinavcih, magnezit v evaporitih, mezotermalne Au žile, v pokolizijskih granitih
so Sn-W-Ta-Mo in Nb-Zr-Y-REE-U-Th mineralizacije
-v močno erodiranih orogenih; Cr in Au v ultramafičnih kamninah N in NW Afrike in
Madagaskarja, pokolizijski graniti z berili, muskoviti in Co-Tn-Nb in U minerali v Nigeriji in
Madagaskarju, žilnati grafit na Šri Lanki in Madagaskarju, flogopit v gnajsih v S
Madagaskarju.
-Mezoproterozoik: -anorogenski magmatizem; ZDA: Magnetit, Hematit in REE v
hidrotermalnih `ceveh` v riolitnih tufih (zelo podobno Cu-U-Au-Ag Olympic Dam rudišče v
Australiji). V granitih obogatitve z Pb  sedimenti v Belt bazenu v NW ZDA, ki so nastali z
erozijo teh granitov, vsebujejo največje Pb rudišče Sullivan v N Ameriki (starost 1,44Ga), U
rudišča (1,34Ga) v 1,7Ga starih intra-kontinentalnih sedimentih Athabasca skupine v Kanadi,
masivni anortoziti vsebujejo Fe-Ti okidna (ilmanitna) rudišča
-Grenvillski orogen: Co-Ni-Pt v 1,29-1,27Ga mafičnih intruzijah, Fe-Ti, Fe-skarn, Fesulfidna, plastnata Zn rudišča in Zn v karbonatih povezan z vulkanizmom, sedimentacijo in
gabrsko-granitnih intruzijami (1,25-1,24Ga), Au mineralizacije ob lokalni ekstenziji po
Elzevirski orogenezi, U-redki elementi-Mb rudišča povezana z granitnimi pegmatiti in
regionalni metamorfozi po Ottavski orogenezi, še grafit (Central Gneiss belt), Cu in Au
(Parry Sound belt), veliko Cu (Ag) White Pine rudišče v srednjekontinentalnem riftu v
Michiganu
-Paleoproterozoik: znan predvsem po izredno številnih pasovitih železovih formacija (BIF –
Banded Iron Formation), ki tvorijo kar 15% vseh sedimentih kamnin v tem času in 92% vseh
BIF na svetu. BIF lahko vsebujejo ekonomske pomembne količine železa
LITERATURA:
Navedena literatura predstavlja poglavitna dela iz katerih so narejena predavanja Regionalna
geologija sveta. Učbeniki so razporejeni po pomembnosti (najpomembnejši proti vrhu).
Poleg teh učbenikov lahko dobite zelo lepe preglede posameznih poglavij v Geološki
Enciklopediji založniške hiše Elsevir. Navedena so poglavja, ki sem jih jaz uporabil pri
predavanjih. Poleg učbenikov so bili uporabljeni še članki, med katerimi navajam le
najpomembnehše.
Učbeniki:
-Windley, B. (1995): The Evolving Continents. -526pp., John Wiley&Sons, Anglija.
-Kearney, P. & Vine, F.J. (1995): Global Tectonics.- 302pp., Blackwell Science, Oxford.
-Levin, H. (2006): The Earth Through Time.-115pp., John Wiley&Sons, ZDA.
-Einsele, G. (1992): Basin Evolution and Sediments, v: Sedimentary basins. 427-506,
Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg.
Elsevir - Encyclopedia of Geology:
-Brown, D. & Echtler, H.: The Urals
-Dawey, J.F. & Strachan, R.A.: Caledonides of Britain and Ireland
-Franke, W., Matte, P. & Tait, J.: Variscan Orogeny
-Hatcher, R.D.Jr.: Southern And Central Appalachians
-Pfiffner, A.: The Alps
Članki:
-Bradley, D.C. (2008): Passive margins through earth history.-Earth-Science Reviews, vol.
91, 1-26.
-Geoffroy, L. (2005): Vulcanic passive margins.- C.R. Geosciences, vol. 337, pp. 1395-1408.
-Moix, P., Beccaletto, L., Kozur, H.W., Hochard, C., Rosselet, F. & Stampfli, G.D. (2008): A
new classification of the Turkish terranes and sutures and its implication for the paleoteconic
history of the region.- Tectonophysics, vol. 451, pp. 7-39.
-Nance, R.D. (2008): The Rhaeic Ocean: Origin, Evolution, and Significance.- GSA Today,
vol. 18, pp. 4-2.
Péron-Pendivic, G. & Manatschal G. (2008): The final rifting evolution at deep magma-poor
passive margins from Iberia-Newfoundland: a new point of view.- Int. J. Earth. Sci., Doi:
10.1007/s00531-008-0337-9.
-Stampfli, G.D., Borel, G.D., Marchant, R. & Mosar, J. (2002): Western Alps geological
constraints on western Tethyan reconstructions.- v: Rosenbaum, G. & Lister, G.S.:
Reconstruction of the evolution of the Alpine-Himalayan Orogen. Journal of Virtual
Explorer, vol. 7., pp. 75-104.
-Stampfli, G.D. & Kozur, H.W. (2006): Europe from the Variscan to the Alpine Cycles.Geological Society, London, Memoirs, vol. 32, pp. 57-82.
-Schmid, S.M., Fügenschuh, B., Kissling, E. & Schuster, R. (2004): Tectonic map and
overall architecture of the Alpine orogen.- Eclogae geol. Helv., vol. 97., pp. 93-117.
-Schmid, S.M., Bernoulli, D., Fügenschuh, B., Matenco, L., Schefer, S., Schuster, R.,
Tischler, M. & Utaszewski, K. (2008): The Alpine-Carphatian-Dinaridic orogenic cycle:
correlation and evolution of tectonic units.- Swiss J. Geosci., vol. 101, pp. 139-183.