Скалистые горы представляют собой одну из самых значительных геологических особенностей в Северной Америке, континентальный хребет, простирающийся более чем на 3000 миль от Британской Колумбии до Нью-Мексико. Их зубчатые вершины и широкие долины определяют географию, климат и экологию американского Запада. В их основе Скалистые горы - это история огня - магмы, поднимающейся из глубин Земли, охлаждающейся в массивные тела гранита и извергающейся по поверхности в огромных вулканических взрывах. Волшебные процессы, которые построили этот диапазон, непосредственно ответственны за минеральные богатства, драматическую топографию и современные пейзажи, которые миллионы людей посещают каждый год.

Образование Скалистых гор тесно связано с крупномасштабным движением тектонических плит и генерацией магмы глубоко внутри Земли.В отличие от простых вулканических вершин, Скалистые горы представляют собой сложную мозаику из деформированных осадочных пород, древних метаморфических подвалов и огромных магматических вторжений.Понимание этих процессов необходимо для понимания самой Северной Америки.

Оригинальное название: The Tectonic Crucible: The Laramide Orogeny

Горные хребты обычно образуются на границах сталкивающихся тектонических плит, таких как Анды Южной Америки или Гималаи Азии. Скалистые горы, однако, образовались в весьма необычной геологической обстановке, далекой от традиционной границы плит. Это событие известно как Ларамид Орогений, период горного строительства, который произошел примерно между 80 и 55 миллионами лет назад.

В это время под западным краем Североамериканской плиты субдукция Фараллонской плиты, массивной океанической тектонической плиты, вместо того, чтобы нырять круто в мантию, субдукция Фараллонской плиты под чрезвычайно мелким углом, заставила Фараллонскую плиту соскребать дно североамериканской континентальной литосферы, передавая компрессионные напряжения глубоко внутрь континента, эта «толстая» деформация создала отличительные разломные горы Скалистых гор, где большие участки земной коры были вытеснены вверх по глубоко усеянным обратным разломам.

Поколение магмы во время Laramide Orogeny привело в основном к обезвоживанию субдукционной плиты Фараллона. Когда плита спустилась, она выпустила воду и другие летучие вещества в накладывающийся мантийный клин. Это добавление воды понизило температуру плавления мантийных пород, создав огромные объемы базальтовой магмы. Эта базальтовая магма затем поднялась в нижнюю континентальную кору. Поскольку континентальная кора была толстой и холодной, эта магма застопорилась. Тепло от этой базальтовой подстилки частично расплавило саму континентальную кору, процесс, известный как анатексис коры, производящий огромное количество богатой кремнеземом гранитной магмы. Обзор тектоники плит. .

Необычная глубина и расположение этого магматического поколения делает Скалистые горы принципиально отличными от вулканических дуг, таких как Каскады.Неглубокая зона субдукции генерировала огромные компрессионные силы, которые строили горы глубоко внутри страны, одновременно создавая тепловой двигатель, который фундаментально изменил бы состав континентальной коры.

Магматический двигатель: игнорированные вторжения

Огромное количество гранитной магмы, образовавшейся во время Laramide Orogeny, медленно поднималось по коре. По мере своего восхождения она смещала и расплавляла окружающие породы, образуя большие интрузивные тела. Эти тела являются скрытым основанием Скалистых гор, и именно они являются причиной того, что ареал сохраняется в течение десятков миллионов лет.

Батолиты и плутоны

Самые крупные из этих интрузивных тел известны как батолиты. Батолит — это массивное пространство из магматических пород, обычно гранитных или гранодиоритовых, которое занимает площадь более 40 квадратных миль. Батолит Айдахо, который охватывает более 15 000 квадратных миль, является одним из крупнейших гранитных тел в Соединенных Штатах. Батолид Боулдер в Монтане — еще одна значительная особенность, массивное тело гранита, которое образует «наковальню», на которой сидит город Бьютт.

Эти батолиты не являются единичными извержениями магмы. Они являются составными особенностями, построенными многократным впрыском отдельных магматических импульсов на протяжении миллионов лет. Каждый импульс магмы приносил новое тепло и новые химические компоненты. По мере того, как магма медленно охлаждалась, глубоко под землей росли большие кристаллы кварца, полевого шпата и слюды, придавая граниту характерный крапчатый вид. Гранит Пайкс-Пик в Колорадо является классическим примером вторжения эпохи Ларамида. Охлаждение этого магматического тела выделяло огромное тепло, приводя в движение гидротермальные системы, циркулировавшие по окружающим породам.

Лакколиты, Дайки и Силлы

Не вся магма вторглась в виде глубоко расположенных батолитов. Некоторая магма поднялась до неглубоких уровней, где она эксплуатировала трещины и плоскости постельного белья в надлежащих осадочных породах. Лакколиты, такие как те, что в горах Генри в штате Юта, образовались, когда вязкая магма пробиралась между осадочными слоями, примыкая надлежащую породу к отличительным, округлым горам. Горы Абаджо и горы Ла Сал в штате Юта также являются лакколитскими диапазонами.

Радиальные ныряльщики, как и те, что эффектно выставлены на испанских пиках в Колорадо, представляют собой водопроводную систему древних вулканических центров, застывших в камне. Поскольку магма пробивалась через вертикальные трещины, излучаемые центральным вулканическим вентиляционным отверстием, она охлаждалась в вертикальные лопасти магматической породы. За миллионы лет более мягкие осадочные породы вокруг этих дамб размывались, оставляя прочные магматические дамбы, стоящие как каменные стены по всему ландшафту. Эти особенности обеспечивают прямое окно в динамическое движение магмы под древними Скалистыми горами.

Вулканическая фаза: экструзивная активность

В то время как Laramide Orogeny построил начальную высоту Скалистых гор через сжатие и вторжение, вторая крупная магматическая фаза произошла позже, в течение середины до позднего кайнозоя (приблизительно 40 - 20 миллионов лет назад).Этот период был отмечен широко распространенным экструзивным вулканизмом, вероятно, связанным с расширением коры и инициированием провинции Бассейн и хребет, а также прохождением точки Йеллоустоуна.

Вулканическое поле Сан-Хуана

Горы Сан-Хуан на юге Колорадо являются остатками одного из крупнейших вулканических полей на Земле. Это поле было построено серией массивных взрывных извержений, которые произвели огромные объемы пепла, пемзы и лавы. Эти извержения создали кальдеры — гигантские кратеры коллапса, образовавшиеся, когда поверхность земли погружается в опустошенную магматическую камеру ниже.

Вулканическое поле Сан-Хуана, по оценкам, извергало более 10 000 кубических миль магматического материала. Пепел, вытекающий из этих извержений, известный как игнимбриты, сварился в твердые, устойчивые слои горных пород. Сегодня эрозия этих вулканических слоев вылепила острые, яркие вершины, которые определяют «Швейцария Америки». Шоссе стоимостью в миллион долларов (маршрут США 550) прорезает непосредственно через эти древние вулканические отложения, обнажая слоистую историю этих массивных извержений.] NPS геология Скалистых гор.

Испанские пики и региональный вулканизм

Испанские пики в Колорадо являются классическим примером вулканического комплекса, где центральные вулканы были полностью разрушены, оставив только магматическую систему водопровода открытой. Радиальные дамбовые рои здесь являются одними из наиболее изученных и сфотографированных дайк-систем в мире. В других местах вулканическое поле Ратон-Клейтон в Нью-Мексико и Колорадо произвело обширные базальтовые лавовые потоки, которые охватывают мезасы и плато.

Эти экструзивные породы химически отличаются от глубоких гранитов ларамида. Они часто являются андезитами и риолитами, что указывает на более мелкий источник плавления и другой тектонический режим. Пока ларамид был компрессионным, этот более поздний вулканизм был связан с расширением и истончением континентальной коры.

Игнезийские типы скал

Разнообразие магматических пород в Скалистых горах является прямым отражением сложной тектонической истории.От глубокого гранита до быстро охлаждаемой лавы каждый тип пород рассказывает конкретную историю об условиях, в которых он сформировался.

Гранит и гранодиорит

Наиболее распространенными интрузивными породами в ядре Скалистых гор являются гранит и его близкий родственник, гранодиорит. Эти породы крупнозернистые, то есть отдельные минеральные кристаллы видны невооруженным глазом. Они состоят в основном из кварца, полевого шпата калия, полевого шпата плагиоклазы и слюды. Медленное охлаждение этих плутонов позволило образоваться крупным кристаллам, сделав породу исключительно прочной. Именно поэтому самые высокие вершины в Скалистых горах, такие как пик Лонгс, гора Элберт и вершины хребта Винд-Ривер, состоят из этих гранитных пород. Они сопротивляются выветриванию и эрозии лучше, чем окружающие осадочные породы, которые были разорваны на протяжении миллионов лет.

Базальт, Андесит и Риолит

Это экструзивные аналоги глубоких гранитов. Базальт темный, мелкозернистый, богат железом и магнием. Обычен в слоистых лавовых потоках, которые колпачат мезас в Колорадо и Нью-Мексико. Андесит немного выше в кремнеземе, чем базальт, и типичен для вулканических стратоконов, которые когда-то усеивали пейзаж. Риолит является экструзивным эквивалентом гранита. Он высок в кремнеземе и чрезвычайно вязкий. Риолитические извержения, как и в Сан-Хуанах, часто взрывоопасны и производят обширные листы пепла и пемзы.

пегматит

Пегматиты — особый класс магматических пород, образующихся на завершающих стадиях кристаллизации магмы. Они исключительно крупнозернистые, кристаллы часто вырастают до нескольких футов в длину. Эти породы образуются из богатых водой жидкостей, которые выдавливаются из охлаждающей магмы. Поскольку эти жидкости очень подвижны и химически реактивны, они концентрируют редкие элементы, которые не вписываются в общие минералы гранита. Пегматиты в Скалистых горах являются известными источниками драгоценных камней, таких как аквамарин и топаз, а также промышленные минералы, такие как полевой шпат и слюда. Богатые кристаллами пегматиты региона Пайкс-Пик всемирно известны.

Современный пейзаж и его игнорированное наследие

География Скалистых гор сегодня - ее вершины, долины, месторождения полезных ископаемых и речные системы - является прямым наследием этих древних магматических процессов. Огненный двигатель, который построил диапазон, продолжает влиять на ландшафт и экономику региона.

Топография и эрозия

Устойчивые гранитные ядра таких хребтов, как Фронт-Ривер, Винд-Ривер и Савач-Ридж, образуют высокие пики, которые определяют континентальный раскол. Эти твердые породы сопротивлялись неустанным силам эрозии в течение десятков миллионов лет. Напротив, более мягкие осадочные породы, которые когда-то покрывали их, были разрушены, процесс, известный как эксгумация или разкрывание крыши. Результатом является пейзаж, где самые высокие вершины часто состоят из самых старых, самых твердых пород - глубоких корней древних гор, выставленных на поверхности. Магматические дамбы и подоконники, будучи более твердыми, чем их окружение, образуют острые хребты и полосы скал, которые придают Скалистым горам их прочный характер.

Экономическая геология

Металлическое богатство Скалистых гор почти полностью связано с магматической активностью.По мере охлаждения больших батолитов они выпускали в окружающие породы горячие, богатые металлом жидкости.Эти гидротермальные жидкости откладывали золото, серебро, медь, свинец, цинк и молибден в трещинах и разломах.

Золотая лихорадка Колорадо 1850-х и 1860-х годов была вызвана россыпью и лотовыми месторождениями золота, связанными с батолитом Пайкс-Пик. Район Крипл-Крик, вулканический комплекс кальдеры, производил огромное количество золота. Бьютт, Монтана, известный как «Ришест-Хилл на Земле», является гигантским порфировым медным месторождением, связанным с бульдеровским батолитом. Шахта Климакс недалеко от Лидвилля, Колорадо, является крупнейшим в мире первичным производителем молибдена. Молибден является важным элементом в высокопрочных стальных сплавах, и его присутствие здесь напрямую связано с конкретным типом магматического вторжения, известным как порфировое молибденовое месторождение.] История рудника Климакс Молибдена. Вся экономическая инфраструктура Скалистого горного Запада была построена на этом магматическом наследии.

Геотермальная энергия и Йеллоустоун

История магматической активности в Скалистых горах не закончена. Йеллоустонская кальдера, расположенная в северо-западном углу Вайоминга, является прямым продолжением тех же глубоких мантийных процессов, которые формировали регион более 16 миллионов лет. Йеллоустонская точка доступа представляет собой мантийный шлейф, генерирующий огромное тепло и частичное плавление. Гейзеры и гидротермальные особенности Йеллоустонского национального парка являются поверхностными выражениями этой активной магматической системы. Тепловой поток в Йеллоустоне в 30-40 раз выше, чем в среднем по континенту, прямой результат магматической камеры, которая все еще находится в нескольких милях под поверхностью. Обсерватория Йеллоустонского вулкана . Это делает Йеллоустон живой лабораторией для изучения магматических процессов, которые построили весь диапазон.

Геологическая временная шкала погрешной активности

История Скалистых гор насчитывает более миллиарда лет, хотя наиболее интенсивная деятельность была сосредоточена в последние 80 миллионов лет.

  • 1,8—1,0 млрд лет назад (Прекембрий): Формирование континентальной коры.Метаморфические и магматические породы, принадлежащие провинциям Явапай и Мазацаль, образуют глубокий подвал Скалистых гор.
  • 300—80 миллионов лет назад (палеозойский — среднемезозойский): Долгий период относительной тектонической стабильности.Осадочные породы накапливаются на пассивном континентальном крае, закапывая древний магматический подвал.
  • 80-55 миллионов лет назад (Laramide Orogeny): Мелкая субдукция плиты Фараллон вызывает компрессионное горообразование и генерацию массивных гранитных батолитов.
  • 40-5 миллионов лет назад (кенозойский вулканизм): Расширение хрусталя и точка Йеллоустоуна приводят к массивному экструзивному вулканизму. Построены горы Сан-Хуан и множество других вулканических полей. Происходит региональный подъем.
  • 5 миллионов лет назад до наших дней (Глациальная скульптура): Ледниковые периоды вырезают глубокие каньоны, цирки и байты в устойчивые магматические породы. Современный альпийский ландшафт сформирован ледниковой эрозией магматического ядра.

Заключение

Скалистые горы не являются статическими реликвиями далекого прошлого. Они являются продуктом динамичного, огненного двигателя, который крутился под поверхностью Северной Америки в течение сотен миллионов лет. От мелкого субдукции плиты Фараллона до массивных извержений кальдер Сан-Хуана и продолжающейся активности в Йеллоустоне, магматические процессы диктовали каждый аспект диапазона. География американского Запада - его самые высокие вершины, его самые глубокие долины, его самые богатые шахты и его самые известные национальные парки - это, в значительной степени, карта древней магмы. Понимание этой связи обеспечивает глубокую оценку силы внутреннего тепла Земли в формировании мира, в котором мы живем. Далее чтение по геологии Скалистых гор ].