Северная Америка несколько необычна среди континентов наличием устойчивых внутренних низменностей глубокой древности, которые почти полностью окружены более молодыми орогенными поясами (поясами бывших или настоящих горных хребтов, возникших в результате деформации земной коры, связанной с субдукцией или континентальным столкновением).
Эти низменности включают Канадский (Лаврентьевский) щит и внутреннюю платформу из кристаллических пород, которая покрыта слоем практически плоских осадочных пород.
Периферийные орогенные пояса континента возникли на границах плит.
Они имеют палеозойский возраст (от 542 до 251 млн лет назад) на востоке и мезозойский до кайнозойского возраста (от 252,2 млн лет назад до наших дней) на западе.
Эти пояса частично покрыты и локально нарушены прибрежными равнинными отложениями Северного Ледовитого океана на севере, Мексиканского залива на юге и относительно молодыми вулканическими полями на западе.
Разрыв в палеозойских орогенных поясах между Аппалачскими горами Ньюфаундленда и Восточно-Гренландскими Каледонидами является следствием распространения морского дна вдоль провалившегося рукава Срединно-Атлантического хребта, который позже шагнул на восток, чтобы отделить Аппалачи и Гренландские Каледониды от европейских Каледонид.
Канадский щит
Канадский щит – это основная область Северной Америки, где на поверхности обнажаются породы докембрийского возраста (то есть те, которым более 542 миллионов лет).
Щит был расколот между Канадой и Гренландией в результате распространения морского дна в Лабрадорском море и в Баффиновом заливе между 90 и 40 миллионами лет назад.
Впоследствии разлом переместился к востоку от Гренландии, образовав хребет Рейкьянес, который теперь отделяет североамериканскую плиту от европейской.
Гренландский щит в основном покрыт льдом. В течение последних 2,5 миллионов лет Канадский щит был также центром ледникового накопления, из которого континентальные ледяные щиты неоднократно продвигались на юг.
Щит представляет собой совокупность по меньшей мере четырех отдельных континентов, которые были слиты вместе примерно 2,0 – 1,8 миллиарда лет назад.
Три из составляющих континентов вели себя как относительно жесткие штампы, называемые кратонами, на которых соседние кратоны формовались во время их взаимного агрегирования; Рабский кратон лежит к северо-западу, Наин – к северо-востоку, а Главный – к югу от промежуточной нежесткой провинции Черчилля, которая имеет сложное происхождение.
Структурное зерно кратонов усечено на их краях, предполагая, что они возникли в результате фрагментации более крупных континентов, которые образовались более 2,6 миллиарда лет назад.
Небольшие остаточные бассейны преимущественно плоских докембрийских осадочных пород произвольно включаются в щит из-за их возраста, хоть и они имеют больше общего структурно с внутренней платформой и бассейнами.
Внутренняя платформа и бассейны
Почти горизонтальные слои осадочных пород залегают на докембрийской коре, простирающейся за пределы Канадского щита.
Осадочный покров на платформе имеет толщину менее мили, но он увеличивается примерно до 2,5 миль (4 км) в осадочных бассейнах Гудзонова залива, Мичигана, Уиллистона и Иллинойса и до 4 миль (6 км) и более в впадинах, прилегающих к периферийным орогенным поясам.
Осадочные породы обеспечивают чувствительные записи дифференциального оседания фундамента, геоморфической эволюции периферийных орогенных поясов, колебаний уровня моря и климатических изменений, частично связанных с широтным дрейфом континентов.
Палеозойские орогенные пояса
Эрозионные остатки древних горных хребтов встречаются вдоль восточной, северной и южной окраин континента.
Горы образовались в основном между 400 и 300 миллионами лет назад, когда Северная Америка столкнулась с другими континентами, образовав древний суперконтинент Пангея.
Уачитский ороген (горная цепь) образовался, когда обращенная к югу окраина Северной Америки столкнулась с Южной Америкой, Аппалачский ороген, когда обращенная к юго-востоку окраина столкнулась с северо-западной Африкой, Каледонский ороген, когда обращенная к северо-востоку окраина столкнулась с северо-западной Европой, и Франклинский ороген, когда Арктическая окраина столкнулась с корой, которая сейчас лежит в основе Баренцева шельфа у северной Европы и Аляски к северу от хребта Брукса.
Участки орогенных поясов, примыкающие к континентальным глубинам, сложены в основном складчатыми осадочными породами, характерными для Северной Америки.
Части, расположенные ближе к современным океанам, более разнообразны и включают в себя массивы горных пород, которые возникли за пределами континента.
Поразительное наблюдение из палеогеографических реконструкций состоит в том, что современные океанические бассейны открывались по линиям, близким к линиям закрытия предшествующих палеозойских океанов.
Пассивные континентальные окраины
Отложения и породы моложе 200 миллионов лет покрывают рифтовые восточные, северные и южные окраины континента.
Эти рифтовые окраины простираются под океаном как мелководный континентальный шельф (важный район для рыболовства) и были сформированы, когда Атлантический и Северный Ледовитый океаны и Мексиканский залив начали открываться.
Реки несли огромные количества наносов в Мексиканский залив и Северный Ледовитый океан.
В обеих областях образовавшиеся осадки теперь пронизаны снизу пальцевидными массами соли, называемыми соляными куполами, которые часто имеют много миль в диаметре.
В Арктике отложения старше примерно 40 миллионов лет смялись во время вращения Гренландии против часовой стрелки, когда она дрейфовала от северо-восточной Канады.
Отложения, отложившиеся вдоль атлантических окраин Северной Америки, лежат в основном под водой.
Мезозойский и кайнозойский орогенные пояса
Самые молодые горные хребты (Кордильеры) образовались вдоль западной окраины континента и вокруг Карибского моря.
Развитие Кордильер произошло в основном после того, как Атлантический океан начал открываться, и Северная Америка начала дрейфовать на запад по дну Тихого океана, около 180 миллионов лет назад.
В результате осадочные и вулканические породы были срезаны с Тихоокеанской плиты, которая подвергалась субдукции, и наросли к переднему (западному) краю континента (так называемые террейны).
Одновременно в глубине континентальной окраины образовались вулканические дуги.
В течение примерно 30 миллионов лет Северная Америка доминировала над Восточно-Тихоокеанским подъемом, центром распространения морского дна, что привело к фундаментальной сегментации Кордильер.
Поскольку морское дно к западу от оси спрединга смещается в сторону (на север) относительно Северной Америки, те сегменты континентальной окраины, которые пересекли спрединговый хребет (например, Калифорния и северо-западная Канада), характеризуются разломами (Сан-Андреас и Куин-Шарлотта-Фэйрвезер) с правосторонними смещениями и отсутствием траншей или вулканических дуг.
Нынешнее дно Карибского моря возникло как подводное плато в восточной части Тихого океана.
В течение примерно 80 миллионов лет оно постепенно проникало в щель, образовавшуюся ранее в результате разделения северной и южной американских плит.
По мере того, как две плиты (включая западную Атлантику) дрейфовали на запад, субдукция и дуговой вулканизм происходили вдоль восточной окраины Карибского бассейна, а северная и южная окраины Карибского бассейна были срезаны и разделены.
Дуговой вулканизм в Центральной Америке связан с субдукцией дна Тихого океана в Среднеамериканской впадине у Тихоокеанского побережья региона; он отражается субдукцией дна Атлантики под вулканической дугой Малых Антильских островов.
Кайнозойские вулканические поля
Вулканизм в кайнозойскую эру (то есть примерно за последние 65 миллионов лет) связан с процессами субдукции, мантийными плюмами и растяжением земной коры.
Вулканические дуги встречаются на Малых Антильских островах, в Центральной Америке, Мексике, Каскадном хребте, Аляскинском заливе и на Алеутских островах.
Обширные территории Мексики, Нью-Мексико и Колорадо к востоку от главной вулканической дуги были покрыты потоками вулканического пепла между 38 и 28 миллионами лет назад.
Линии (или следы) вулканической активности, которые стареют с востока на запад, могут исходить из мест таяния или горячих точек под дрейфующей континентальной плитой.
Примерами таких следов являются вулканический пояс Анахим в центральной части Британской Колумбии и лавовая равнина Снейк-Ривер в штате Айдахо.
Йеллоустонская кальдера отмечает активный восточный конец пути реки Снейк.
Базальты плато Колумбия в Орегоне и Вашингтоне, возраст которых составляет от 14 до 17 миллионов лет, напоминают лавовые потоки, связанные с образованием мантийных плюмов.
Паводковые базальты в прибрежной и прибрежной восточной Гренландии связаны с разделением Гренландии и северо-западной Европы под влиянием исландского мантийного плюма около 68 миллионов лет назад.
Лавы в прибрежных районах западной Гренландии связаны с отделением Гренландии от острова Баффина.
Провинция Бассейна и хребта, обширная область растяжения земной коры на западе Соединенных Штатов, содержит многочисленные относительно небольшие вулканические поля, возраст которых в основном составляет менее 15 миллионов лет.
Тектоническая эволюция
Северная Америка – древний континент в нескольких отношениях.
Он содержит одни из самых древних горных пород на Земле, его внутренняя часть была стабильной в течение самого длительного периода времени, и это был первый континент, достигший приблизительно своих нынешних размеров и формы.
Хоть и его известная геологическая история охватывает почти 4 миллиарда лет, два возраста выделяются как поворотные точки.
Первый был около 1,8 миллиарда лет назад, когда несколько континентальных фрагментов слились в устойчивую кору, лежащую под Канадским щитом и северной внутренней платформой.
Второй произошел около 600 миллионов лет назад, когда фрагментация прародины Северной Америки создала континентальные окраины, вдоль которых развивались периферийные орогенные пояса.
Именно тогда были определены нынешние размеры и форма континента.
Как образовалась Аляска?
Аляска – это мозаика из связанных друг с другом пакетов горных пород, или терранов, расположенных вместе с течением времени посредством движения и создания земных материалов вдоль разломов, когда тектонические плиты отдаляются друг от друга или сталкиваются друг с другом.
Большая часть коренных пород Аляски в настоящее время представляет собой метаморфические породы, которые были деформированы под воздействием тепла и давления, поскольку они были погребены под поверхностью земли.
Большинству древнейших пород Аляски около миллиарда лет, хотя самой древней из известных пород Аляски около двух миллиардов лет.
Новые земные материалы рождаются из вулканов, таких как вдоль Алеутской дуги, перерабатываются в осадки от процессов выветривания и литифицируются из отложений в новые породы.
Более древние метаморфические породы Аляски можно условно разделить на три категории, пространственно разделенные разломами.
Многие из разломов в последнее время активны:
- Метаморфизованные континентальные окраинные породы (в основном морские осадочные породы), примыкающие к исконной Североамериканской плите, и родственные им породы встречаются во внутренних районах Аляски, между системами разломов Тинтина и Денали.
- Метаморфизованные морские и краевые осадочные породы, карбонатная платформа, океанические магматические породы (океаническая кора) и вулканические породы составляют западную и северную Аляску, к северу от системы разломов Тинтина. Эти породы сошлись во время поднятия и деформации в результате открытия Канадского бассейна (который стал Северным Ледовитым океаном), начавшегося около 150 миллионов лет назад.
- Изменчиво метаморфизованные дугообразные вулканические, океанические, осадочные и плутонические породы юго-центральной и юго-восточной Аляски за последние 120 миллионов лет поднялись вдоль Денали и более южных систем разломов с юго-востока.
В динамичном прошлом Аляска была богата значительными запасами полезных ископаемых, нефти и газа.
Каждая группа родственных пород имеет уникальную и сложную историю, которая гарантирует, что геологи, проводящие исследования на Аляске или исследующие ресурсы, заинтригованы и усердно работают над разгадкой их происхождения.
Аляска по-прежнему имеет динамичную окружающую среду.
Из-за субдукции Тихоокеанской тектонической плиты и последующего расплавления земных материалов под государством землетрясения, извержения вулканов, горное строительство и другие деформационные события затрагивают обширную территорию.
Кроме того, арктический ландшафт Аляски, тысячи миль береговой линии и меняющийся климат создают нестабильные и опасные условия для ее инфраструктуры, городов и населения с увеличением числа оползней и наводнений, а также таяния морских, ледниковых и грунтовых льдов.
Ученые геологи изучают текущие геологические процессы и геологическую историю государства, чтобы лучше понять опасные события и подготовить общественность к этим событиям.
Как образовались Гавайи?
Гавайские острова образовались в результате вулканической деятельности.
Гавайская цепь подводных гор является хорошо известным примером большой цепи подводных гор и островов, созданных вулканизмом горячих точек.
Каждый остров или подводная гора в цепи последовательно старше к северо-западу.
Вблизи Гавайских островов возрастная прогрессия от острова к острову может быть использована для расчета движения Тихоокеанской океанической плиты к северо-западу.
Самая молодая подводная гора Гавайской цепи – Лоухи, которая в настоящее время извергается со своей вершины на глубине 1000 метров.
Внешняя кора земли состоит из ряда тектонических плит, которые движутся по поверхности планеты.
В районах, где плиты сходятся, иногда образовываются вулканы.
Вулканы также могут образовываться в середине плиты, где магма поднимается вверх, пока не извергается на морское дно, в так называемой «горячей точке».
Гавайские острова были образованы такой горячей точкой, возникшей в середине Тихоокеанской плиты.
Пока сама горячая точка неподвижна, пластина движется.
Таким образом, когда плита двигалась над горячей точкой, образовалась цепочка островов, составляющих Гавайскую цепь островов.
Гавайские острова образовывают архипелаг, простирающийся на обширную территорию Северной части Тихого океана.
Архипелаг состоит из 132 островов, атоллов, рифов, отмелей и подводных гор, простирающихся более чем на 1500 миль от острова Гавайи на юго-востоке до атолла Куре на северо-западе.
Большой остров Гавайи является самым большим из нынешних Гавайских островов и состоит из пяти вулканов (Кохала, Мауна-Кеа, Хуалалай, Мауна-Лоа и Килауэа).
Последний раз Кохала извергалась 60 000 лет назад, а Мауна-Кеа – 3500 лет назад.
Эти два вулкана считаются спящими.
Последнее извержение Хуалалая произошло в 1801 году.
Только два из гавайских вулканов сегодня активны – Мауна-Лоа и Килауэа. Мауна-Лоа изверглась в 1984 году, и Килауэа считается одним из самых активных вулканов на Земле сегодня.
За последние 40 лет он извергался более 30 раз.
Гавайи – одно из немногих мест на Земле, где можно спокойно наблюдать вулканические процессы, формирующие нашу Землю.
Зеленые песчаные пляжи также могут быть результатом вулканизма.
На Гавайях многие вулканические извержения содержат оливин, зеленый стекловидный минерал, который образуется в виде кристалла, когда поднимается базальтовая лава и повышается температура.
В бухте Махана, вдоль южного побережья большого острова Гавайи, вдоль береговой линии размывается кольцо туфа возрастом 49 000 лет.
В основном это оливин (содержащий железо и магний), а оливин тяжелее большинства песчинок.
Таким образом, по мере эрозии береговой линии оливин остается на пляже дольше, чем большая часть остального песка (который уносится волнами), и накапливается так, что пляж кажется зеленым.
Когда туфовое кольцо полностью разрушится, этот зеленый песчаный пляж исчезнет.