Хребет Сьерра-Невада рождался дважды — исследование показывает

Когда геолог Элизабет Миллер приступила к картированию системы разломов в Долине Смерти, она поставила под сомнение происхождение некоторых осадочных пород, которые ранее считались местными. Теперь анализ показал, откуда они на самом деле пришли: из центральной Невады, что указывает на то, что часть сегодняшнего Большого бассейна была самой высокой землей в Северной Америке примерно 40-20 миллионов лет назад.

Горный хребет Сьерра-Невада. 

Путешествие этих отложений на юг по речным системам, впадающим в древний Тихий океан, рассказывает историю Земли и широко обсуждаемое образование горного хребта Сьерра-Невада, впечатляющего хребта восточной Калифорнии, включающего три национальных парка. : Секвойя, Кингз-Каньон и Йосемити.

Древняя Сьерра-Невада возникла как вулканическая цепь более 100 миллионов лет назад, когда динозавры еще бродили по Земле. Новая работа опубликована 15 ноября в виде глав в Специальный доклад Геологического общества Америки Палеогеография и топография западной части США предполагает, что горы позже «умерли» — то есть их затмило огромное плато — во время региональной вулканической вспышки около 40-20 миллионов лет назад. Затем они «возродились» около 10 миллионов лет назад, поднявшись до живописных высот, которые мы знаем сегодня.

«Самые высокие точки 40–20 миллионов лет назад были в центральной Неваде. Затем возникли разломы бассейна и хребта, которые разрушили все это, и теперь Сьерра-Невада является самым западным или последним из этих крупных блоков разломов », — сказал Миллер. «У этого горного хребта было три совершенно разных истории».

Результаты Миллера и Йенса-Эрика Лунда Сни, которые проводили исследование, будучи аспирантом в Стэнфорде, предполагают, что континентальный водораздел, который обычно считается статичным, претерпел постепенный сдвиг на восток. Водораздел, который отделяет водосборы, стекающие в Тихий океан, от водосборов, стекающих на восток, оставался в исконной Сьерра-Неваде в восточной Калифорнии в течение десятков миллионов лет, прежде чем переместился в центральную Неваду, когда вулканизм, начавшийся 40 миллионов лет назад, поднял Землю. поверхность в мигрирующей на юг волне.

В документах описывается, как региональная вспышка вулканической активности на юге Айдахо, Невады и Юты заставила внутреннее плато подняться над исконной Сьеррой. Этот переворот в мантии и коре Земли создал целые новые системы рек, некоторые из которых несли отложения на юг, образуя слои, которые Миллер изучал около Долины Смерти с соавтором Марком Рэфтри, бывшим аспирантом.

«Материал этих вулканов добрался до тихоокеанской стороны Сьерра-Невады — вот откуда мы знаем, что регион в центральной Неваде, где произошли извержения, был выше, чем все остальное», — сказал Миллер, отметив, что предыдущие документы нанесла на карту древние реки, несущие вулканический материал. «Наша работа дополняет предыдущую, поскольку мы утверждаем, что вулканизм сам по себе привел к значительному увеличению топографии, потому что из-под континента поднималось так много горячего материала».

В течение десятков миллионов лет после того, как плато поднялось, исконный хребет Сьерра был «просто спуском от высокогорной местности в Неваде к палеоокеану в том месте, где сейчас находится Центральная долина», — сказал Лунд Сни. Это было также, когда большая часть знаменитого калифорнийского золота хранилась в древних реках, которые текли на запад из центральной Невады в Центральную долину. Затем, примерно 10 миллионов лет назад, возникла новая Сьерра-Невада, когда западная часть США была разделена на части бассейновыми и хребтовыми разломами, которые включали поднятие и расширение — процесс, который, по словам Миллера, очень мало имел отношения к ее более ранней истории.

«В последнее время было много споров о том, когда Сьерра-Невада превратилась в горный хребет, и наша работа предполагает, что оба преобладающих мнения верны — он старый и молодой по совершенно разным тектоническим причинам», — сказал Лунд Сни, теперь научный сотрудник Менденхолла в Геологической службе США.

Когда более 100 миллионов лет назад возникла древняя Сьерра-Невада, горы отмечали край североамериканского континента, граничащего с Тихим океаном на западе. К востоку от этой области геологи долгое время считали, что земная кора утолщилась и стала нестабильной, что в конечном итоге привело к тому, что континент расширился и сформировал сегодняшнюю топографию бассейна и хребта.

Но Миллер и Лунд Сни обнаружили, что регион к востоку от исконной Сьерры был относительно низким и поддерживался более тонкой и стабильной корой, пока волна вулканических извержений 40-20 миллионов лет назад не подняла плато выше, чем исконный диапазон. Извержения произошли из десятков кальдер супервулканов, похожих на Йеллоустон, в дополнение к сотням меньших вулканов — событие, которое покрыло некоторые области тысячами футов лавы.

Карта с гидрологическим определением водосборного бассейна Большого бассейна. Предоставлено: Kmusser / Wikimedia Commons.

Исследование рисует картину топографической эволюции западной части США, которая обсуждалась с тех пор, как этот район был впервые исследован геологами в 1800-х годах и затоплен золотодобытчиками, ищущими удачи в западных предгорьях Сьерра-Невады. Это также влияет на наше понимание того, как растения и животные развивались и расселялись по Западу; Чтобы понять миграцию, биологам необходимо иметь четкое представление об эволюции ландшафта.

Авторы уточнили геологические карты и использовали радиометрическое датирование минералов циркона и полевого шпата, чтобы определить время извержений и изменений в топографии. Они также пересмотрели возраст предыдущих оценок высоты и климата на основе анализа стабильных изотопов кальцита в отложениях, отложившихся до и после вулканической породы.

«Вам нужно знать, когда что-то произошло и сколько времени потребовалось, чтобы по-настоящему понять это в геологическом контексте», — сказал Миллер. «Это развивающаяся история, и по мере того, как мы собираем больше фрагментов, она становится все сложнее и сложнее».