Denali Fault rozerwał starożytne połączenie dwóch mas lądowych

Nowe badania pokazują, iż trzy stanowiska rozmieszczone wzdłuż około 1000 km dzisiejszego uskoku Denali były niegdyś mniejszym, zjednoczonym obiektem geologicznym wskazującym na ostateczne połączenie dwóch mas lądowych. Obiekt ten został następnie rozerwany przez miliony lat aktywności tektonicznej.

Prace, kierowane przez profesora nadzwyczajnego Seana Regana z Instytutu Geofizycznego Fairbanks na Uniwersytecie Alaski i Kolegium Nauk Przyrodniczych i Matematyki UAF, znalazły się na okładce grudniowego wydania Geology, czasopisma The Geological Society of America.

Regan jest główną autorką artykułu badawczego. Współautorami UAF są doktorant McKenzie Miller, niedawny absolwent studiów magisterskich Sean Marble i adiunkt Florian Hofmann. Inni współautorzy pochodzą z Uniwersytetu St. Lawrence, Szkoły Górnictwa i Technologii w Południowej Dakocie oraz Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara.

„Nasze rozumienie wzrostu litosfery, czyli wzrostu płyt wzdłuż zachodniego krańca Ameryki Północnej, staje się coraz jaśniejsze, a duża jego część jest związana z rekonstrukcją uskoków poślizgowych, takich jak uskok Denali” – powiedziała Regan. „Zaczynamy rozpoznawać te podstawowe cechy związane z zszywaniem lub zszywaniem niegdyś odległych mas lądowych z płytą północnoamerykańską”.

Badania skupiły się na formacjach w trzech lokalizacjach: w górach Clearwater w południowo-środkowej części Alaski, w regionie jeziora Kluane w południowo-zachodnim Jukonie w Kanadzie oraz w górach Coast w pobliżu Juneau. Dotychczasowe poglądy geologów są mieszane, a niektórzy sugerowali, iż te trzy lokalizacje powstały indywidualnie.

Historyczna rekonstrukcja Regana obejmująca 300 mil poziomego ruchu uskoku Denali na przestrzeni milionów lat wykazała, iż ​​te trzy lokalizacje jednocześnie utworzyły końcową strefę szwu. Końcowa strefa szwu reprezentuje ostateczną integrację płyt tektonicznych lub fragmentów skorupy ziemskiej w większą masę.

Praca Regana definiuje jedno z kilku miejsc, w których Wrangellia Composite Terrane, płyta oceaniczna, która powstała daleko od jej obecnego położenia, narosła na zachodnim krańcu Ameryki Północnej między 72 a 56 milionami lat temu.

„Kiedy pomyślimy o geologach pełzających po powierzchni Ziemi i próbujących zrozumieć, co się do cholery wydarzyło, wydaje się logiczne, iż mogą nie łączyć rzeczy, które są tak daleko od siebie” – powiedział Regan o trzech badanych przez siebie miejscach. „Ponieważ różni geolodzy pracują w różnych obszarach, punkty tak naprawdę nie zostaną powiązane, dopóki nie będzie można zrekonstruować deformacji uskoku Denali”.

Rekonstrukcja Regana skupiała się na odwróconym metamorfizmie trzech miejsc – zjawisku geologicznym, w którym skały powstałe w wyższych temperaturach i ciśnieniach znajdują się nad skałami powstałymi w niższych temperaturach i ciśnieniach. Jest to odwrotność typowej sekwencji obserwowanej w metamorfizmie regionalnym, gdzie temperatura i ciśnienie na ogół rosną wraz z głębokością.

Odwrócony metamorfizm jest kluczowym wskaźnikiem złożoności tektonicznej i pomaga geologom zrekonstruować procesy deformacji skorupy ziemskiej i budowania gór.

„Pokazaliśmy, iż każdy z trzech niezależnych odwróconych pasów metamorficznych uformował się w tym samym czasie w podobnych warunkach” – powiedziała Regan. „I wszyscy mają bardzo podobną strukturę. Nie tylko są w tym samym wieku, ale wszyscy zachowują się w podobny sposób. Ich wiek, strukturalnie, spada w dół”.

Regan powiązała te trzy lokalizacje, analizując ich monacyt, który składa się z pierwiastków ziem rzadkich: lantanu, ceru, neodymu i czasami itru. Zebrał monacyt z dwóch lokalizacji na Alasce i wykorzystał dane z Kluane opublikowane wcześniej w tym roku przez innego naukowca.

„To po prostu najbardziej wyjątkowy mały minerał” – powiedziała Regan. „Może brać udział w wielu reakcjach, więc możemy go wykorzystać do śledzenia ewolucji mineralogicznej skały”.

Regan rozpoczął swoje poszukiwania po przeczytaniu artykułu z 1993 roku autorstwa naukowców z Uniwersytetu Alberty i Uniwersytetu Kolumbii Brytyjskiej, opublikowanego w czasopiśmie Geology. W artykule tym potwierdzono podobieństwa w regionie uskoku Denali, badanym później przez Regan, ale posunięto się jedynie do nazwania ich pojedynczym pasem metamorficzno-plutonicznym.

Pas metamorficzno-plutoniczny to region charakteryzujący się ścisłym powiązaniem skał metamorficznych i plutonicznych, które powstają w wyniku intensywnej aktywności tektonicznej, zwykle podczas procesów górotwórczych. Pasy te są powszechnie spotykane w obszarach, w których zbiegają się płyty tektoniczne.

„Zaskoczyło mnie, iż gazeta z 1993 roku nie wzbudziła wówczas większego zainteresowania” – powiedziała Regan. „Przez ostatnie cztery lata trzymałem tę gazetę na ścianie, ponieważ uważałem, iż naprawdę wyprzedza swoje czasy”.