Říční antiklinály - River anticlines
A říční antiklinála je geologická struktura, která je tvořena soustředěným zvedáním horniny způsobeným vysokou eroze sazby z velkých řek ve vztahu k okolním oblastem.[1] An antiklinála je záhyb, který je konkávní dolů, jehož končetiny se odklánějí od své osy a jehož nejstarší jednotky jsou uprostřed záhybu.[2] Tyto funkce tvoří řadu strukturálních nastavení. V případě říčních antiklinálů se tvoří kvůli vysoké rychlosti eroze, obvykle v orogenních podmínkách. V horském prostředí, jako je tomu v Himálaj nebo Andy, míra eroze je vysoká a osa ohybu protiklinály řeky se bude vyvíjet paralelně s hlavní řekou. Když se vytvářejí říční antiklinály, mají podél řek, které je tvoří, pásmo pozvednutí mezi 50-80 kilometry širokými.[3]
Příčina a následek
Typ geologického prvku, který se vytvoří, je způsoben proudovou silou a ohybovou tuhostí kůry. Když se zvýší síla proudu a ohybová tuhost se sníží, způsobí to postup struktury od příčné antiklinály k říční antiklinále a v extrémních případech k tektonickému aneuryzmatu.[1] Příčné antiklinály směřují ve směru a tvoří se kolem malých řek s relativně vysokou pevností v kůře.[4] Říční antiklinály se tvoří kolem velkých vysoce erozivních řek, kde je kůra relativně nízká. Tektonické aneuryzma se vytvoří, když je eroze velmi vysoká a kůra je velmi slabá, aby se vytvořil strukturální lem.[1]
Způsob, jakým se říční antiklinály vytvářejí hlubokými říčními zářezy a souvisejícím odskokem kůry, způsobují, že skály hluboko v kůře jsou přednostně exhumovány podél velkých řek, jako je Běh, Indus, Sutlej, a Řeka Yarlung Zangbo.[1] Izolovaná exhumace způsobuje, že se na povrch dostává vysokotlaký a ultravysokotlaký metamorfní vzorek s trvalou rychlostí až 5 mm za rok.[5] Analýza a radiometrické datování těchto vysokotlakých a ultra vysokých tlaků metamorfované horniny může pomoci rekonstruovat tektonický vývoj orogenního pásu, který je vytvořil.[5]
Důkaz
V Himalájích Indický kontinentální talíř naráží do Euroasijský kontinentální talíř s téměř severojižním pohybem. Proto je stlačení hornin v Himalájích ve směru sever-jih. K skládání by tedy mělo docházet směrem k východu na západ, jak je pozorováno. Bylo však také poznamenáno, že skládání se vyskytuje ve směru sever-jih. Bylo zjištěno, že tyto záhyby sledují stopy hlavních řek, jako jsou Arun a Indus. Původně byly tyto záhyby vysvětlovány za předpokladu, že řeky tyto antiklinály netvořily, místo toho byl tok řeky shodou okolností na vrcholu těchto geologických útvarů, formovaných diferenciální erozí.[6] Myšlenka izostatický odskok byl navržen jako nejvhodnější mechanismus pro tyto severo-jižní trendové záhyby a je nyní široce přijímán.[1]
Procesy formování

Tvoření říční antiklinály izostatickým odskokem je znázorněno na obrázku vpravo v idealizovaných krocích. Princip Isostasy říká, že pokud litosféra se může pohybovat svisle, pak se bude vznášet ve vhodné hloubce v astenosféra na základě tloušťky a hustota litosféry.[2] Řeka antiklinály se tvoří, když řeka odstraní obrovské množství materiálu eroze v oblasti s nízkou krustovou tuhostí. Kůra se konkrétně odráží podél řeky, zatímco zbytek oblasti zůstává relativně konstantní. Tím se ohne kůra a vytvoří se antiklinála, což může trvat až deset tisíc let.[7] Jak řeka protéká oblastí, eroduje velké množství nadloží, což způsobuje snížení hmotnosti litosféry, což vede k izostatické reakci. Bez překrývající se skály se podkladový materiál odrazí nahoru, jako by odstranil váhu z voru. Jak řeka postupuje, eroze pokračuje, a proto pokračuje odskok, který vytvoří nízkou širokou antiformální strukturu. Aby k tomuto odrazu mohlo dojít, musí eroze z řeky překročit průměrnou míru eroze oblasti a překročit zdvih orogenu.[1] Průměrná míra eroze v Himalájích je asi 1 mm ročně, zatímco míra eroze v Himalájích Řeka Arun východní Himálaje je až 8 mm za rok,[1][8] dává tedy smysl, že bychom podél řeky Arun viděli říční antiklinály.
Tektonické aneuryzma
Tektonické aneuryzma je izolovaná zóna extrémních rychlostí pozvednutí a exhumace. Tvoří se, když se zvednutí z místní tektoniky spojí s velmi slabou kůrou a zvednutím z antiklinály řeky. Když hlavní řeka protéká oblastí tektonického pozvednutí, eroze z řeky eroduje povznesený materiál. To způsobí extrémně rychlou exhumaci podél hlavních řek, až 10 mm ročně.[5] V rámci Himálaj existují dvě tektonická aneuryzma, každé na jednom ze dvou syntaxe z orogenní pás: Nanga Parbat na západě a Namche Barwa na východě.[9][10] Tyto tektonické aneuryzmy se tvoří podobným způsobem jako říční antiklinály, ale s extrémní rychlostí eroze a velmi slabou a tvárnou kůrou. Syntaxe označuje konec himálajského orogenu na obou stranách a definuje umístění dvou velkých řek, Indus a Řeka Yarlung Tsangpo. Syntaxi na obou stranách Himálaje ovládá a porucha úderu zóna, místo kompresní tahu chybující, jako ve zbytku orogenu.[10] Na západě protéká řeka Indus Nanga Parbat a na východě protéká řeka Yarlung Tsangpo Namche Barwa. Velmi vysoká rychlost eroze těchto dvou řek je spojena se slabou, horkou, tenkou, suchou kůrou[9] vytvářet oblasti extrémního pozvednutí a exhumace.



Deformační mechanismus
Deformace způsobená tektonickými aneuryzmy jsou podobné aneuryzma v cévách, kde oslabení omezující síly umožňuje lokalizovaný růst nebo pozvednutí. V geologickém prostředí však dochází k deformacím po miliony let s významnou trvalou erozní silou v rozmezí desítek stovek kiloWattů na metr.[11] Řez nebo ztenčení kůry oblasti na povrchu vzhledem k tloušťce kůry pozadí způsobí dvě věci, které umožňují tvorbu aneuryzmatu. Za prvé, vzhledem k křehké povaze kůry kůry a jejich pevnosti závislé na tlaku, pokles nadložního materiálu snižuje pevnost kůry ve srovnání s okolními oblastmi. K tomu dochází, protože odstranění kůry snižuje nadloží a tím i tlak, který ovlivňuje pevnost. Zadruhé geotermální gradient zvyšuje se svisle. Lokalizovaná hluboká údolí vytvářejí nejslabší oblasti, které soustředí napětí a tím pohyb hlubokého tvárného materiálu.
Oslabením kůry v lokalizované oblasti se může vyvinout preferenční oblast deformace, která koncentruje tok materiálu. Tvárné horniny hlouběji v kůře se budou moci pohybovat směrem k potenciálnímu gradientu, zatímco křehké horniny v blízkosti povrchu se při zvýšeném namáhání zlomí. Přechod mezi křehká deformace a tvárná deformace je určena teplotou, která je obecně řízena hloubkou i reologií. Slabé horké minerály pod tažným přechodem s významným částečným tavením se pohybují do oblasti pod ztenčenou kůrou v důsledku snížení tlakového gradientu v tenké oblasti. V určitém bodě se tlak podstatně sníží a bude se pohybovat od konvergentní základní skály do ztenčené kůry. To způsobí rychlou dekompresi při relativně stabilní a zvýšené izotermy. Dochází k dekompresnímu tavení, které zvyšuje podíl částečné taveniny v materiálu a způsobuje rychlý tepelný posun směrem k povrchu. Pokračující pohyb konvergentní desky soustřeďuje tok materiálu do syntaxiálních oblastí s lokalizovanou slabostí umožňující únik nahoru jako akomodační mechanismus. Tento proces řeší základní problém vytlačování materiálu do omezeného prostoru vytvořením výstupu. Výsledek, který vytváří pozitivní zpětnou vazbu s pozvednutím eroze se zaměřením, které přenáší více slabé horniny a vertikálně zvyšuje erozní schopnosti. Oblasti konzistentní výšky v údolích řek a hor s reliéfem lze udržovat vysokou rychlostí exhumace relativně mladých slabých hornin. Stáří minerálů v této oblasti bude mladší než okolní kůra v důsledku ochlazení, ke kterému dochází v oblasti se strmším tepelným gradientem v mělčích hloubkách. Zralé tektonické systémy aneuryzmatu, jako například Nanga Parbat, může mít velmi vysoké místní reliéfy mladých hornin v důsledku důsledné eroze udržující elevaci v erozivní oblasti a svislého namáhání vytlačujícího materiál nahoru podél proximálních okrajů.[Citace je zapotřebí ]
Místa
Tektonické aneuryzma se nacházejí v oblastech s lokalizovaným vysokým reliéfem relativně mladých hornin ve srovnání s jejich okolím. Aktivně sledované systémy, které byly nejvíce studovány, se nacházejí ve 2 hlavních oblastech EU Himálaj, Nanga Parbat –Haramosh Masiv a Namche Barwa –Gyala Peri které se vyskytují na východním a západním okraji. The Řeka Indus je mechanismus odpovědný za odstranění kůry v Nanga Parbat regionu a Řeka Tsangpo je aktivní v Namche Barwa kraj.[Citace je zapotřebí ]
Navrhované tektonické aneuryzma jsou umístěny v Svatý Eliáš oblast Aljaška, Kongur Shan a Muztagh Ata v Číně a Lepontine Dome v švýcarské Alpy. Tato umístění vykazují začínající nebo podobné, méně významné charakteristiky aktivně pozorovaných systémů. Glaciální mechanismy eroze a dopravy jsou považovány za odpovědné v mnoha alpských oblastech, včetně Svatý Eliáš Systém.[Citace je zapotřebí ]
Tektonické aneurysma Nanga Parbat-Haramosh
The Nanga Parbat -Haramosh je nejvíce studovanou oblastí v kontextu tektonických aneuryzmat. Region má extrémní úlevu na velmi krátké vzdálenosti s Řeka Indus údolí přibližně o 7 kilometrů nižší než vrchol hory. V rámci studijní oblasti Biotit chladicí věky (280 ° C ± 40 ° C) jsou trvale menší než 10 milionů let, což naznačuje rychlé míry exhumace v této oblasti.[11] Studie složení a struktury hornin v této oblasti naznačují exhumaci hloubek pod 20 kilometrů.[11] Míra exhumace z masivu a údolí je výrazně vyšší než rychlost pozadí. Výpočty špičkových rychlostí exhumace se pohybují od 5 do 12 mm za rok [11] v závislosti na umístění. Vrchol hory má nižší rychlost než dno údolí, přesto jsou oba výrazně vyšší ve srovnání s rychlostmi pozadí mimo syntaxi. Odkryté granulit uvnitř oblasti centrálního aneuryzmatu představuje nízkotlaké tavení a postup, když se materiál pohyboval do oblastí se snižujícím se tlakem. Na základě stáří vzorků v rozmezí od 1 do 3 milionů let bylo odvozeno až 20 kilometrů odkrytí střechy domu za velmi krátkou dobu.[11]
Namche Barwa-Gyala Peri
The Namche Barwa - Tektonické aneuryzma Gayly Peri se nachází na východní straně Himálaj s aktivními Řeka Tsangpo tekoucí údolím mezi horami. Mnoho vědců dospělo k závěru, že model tektonického aneuryzmatu je nejlepším vysvětlením pozorovaných struktur a tektonického uspořádání regionu. The argon-argon biotitické věky a zirkon štěpná stopa věk hornin z této oblasti je 10 milionů let nebo méně,[11] který je mladý ve srovnání s okolními skalami. Podobné vysoké reliéfy viditelné v Nanga Parbat jsou také patrné v oblasti Namche Barwa s přibližně 4 kilometry vertikální změny nadmořské výšky na krátké horizontální vzdálenosti.[11] Vysoký a nízký stupeň metamorfované horniny se nacházejí v oblasti s důkazy naznačujícími variaci metamorfní aktivity mezi oblastmi od středu kmene a od okrajů. Exhumace probíhá v kruhové oblasti s mladými, vysoce kvalitními dekompresní taje zaměřené na střed.[11] Kolem vně ohniska rubidium na stroncium poměry naznačují tání s přítomnou tekutinou.[12] Přítomnost tekutiny v tavenině byla modelována tak, aby k ní docházelo v důsledku obrovských srážek, které umožňovaly vodě pronikat po dlouhou dobu do mělkých krustových hornin. Pro výpočet objemu odstraněného nadloží byly použity věky a barometrické režimy hornin, které byly použity k určení 3 milimetrů ročního řezu za posledních 10 milionů let.[11]
Svatý Eliáš
Navrhovaný systém tektonického aneuryzmatu starý čtyři miliony let v EU Pohoří Svatý Eliáš na Aljašce byla vytvořena ledovcovou erozí na horách, která se vyvinula podtlačením jakutatské mikrodestičky pod severoamerickým okrajem. Aneuryzma se vyskytuje v rohu severní desky, ze kterého přechází dextral úderový skluz k tahu snímaného pohybu a tím soustředění napětí. Interpretovaný vztah mezi vývojem eroze hor má více variací mezi výzkumníky než himálajské systémy kvůli stáří systému a omezením týkajícím se terénních prací kvůli ledovcovému krytu. V pohoří St. Elias došlo ke kolizi a podtlaku, které způsobily zvednutí povrchu a vytvořily hory. Klimatický režim zvýšení nadmořské výšky umožnil rozvoj ledovců, což mělo za následek extrémní potenciál eroze ledovců. Od svého vzniku ledová eroze transportovala sedimenty na západ do Tichý oceán a na kontinentální okraj. Poté, přibližně před dvěma miliony let, vznik a décollement způsobil, že se místo napětí rozšířilo na jih. Posun zaměření kmene vedl k rozvoji hor na jihu, který narušil klimatický systém, čímž se snížily srážky v severních oblastech pohoří Svatý Eliáš.[13] Eroze a exhumace jsou nyní soustředěny na jižní část pohoří, která produkuje mladý chladicí věk spojený se současným centrem tektonického aneuryzmatu.
Mladá detritální zirkon štěpení stopy datování (240 ° C ± 40 ° C) a apatit štěpná dráha a uran -thorium / hélium (110 ° C ± 10 ° C) chladicí věky sedimentů v ledovci povodí[13] podporovat teorii erozivního vlivu na St. Elias tektonický systém. Míra exhumace byla odvozena výpočtem rozdílu mezi detritickým zirkonem a apatitovým věkem v sedimentech. Čím menší je rozdíl mezi věkem zirkonu a apatitu, představuje to rychlejší pohyb materiálu izotermami a rychlejší chlazení. V severním rohu kontaktu mezi deskami se věk zirkonu a apatitu významně neliší, což svědčí o rychlé exhumaci. Blízkost depozičního prostředí podél pobřeží a uvnitř fjordy zachovává záznam sedimentační rychlosti, který se používá k interpretaci exhumační rychlosti původně 0,3 mm za rok a přibližně 1,3 mm / rok za posledních milión let.[13] Stáří a tloušťka sedimentu se používají ke sledování pohybu ohniska eroze ze severu na jih.
Přítomnost definitivního tektonického systému aneuryzmatu v regionu je široce diskutována a mnoho vědců dospělo k závěru, že nedochází k nedostatečné cílené exhumaci na podporu hypotézy. Významná ledová pokrývka omezuje počet polních vzorků a geologických pozorování, které lze provádět přímo na povrchu, což zvyšuje nejistotu interpretací. Alternativní teorie argumentují tektonickou transpresní kontrolou exhumace s malým erozivním vlivem na celkový systém. Mladší věk je vysvětlen soustředěnými oblastmi napětí, které jsou výsledkem chyb.
Terénní práce v navrhovaných regionech
Porovnáním hloubky Země, ve které jednotlivé minerály krystalizují, a nadmořské výšky, z níž byly odebrány vzorky, lze pomocí stáří minerálů určit rychlost, kterou oblast přetvoření pohybovala materiál svisle. Různé metody seznamování na konkrétní tekuté inkluze a minerály byly použity za účelem poskytnutí chronologických údajů o rychlosti exhumace hornin v oblasti. Věková data byla použita k rekonstrukci historie exhumace a tepelných režimů jejich porovnáním s hranicemi tlakové a teplotní krystalizace minerálů. Uran -thorium a uranhélium [11][14][12][13] stáří ochlazování vzorků apatitu naznačuje načasování 70 ° C chlazení. Vyšší uzavírací teploty byly datovány pomocí argon – seznamka argonu metody pro biotit vzorky (300 ° C)[11] a zirkon štěpení stopy datování (230 ° C - 250 ° C)[11] metody. Analýzou stáří minerálů s různými uzavírací teploty, mohou vědci odvodit rychlost, jakou se pohybovali skrz izotermy. Když je rozdíl mezi věkem minerálu, který se ochladil na vysokou teplotu, a věkem, který se ochladil na nízkou teplotu, relativně podobný, potom se předpokládá, že exhumace je rychlá. The geotermobarometrie se získá pomocí granát -biotit plagioklas s cílem omezit metamorfní režimy na vyšší tlak.[12] Samotné mělčí míry exhumace (věky chlazení při nízkých teplotách) samotné nelze realisticky použít k popisu tektonických aneuryzmat, protože hluboké izotermické změny gradientu nemusí významně ovlivnit mělčí hloubky. Mělké nízkoteplotní chlazení může navíc více souviset spíše s expozicí, které dominuje eroze, než s tektonickým pohonem. Stárnutí vzorku z minerálů s vyššími teplotami chlazení znamená exhumaci hlubšího materiálu, který je modelovanou funkcí tektonického aneuryzmatu.
Seismická rychlost profily se často používají na velkých studijních plochách za účelem identifikace možných izotermických nesrovnalostí.[11] Údaje o nízké rychlosti svědčí o žhavějších horninách s vyšším stupněm částečné taveniny, která zpomaluje P-vlny ve srovnání s okolím. Magnetotelluric odběr vzorků se provádí za účelem testování odpor hornin, které se používají k odvození množství tekutiny ve skalách.[11]
Reference
- ^ A b C d E F G Montgomery, David R .; Stolar, Drew B. (1. prosince 2006). "Přehodnocení himalájských říčních antiklinálů". Geomorfologie. 82 (1–2): 4–15. Bibcode:2006Geomo..82 .... 4M. doi:10.1016 / j.geomorph.2005.08.021.
- ^ A b Marshak, Ben A. van der Pluijm, Stephan (2004). Struktura Země: Úvod do strukturní geologie a tektoniky (2. vyd.). New York: Norton. str. 353–354. ISBN 978-0-393-92467-1.
- ^ Robl, Jörg; Stüwe, Kurt; Hergarten, Stefan (20. června 2008). "Profily kanálů kolem himalájských říčních antiklinálů: Omezení jejich formování z analýzy digitálního výškového modelu". Tektonika. 27 (3): n / a. Bibcode:2008Tecto..27.3010R. doi:10.1029 / 2007TC002215.
- ^ Simpson, Guy (1. ledna 2004). "Úloha říčního řezu při zvyšování deformace". Geologie. 32 (4): 341. Bibcode:2004Geo .... 32..341S. doi:10.1130 / G20190.2.
- ^ A b C Zeitler, Peter K .; Anne S. Meltz (leden 2001). „Eroze, himálajská geodynamika a geomorfologie metamorfózy“. GSA dnes. 11: 4–9. doi:10.1130 / 1052-5173 (2001) 011 <0004: EHGATG> 2.0.CO; 2.
- ^ Burbank; McLean, Bullen; Abdrakhmatov, Miller (1. března 1999). „Rozdělení intermontanních pánví skládáním spojeným s tahem, Tien Shan, Kyrgyzstán“. Basin Research. 11 (1): 75–92. doi:10.1046 / j.1365-2117.1999.00086.x.
- ^ Anglie, Phillip; Peter Molnar (prosinec 1990). „Povrchový zdvih, zdvih hornin a Exhumace hornin“. Geologie. 18 (12): 1173–1177. Bibcode:1990Geo .... 18.1173E. doi:10.1130 / 0091-7613 (1990) 018 <1173: SUUORA> 2.3.CO; 2.
- ^ Lavé, J .; Avouac, J. P. (1. ledna 2001). „Fluviální řez a tektonický zdvih přes Himaláje ve středním Nepálu“ (PDF). Journal of Geophysical Research. 106 (B11): 26561–26591. Bibcode:2001JGR ... 10626561L. doi:10.1029 / 2001JB000359.
- ^ A b Zeitler, P.K .; Peter O. Koons; Michael P. Bishop (říjen 2001). „Přepracování kůry v Nanga Parbat v Pákistánu: metamorfní důsledky termomechanické vazby usnadněné erozí“. Tektonika. 5. 20 (5): 712–728. Bibcode:2001Tecto..20..712Z. doi:10.1029 / 2000TC001243.
- ^ A b Ding, Lin; Zhong, Dalai; Yin, An; Kapp, Paul; Harrison, T. Mark (1. října 2001). „Cenozoický strukturální a metamorfovaný vývoj východní himálajské syntaxe (Namche Barwa)“. Dopisy o Zemi a planetách. 192 (3): 423–438. Bibcode:2001E & PSL.192..423D. doi:10.1016 / S0012-821X (01) 00463-0.
- ^ A b C d E F G h i j k l m n Zeitler, P., Hallet, B., & Koons, P. (2013). Tektonické aneuryzma a stavba hor
- ^ A b C Booth, A. L .; Chamberlain, C. P .; Kidd, W. S. F .; Zeitler, P. K. (2009). „Omezení metamorfního vývoje východní himálajské syntaxe z geochronologických a petrologických studií namche barwa“. Bulletin GSA. 121 (3–4): 385–407. doi:10.1130 / B26041.1.
- ^ A b C d Spotila, James A .; Berger, Aaron L. (červenec 2010). „Exhumace v orogenních indentorových rozích za dlouhodobých glaciálních podmínek: Příklad orogenu St. Elias na jižní Aljašce.“ Tektonofyzika. 490 (3–4): 241–256. doi:10.1016 / j.tecto.2010.05.015.
- ^ Finnegan, N.J .; Hallet, B .; Montgomery, D. R .; Zeitler, P. K .; Stone, J. O .; Anders, A. M .; Yuping, L. (4. ledna 2008). "Spojení horninového zdvihu a říčního řezu v masivu Namche Barwa-Gyala Peri v Tibetu". Bulletin americké geologické společnosti. 120 (1–2): 142–155. doi:10.1130 / B26224.1.