Непосредни и одложни сигнал лома плоче у наслагама олиго / миоцена молассе из европских алпа | научни извештаји

Непосредни и одложни сигнал лома плоче у наслагама олиго / миоцена молассе из европских алпа | научни извештаји

Anonim

Субјекти

  • Геологија
  • Седиментологија

Апстрактан

Стратиграфски записи високе резолуције 32–20 година из слива Молассе, који се налазе северно од Алпа, и конгломерати Гонфолите Ломбарда депоновани на јужној алпској граници, документују два узастопна седиментна одговора - непосредан и одложен одговор - на пробијање плоче испод централне Алпе ц. Пре 32–30 месеци. Први сигнал, који је настао услед одвикавања и подизања површине у Алпама, био је регионални и истовремено прелазак са доњег слива на преливање на 30 Ма, упарен са помацима у крупнозрната одлагалишта у сливу слива. Други сигнал, међутим, стигао је неколико милиона година након пробијања плоча и обележен је већим доприносима кристалних класта у конгломератима, већим димензијама класта, већим токовима седимената и преласком на ближе фације. Предлажемо да овај секундарни импулс одражава одложен ерозијски одговор бичевог типа на подизање површине, при чему се ток ерозије и седимента појачава позитивним повратним реакцијама након што су прекорачени већи ерозиони прагови кристалног корита.

Увод

Пропарација грубозрнатог материјала у континенталним базенима повезана је са тектонским подизањем које наглашава ерозију стварањем стрмијих падина 1, или преласком према олујнијим климама, који омогућавају транспорт већих кластова снажнијим поплавама 2, 3 . Већина ових интерпретација претпоставља тренутне реакције на процесе, али новији физички модели сугерирају да се сигнали за довод седимената повезани са спољним поремећајима могу пуферирати или чак појачати 1, 4, 5, са могућим временским одмаком 6 . Упркос овом напретку, интерпретације програмирања депоцентра остале су јединствене углавном због недостатка независних хронологија за покретачку силу у залеђу где су извори седимената и стратиграфског одговора у суседном седиментном базену. Овде приступамо овом проблему користећи предност застарјелих архива старих 7, 8, 9 32–20 Ма на три одјељка унутар слива Молассе (Сл. 1а) и геохролошких ограничења из сусједних европских Алпа 10, 11, 12, 13, 14 .

Image

( а) Геолошка карта која илуструје локације мегафана заједно са областима у Алпама где су се материјални извори налазили између касног олигоцена и раног миоцена. Л = Лепонтинска купола смјештена у стражњем дијелу Алпа за коју се сматрало да представља подручје одакле је изведен кристални детрит; Б = Бергелл плутон; ЦВМ = повратна преклопка Црессим-Ванзоне-Мисцхабел; ИЛ = линија подмазивања Мапа је направљена на основу Сцхлунеггера и Кисслинга 18 користећи Иллустратор 15.1.0 лиценцу Уни Берн. ( б ) Обновљен део Алпа за касни олигоцен 18, заједно са локацијама где су депоновани мегафани. Раскид плоче испод леђа Алпа узроковао је опоравак европске литосфере, што је постигнуто повратним потискивањем дуж Инсубриц линије (ИЛ) заједно са изградњом алпске топографије. Позадина Црессим-Ванзоне-Мисцхабел (ЦВМ) била је главни јаз за дренажу између касног олигоцена и раног миоцена 14, 15 . Одсек води од Цириха до Милана (Сл. 1а). Одељак је направљен на основу Сцхлунеггера и Кисслинга 18 користећи Иллустратор 15.1.0 лиценцу Уни Берн.

Слика пуне величине

Средњоевропске Алпе (Сл. 1а) садрже двоструко вежу напитничку гомилу с кристалном језгром европског порекла изложеном у лепонтинској куполи (Л на слици 1а) која се своди на покорену европску плочу 14 . Данашња архитектура орогена посљедица је повијести субдукцијског судара, која је започела субдукцијом европске океанске литосфере испод јадранске континенталне плоче и затварањем океана Тетхис током касне креде 14 . Ц. 35 Ма, европска континентална литосфера ушла је у канал субдукције, где су контрасти флексибилне крутости између поткопане океанске литосфере и континенталне европске плоче индуцирали екстензијске напрезања унутар плоче, што је резултирало да се океанска литосферна плоча распала пре 30–32 Ма 10, 11, 12, 13, 14 (Сл. 1б). Деламинација плоче била је повезана са успоном магми до плитких нивоа кора (нпр. Бергелов упад означен као Б на слици 1а) 10, 11, 12, 13, 14, брзо подизање стене и ороген-паралелно продужење у задњем делу Алпа . Подизање и продужавање је изведено потискивањем дуж линије подмазивања (ИЛ на слици 1б) и орогенских паралелних клизања дуж расједа ниског угла одвојка 15, 16, 17 . Поновно подизање стијена и повезано подизање стена резултирало је порастом алпске топографије 18, што је заузврат изазвало пораст тока седимената 19 у сусједне седиментне базене. Успон алпске топографије настављен је све до ц. 25–20 Ма, када је планински појас достигао ширину пресека ц. 150 км и укупни рељеф (тј. Разлика надморске висине између предњег слива и главних флувијалних одвода у Алпама) од ц. 1500–2500 м 18 које је одржано до данас 18 .

Предословни базен Молассе, смјештен на сјеверној страни Алпа 19 (Сл. 1а), домаћин је ерозионог детритиса еволуирајућег орогена 7, 19, 20, 21, 22, 23 . Подизање површине у задњем дијелу Алпа након уклањања океанске литосфере прије 32–30 Ма (Сл. 1б) и с тим повезано повећање повећања испуштања седимената у слив 19 (Сл. 2а) било је повезано са промјеном из „флишног плашта“ - тип недовољно испуњене седиментације пре 30 Ма, до земаљских и плитких морских услова типа „молассе“ након тога 20, 21 (Сл. 2б). Велики токови седимената такође су контролисали накупљање алувијалних мегафана 22 (Сл. 2б, ц). Ови системи су еволуирали коалесценцијом, када се неколико мањих вентилатора ширине неколико километара спојило на три главна депоцентра у швајцарском делу слива (Напф, Риги, Хорнли) између 30 и 25 Ма, и коначно на два главна мегафана после 22 Ма (Напф, Хорнли), 18, 22 . Вентилатори су се радијално проширили у предњи базен, на неколико десетина километара, где су се спојили са аксијалним флувијалним системом (Сл. 2ц, д), или плитким периферним тјеснацем који је повезивао Тетисе са Црним морем 20, 22 (плитко морски наслаге на слици 2б). Близу врха који се налази уз предњи алпски потисак, мегафанови су бочно били захваћени обожаватељима бајаде локалног порекла (Сл. 2ц, д) са изворима у предњем алпском напару 24 . Материјал у базену био је најгрубљи на врху вентилатора, одакле је постао ситније зрнат према више удаљеним местима 7, 24 . Ови проксимално-дистални трендови такође су били повезани са смањењем кумулативне дебљине депонованог материјала према маргини дисталног базена (Сл. 2ц), са ефектом да је базен усвојио геометрију попречног пресека у облику клина (Сл. 2д) 24 .

Image

( а ) Испуштање седимента из Централних Алпа у слив Молассе 19, које је мерено на основу сачуваних количина стена добијених ерозијом Алпа (слика прилагођена Сцхлунеггер и Кисслинг 18 ). ( б ) Стратиграфска архитектура лежишта Молассе у временском оквиру 18 . Имајте на уму да је промена од слива долива до прелива ц. Пре 30 месеци ( први сигнал) поклапа се са временом када је топографија почела да се накупља као одговор на пробој плоче (Сл. 1б). Долазак другог сигнала био је обележен брзим навијачким програмима (заснованим на Сцхлунеггер-у и Кисслинг-у 18 ). ( ц ) Обновљена палеогеографска ситуација у сливу Молассе на ц. 25. мај 28, 40 . Испрекидане линије означавају кумулативне дебљине материјала који се накупљају између 30–25 Ма 28, 40 . Мапа је направљена на основу Пфиффнер ет ал . 40 помоћу Иллустратор 15.1.0 лиценцирано за Уни Берн. ( д ) 3Д реконструкција архитектуре слива Молассе на ц. 25 Ма засновано на Сцхлунеггер и др . 24 . Поплава представља наизменичност пешчењака и блата; лутајући потоци акумулирали су низ наизменичних слојева конгломерата и блата; плетени токови су забиљежени удруженим слојевима конгломерата. Локални вентилатори или „бајада“ обожаватељи препознају се наизменичним конгломератима и муљевитим токовима (види такође Сл. 3). Испрекидане линије представљају изохроне. Одсеци са слике 3 (црна вертикална линија) мало су померени врхом вентилатора.

Слика пуне величине

Између 30 и 20 Ма, реке које су напале мегафане Напф, Риги и Хорнли биле су највећи систем ширења са изворима у централним Алпама. Ови потоци су освојили велики део свог кластичног материјала из седиментних и кристалних напињача који су тада били изнад лепонтинске куполе (Сл. 1а) 7, 23, 24, 25, 26 . У сливу Молассе припадајуће седиментне архиве су добро изложене у три дела (Сл. 1а), који се налазе на проксималној граници базена поред мегафанских депоцентра. На јужној страни Централних Алпа, подморски грубозрнати крхотине касног олигоцена и рано миоцена тече наслаге групе Гонфолите Ломбарда (Г на слици 1а) такође бележе одговор на пораст орогена и с тим повезане промене површинске ерозије 14 .

Овде користимо архиве у сливу Молассе-а да документујемо два узастопна седиментна одговора - непосредни први и касни други сигнал - да пробијемо пробој испод централних Алпа. Први сигнал карактеризирао је прелазак са недовољно испуњеног типа "флиш" на препуњени "молассе" еволуцију базена 20, 21 . Показујемо да је неколико милиона година касније долазак другог сигнала обележио: различити импулси у испуштању седимената упарени са снабдевањем материјалом већих величина зрна и већим релативним обиљем кристалних кластера изведених из леђа Алпа. Предлажемо да ови импулси седимента одражавају ерозијске реакције типа 27 на поквареност плоче, при чему се ерозија алпских потока појачава након што су прекорачени већи ерозиони прагови кристалног корита. Овај механизам, који је примењен у моделима резања седимената 27 који зависе од струје, описује ширење ерозионог таласа у узводном смеру услед повећања брзине подизања стене. У овој студији случаја, доступност добро ограничених хронолошких података из залеђа и суседног седиментног базена омогућава нам да први пут документујемо долазак два узастопна сигнала као одговор на једног возача у природном окружењу. Наши резултати такође указују да одговор пејзажа на дубоко тектонски догађај може трајати неколико милиона година. То подразумева да повезани одговори у седиментним сливовима на такве догађаје могу бити знатно дужи (неколико Ма) и можда не-јединствени.

Резултати

Базен западне Молассе - мегафан Напф

Конфломерати мегафана Напф који се налазе на локацији ц. 100 км удаљености од места одлагања плоче (Сл. 1а) су најзападније седиментне наслаге које овде користимо да закључимо о доласку различитог ерозиолошког сигнала. У делу дебљине 3500 м који се налази на проксималној граници базена на 46 ° 47 ′ С и 7 ° 43 ′ Е налази се низ наизменичних лапора, пешчењака и конгломерата (Сл. 3а) који су одложени ц. 30–24 Ма пре 8 . Доња четвртина дела, датирана је са ц. 28–26, 5 Ма8, садржи наизменичку ц. Прекривени пешчани кревеци од речног појаса дебљине 5 м и неколико простирница дебелине м с међурезима и корњачама. Ово сукцесија је додељена окружењу меандрског појаса са бочно продуженим поплавним водама (Сл. 2д, и Ф на Слици 3а) 28 . Ова сукцесија је прекривена пакетом масивних и прекривених конгломерата дебљине до 5 м са испреплетеним муљевитим каменима који садрже чворове калича и коренине. Ови конгломерати домаћинских кластова изведених из целих Алпа и бележе снабдевање седимената струјама лутајући каналима (јединица означена са В на слици 3а) 28 . Од 25.5 Ма надаље, конгломерати се скупљају и згушњавају према горе у низу где здружени слојеви конгломерата с масивном тканином доминирају у стратиграфској архитектури. Овом променом бележи се прелазак у плетени речни систем (јединица означена као Б на слици 3а) где су новчане казне, које су представљене црвеним пјегавим интеријерима, ретке 28 . Ударци од класе су чешћи према горе, а највећи класти се повећавају са 30 цм након 28 .

Image

( а) Стратиграфски развој мегафана Напф заједно са магнетостратиграфском калибрацијом одељка 8, стопе акумулације неразграђених седимената, еволуцијом максималних величина класта 28 и развојем релативног обиља кристалних класта 29 . Овај одељак бележи развој мегафана Напф (Сл. 1а). ( б ) Подаци вентилатора Риги, који показују магнетостратиграфску калибрацију одељка 9, стопе накупљања седимента неразграђеног материјала, развој максималних величина класа плус први долазак кристалних кластова 25 . ( ц) Подаци из мегафана Хорнли, укључујући: стратиграфску архитектуру и хронолошку калибрацију одељка 7, еволуцију највећих кластова 30, стопу акумулације седимената 7 и релативно обиље кристалних кластова у мегафанским лежиштима Хорнли 26, 30 (Сл. 1а) . Погледајте сл. 2д за палеогеографску скицу и кодове боја за окружења.

Слика пуне величине

25, 5 Ма стари премештај са наизменичних конгломерата и блатобрана на скуп здружених слојева конгломерата са великим кластицама пречника до 30 цм представља изузетан пробој у стратиграфској архитектури (црвена звезда; Сл. 3а), углавном зато што је такође повезан са променом петрофације. Конкретно, релативно обиље кристалних класта повећало се са 70% након тога, а кристали епидота су почели да доминирају у тешком минералном саставу за> 80% (реф. 29). Мапирање открива да се та промена у литофилији и петрофацији може пратити на десетинама километара кроз слив 29 . Такође при 25, 5 Ма, брзина акумулације седимента, процењена кроз дебљине неразграђених наслага, повећала се са 0, 4 мм / год на> 1 мм / год (Сл. 3а) 28 .

Седиментна архитектура и састав горњег члана секције (дебљине око 500 м, слика 3а) разликује се од конгломерата испод. До 5 метара дебело прошарани конгломератни кревети, понекад подржани матрицом, приказују геометрију врпце и мономичну композицију где су флишни класти главни састојци 28, 29 . Ова јединица је интерпретирана као евидентирање снабдевања материјалом из алпских предњих пелена за обожаватеље бајаде (јединица означена као Л на слици 3а) кроз бујице и поплаве 28 .

Централни слив Молассе - Риги мегафан

Риги мегафан хроника долазак закљученог ерозиолошког сигнала на ц. 80 км удаљеност од леђа Алпа (Сл. 1а). Овај мегафан има ширину пресека ц. 20–30 км и домаћин је флувијалних наслага касних олигоцена 24 .

Добро изложени одељак наилази се на проксималну ивицу базена на 47 ° 04 ′ С и 8 ° 29 ′Е (Сл. 3б). Цео одељак је ц. Дебљина 3500 м и садржи скуп блатњака, пешчењака и конгломерата 25, који је датиран у временски интервал између ц. 30 и 26–25 Ма кроз магнетно-поларитетне хронологије 9 . Слично конгломератима Напф, доње три четвртине одсека Риги, ц. Дебљина 3000 м, открива грубо грубље и згушњавање нагоре мега-последице 25 . Започиње с наизменичним блатњавим и масивним до прекривеним креветима од пешчењака типичних за окружење меандрског појаса које је било омеђено широком поплавом. Ова наизменичност песка-блато прекривена је скупом конгломерата и блатњака где се дебљине појединих слојева конгломерата крећу у распону од 5 до 10 м. До значајне промене дошло је у 27 Ма (црвена звезда на слици 3б) када се седиментација пребацила у здружени гомилу конгломерата с масивним лежајевима на којима су интердети од црвеног мостова блатобрана ретки 24 . Слично као нафтна лежишта, овај помак у седиментној архитектури одражава велику промену у облику дисперзије где је таложење седимената лутајућим токовима уступило место расипању седимената плетеним потоцима на алувијалном мегафану 24 . Међутим, овај помак седиментације догодио се 1, 5 Ма раније него код Напф (Сл. 3). Стратиграфска промена код Риги-а такође је била повезана са првим доласком кластова црвеног гранита 25 . Тражење провенијенције открило је да су ти типови класта изведени из кристалног подрума аустроалпских написта 25 који су били изложени у задњим Алпама током касног олигоцена. Такође у то време, максималне величине класта су се повећавале са 30 цм, а стопе накупљања седимената повећавале су се са 0, 6 мм / год, или остале константне, у зависности од тога како је највиша магнетозона код Риги корелирана са временском скалом магнетно-поларитета (МПТС, Сл. 3б) 9 .

Наслаге најгорњих ц. 500 м одсека (Сл. 3б) карактеришу наизменични каменци и конгломерати дебљине 3–5 м 25 . Конгломерати су домаћини углованих и подземних класта са мономичним саставом где су флишне класе доминантни саставни део 25 . Сматрало се да ове седиментне карактеристике указују на појаву отпадних токова и бујицу поплава са локалним изворима који се налазе на орогеном фронту 24 .

Базен источне Молассе - мегафан Хорнли

Мегафан Хорнли, смештен на адреси ц. 120 км од леђа Алпе (Сл. 1а) је најудаљенији систем који бележи долазак одавде закљученог ерозиолошког сигнала. Отприлике око 4000 м дебелине, датиран на ц. 30–20 Ма према магнетно-поларитетним стратиграфијама (Сл. 3ц), наилази се на 47 ° 16′Н и 9 ° 13′Е поред фронте Алп. Слично Напф-у и Риги-у, одељак приказује велику последицу мегасексуса крупног грубљења и згушњавања која се одлаже вишегодишњим потоцима са изворима у централним Алпима источно од лепонтинске куполе 7 . Одељак започиње наизменичним креветима од песка-блатописа и развија се у конгломератно-блатоценски низ. Образац распршивања доживео је изразиту промену са 23, 8 Ма (црвена звезда на слици 3ц), када је удружени гомила конгломератних кревета почео да доминира у стратиграфској архитектури 7 . Слично као Напф и Риги, ова промена у узорку седиментације одражава померање ка плетеном току на алувијалном мегафану 7 . Слично као код Риги и Напф-а, ова промена таложења догодила се истовремено са изразитом променом петрофација, која је код Хорнлија окарактерисана првим доласком кристалног материјала 7 . Ове врсте класта изведене су из подрумских пелена аустроалпског домена 26 које су током тог времена биле изложене источно од лепонтинске куполе (слика 1а). Промјена седиментације старије 23, 8 Ма је такође била повезана са повећањем величине највећих кластова са 20–30 цм 7, 30, и преласком према већој стопи акумулације седимента од првобитно 0, 3 мм / год од следећих 7 . Сходно томе, док Хорнлијева хроника лежи на истој промени у седиментној динамици као у слојевима Напф и Риги, дошло је до нагле промене узорка седиментације и петрографског састава ц. 3.2 Ма касније него код Риги, а 1.7 Ма касније него код Напф-а (Сл. 3).

Стратиграфски подаци с јужне стране Алпа

На јужној страни Алпа, на ц. На 15 км удаљености од места лома плоче, касна олигоценска гонфолите ломбардска лежишта (Сл. 1а) сачињена су од здружене гомиле конгломерата који су подржани матриксом и великим костима, што је интерпретирано тако да одражава таложење токовима отпада који се испоручују унутар кањон подморнице 31 . Уграђени гранитни класти који су изведени из Бергелл плутон ц. 10–20 км даље на север 32 (означено као Б на слици 1а) имплицира да су покровне стијене алпског плутона у то време већ уклоњене.

Дискусија

Три овде описана одсека Молассе карактерише слична, али дијахронска, нагла промена седиментације (црвене звезде на слици 3) у оквиру општег тренда грубљења и задебљања према горе. Такав помак у страталној архитектури могао би се протумачити као стратиграфски одговор на локалне тектонске догађаје у непосредном залеђу сваког навијача 7, 9, 20, 28, 33, вођен променом алпског орогена на север (нпр., Слика 2д ) 34 . Алтернативно, ови помаци у узорцима седиментације могли су се догодити и као одговор на прелаз у више ерозивне климе, доводећи до већих токова седимената 2 и проузрокујући мегафане да продру у базен 4, 35 . Овде објашњавамо зашто одбацујемо обе ове могућности. Прво, док је потискивање на предњем распону (Сл. 2д), заједно са развојем алпске грађевине на северу, могло да објасни да се сваки одсек завршава наслагама токова отпадака и вентилаторима бајаде са изворима смештеним у алпској граници (Сл. 3), ови механизми сами нису у стању да објасне долазак знатног дела кристалних кластера у средину одсека (црвене звезде на слици 3). Овакве изразите петрографске промјене, упарене са помацима према здруживању грубозрнатих конгломерата, изазивају појачану ерозију у задњем дијелу Алпе (сл. 1б), а не на алпском фронту. Друго, модели предвиђају да ће веће стопе накупљања седимената (Сл. 3) бити повезане повезивањем нагоре, а не повећањем трендова према горе, као што је овде документовано, ако би локална тектоника сама била главна покретачка снага 20, 33 . Према томе, ми тектонски процеси на алпском фронту не сматрамо одрживим механизмом за објашњење уочених промена у Молассовим стратиграфијама. У истом смислу одбацујемо могућност да су се Молассови трендови могли догодити као одговор на померања ка ерозивнијим климама. Подаци о пролееоклиматским прокијима доступни су из светских записа о дубоком мору кисеоника и угљеника који су прикупљени са више од 40 места бушења широм света (Сл. 4а) 36 . Већина података прикупљена је од дугоживих дентолошких својти Цибицидоидес и Нутталлидес који су уграђени у блато богато пелагичним карбонатом 36 . На локалном нивоу, подаци о палеоклиматским условима током таложења јединица Молассе (Сл. 4б) заснивају се на фосилним записима биљака уграђених у прекомерне новчане казне 37, 38, и вредностима изотопа угљеника и кисеоника, забележеним нодулама калихе у Молассе палеосоилима 39 и харофити 38 . Иако оба глобална стабилна изотопа биљеже 36 и локалне проки јединице 37, 38, 39 сугерирају да су се климатски услови промијенили између касног олигоцена и средњег миоцена (сл. 4), мало је вјероватно да је климатски покретач једини способан да објасни бележи промене у одељцима Молассе. Овај закључак заснивамо на запажању да су идентични помаци у евиденцијама архитектуре талога и порекла настали под хлађењем (Хорнли) или загревањем (Напф) палеоклима или нису повезани са било каквим променама палеоклиме (Риги) (сл. 4). Укратко, ни локално потицање уз алпски потисни фронт, нити саме глобалне и локалне климатске промене нису у стању да објасне овде пријављене промене стратиграфске архитектуре. Уместо тога, предлажемо сценариј у коме деламинација плоча на литосферним нивоима испод задњег дела Алпа и повезано подизање површине (Сл. 1б) објашњавају промене опажене у обрасцима седиментације. Ови механизми су описани у следећем параграфу.

Image

( а ) Еволуција палеоклиме заснована на записима δ 18 О 36 . ( б) Подаци о пролеоклиматским прокиима прикупљени у Молассе Басин 37, 38, 39 . Нога. = Легуминосае, поп. = Популоид, енг. = Енгелхардиа, Порез. = Такодиацеа.

Слика пуне величине

У овом контексту, прво се сећамо да три одељка, смештена на различитим локацијама, хронизују иста запажања која бележе долазак, у различито време, јединственог сигнала који карактерише: веће величине зрна, већи допринос кристалних састојака, чешћи појављивање слојева обичних конгломерата од плетеница и сталне или све веће стопе накупљања седимената (долазак сигнала означен црвеним звездама на слици 3). Концептуални модели сугерирају да таква промјена може бити дијагностика повећавања опскрбе седимената у базену, а не повећања испуштања воде или смањења утапања 1 . Поред тога, промене према преовлађивању или првом појављивању кристалног материјала (Хорнли, Риги) или зеленкасти кварцитни класти, с обилним кристалима епидота у тешким минералним састојцима (Напф) сугерирају промену на месту ерозије. Палеогеографске рестаурације тектонског скраћења имплицирају да су сродне литологије изложене у кристалним потисним напама које су се налазиле у задњем дијелу Алпа које окружују лепонтинску куполу (означено с Л на слици 1а) 14, 24 . Ова ограничења провенијенције имплицирају да је промена стратиграфске архитектуре према скупу здружених конгломерата била повезана са значајним повећањем брзине површинске ерозије и с тим повезаном ексхумацијом у стражњем дијелу Алпа 24, 25, 26, 29 .

Овде представљамо хронолошке доказе са лежишта предњег базена како би додатно подржали тврдњу да је ломљење плоча главни покретачки механизам за промену ерозије и промене талога мегафана. У овој мери, ограничавамо време узнемирености одговорног за посматрани стратиграфски одговор на основу следећег: Узмимо у обзир обновљене удаљености од 120 км, 100 км, 80 км за дужине потока између касне олигоценске поделе која се налази у стражњем дијелу Алпа (лепонтинска купола), а врхови напфанских (100 км), Риги (80 км) и Хорнли (120 км) мегафана 14, 40, и узмимо у обзир ± 10 км неизвјесности о локацију сваког одељка. Регресијска анализа времена доласка сигнала у зависности од удаљености од леђа Алпе даје 29, 43–33, 43 Ма (слика 5) за пресретање у почетку (Р2 = 0, 99). Ово доба би тада требало да представља време тектонског догађаја под условом да се сродни ерозијски одговор линеарно шири као функција растојања кроз алпски пејзаж. Ц. 31.5 Старост мушкараца закључених из пресретања у поређењу је у изузетном сугласју са старошћу за ломљење плоче, плутонско затварање и појачану ексхумацију у задњем делу Алпа (30–32 Ма) 10, 11, 12, 13, 14 . Ерозиони сигнал, такође снимљен у групи Гонфолите Ломбарда на ~ 31Ма, у складу је са овом сликом (црвена тачка на слици 5) 31, 32 . Ово поткрепљује идеју да је лом плоче и подизање површине прије 32–30 Ма (Сл. 1б) био почетни покретач, односно главни покретач, ерозионог сигнала забиљеженог у одложеним интервалима у различитим одељцима базена копна Молассе. Сходно томе, општи тренд пораста тока седимената (Сл. 2а) упарен са континуираним мегафанским развојем током касног олигоцена (Сл. 2б) био је наглашен изразитим импулсима испуштања седимената. У следећем одељку предлажемо механизам који објашњава како се ови токови седимента шире кроз систем.

Image

Дијаграм који илуструје зависност времена доласка закљученог сигнала од функције раздаљине попречног пресека између леђа Алпа (подручје Лепонтина, слика 1а) и простора улаза у седиментне базене. Пошто је та удаљеност највећа за Хорнлијева лежишта (Сл. 1а), сигнал је стигао са највећим закашњењем. Први сигнал, карактеризиран преласком из подточног слива у прелив, био је готово истодобан с ломљењем плоче и означава непосредни раст топографије.

Слика пуне величине

Стопе површинске ерозије планинским потоцима попут Алпа снажно овисе о градијентима потока и еродибилности темељног корита 41 . За дано испуштање воде, флувијална ерозија у подлози има тенденцију да буде брза за стрме канале и подлоге с већим еродибилностима као што су пешчани камени, блатобрани и шкриљевци 41, док се дисекција успорава када су подлоге са ниским еродибилитима, као што су гранити, кварцити и гнезди 42, изложени на површину 41 . Поред тога, у тектонски активним пејзажима, попут Алпа између касног олигоцена и миоцена, канали се успоравају као одговор на брзо подизање стена 43, промовишући тако ерозију и отпуштање великих токова седимената у слив. Користимо ове резне механизме 44 нагибани да објаснимо први непосредни регионални сигнал на ц. 30 Ма, када је лом плоча и подизање површине у задњем делу Алпа промовисао стрмије падине 18, брже ерозије и већи ток седимената у слив Молассе 19 . Резултат је био први регионални и непосредни одговор у сливу, окарактерисан преласком с слива типа „флиш“ на прелив типа „молассе“ упарен са премештањем у континентално лежиште у предњем басену ( први сигнал на сл. 2б) 21 . Неколико мојих каснијих импулса седимента упарених са већим величинама зрна и поријекла се мијењају у кристалнији материјал (црвене звијезде на слици 3), што је означило долазак другог сигнала (слика 2б), који се највјероватније догодио док је ерозиони фронт стигао до кристално језгро у стражњем дијелу Алпа (сл. 1б). Облик одговора затим поприма облик „бичевања“ 27 где се токови седимента шире као различити таласи у предњи крај као што су предложили Гаспарини и др . 27 . Ови механизми се тако јављају као одложен одговор на дугорочну пролазност ерозије површине и пејзажа, што је објашњено у следећем параграфу.

Канали реагују на подизање стене повећавајући своје градијенте 41, 43, 44, 45 . Ако се та прилагођавања појаве у порасту стопе подизања стена, тада канали одржавају своје удубљености, али ће се на свакој локацији повећавати њихови градијенти (профили уздужног тока од А до Д, Сл. 6а) док адвекција стене кроз подизање у потпуности не буде надокнађена. флувијалним резом (устаљено стање) 41, 43, 44, 45 . У таквом сценарију, токови седимената у базену непрестано се повећавају и мегафанови непрестано продиру у базен док се не постигну услови за стабилно стање. Узнемиреност ових процеса уводи се прогресивном изложеношћу подлоге са нижим еродибилностима, као што су гранити, гнеиси и кварцити. Ове литологије нуде веће ерозијске прагове 42, успоравајући тако површински одговор на подизање стијена, са ефектом да уздужни профили струје имају пролазни конвексни облик (профил струје Ц на слици 6б), при чему је подлога са већим ерозијским праговима изложена површини. Тај се пролаз одржава све док се пејзаж није довољно појачао тако да снага струје, која је продукт између нагиба канала и воде 45, прелази ерозијске прагове. У овом тренутку, уклањање прелазних конвекситета и поновно подешавање степенатог профила уздужног тока (еволуција од Ц до Д на слици 6б) изазивају период брзог урезивања, ослобађајући на тај начин велике количине талога. Such a mechanism further promotes fluvial erosion through a positive feedback where larger bed load concentrations enhance fluvial dissection into bedrock 27, thereby supplying large volumes of sediment with abundant crystalline clasts into the foreland basin. We use these mechanisms to explain the delayed arrival of the 2 nd signal in the basin.

Image

( a ) Steady adjustment of longitudinal streams to ongoing rock uplift. In case of zero perturbation, the gradient of a stream increases at each location, while the stream's concavity remains constant. Steepening of the longitudinal stream profile continues until steady state conditions between rock uplift and surface erosion are reached (profile D). ( b ) 'Whiplash' 27 effect, exemplified for the longitudinal profile of the Hörnli stream between the drainage divide in the rear of the Alps and the point of entry in the foreland basin. Slab breakoff in the back of the Alps between 32–30 Ma resulted in continuous rock uplift. Streams responded by headward retreat and steepening of the stream gradients while maintaining a graded profile (situations A and B, same as Fig. 6a). As uplift proceeded and crystalline bedrock with larger erosional thresholds became exhumed, the streams adapted a transient convexity where these lithologies were exposed on the surface (situation C). Once streams had sufficiently steepened so that their stream power exceeded the larger erosional thresholds, the streams rapidly re-adapted graded longitudinal profiles (situation D) through downcutting into the convexity. The result was a secondary pulse of sediment into the foreland basin, associated with larger clasts and higher contributions of crystalline lithotypes (exhumation of crystalline bedrock) responsible for the convexity. The evolution of elevations through time has been extracted and modified from Schlunegger and Kissling 18 .

Слика пуне величине

If our hypothesis is correct, such a record of transient erosional response offers a natural laboratory for exploring sediment-flux dependent bedrock incision processes 27, and thus allows a reduction of the range of erosion formulations needed in models of landscape evolution 46 . In addition, the dual stratigraphic record of a unique slab breakoff event, with a first immediate synchronous response at c. 30 Ma (1 st signal on Fig. 2b), and a second spatially diachronous signal 6–8 Ma later (2 nd signal on Fig. 2b), emphasizes the transient nature of landscape response to deep-seated tectonic processes over geological timescales. Our results thus indicate that the landscape's response to a tectonic event can take several millions of years, as has also been suggested by the results of landscape evolution models 47 . This implies that the stratigraphic records in sedimentary basins to tectonic perturbations can be significantly protracted (several Ma) and possibly non-unique. This highlights the need for accurate chronological frameworks within entire source-to-sink systems where the scope is to invert stratigraphic records of large-scale tectonic processes.

Методе

Tectonic and chronostratigraphic framework

This paper is mainly based on a compilation of chrono-stratigraphic data from the Alps and the adjacent Swiss Molasse basin. The evolution of the Alps between the time of slab breakoff at 32–30 Ma and 20 Ma is taken from Schlunegger and Kissling (2015) 18 . These authors restored width, exhumation, and exposed bedrock for these times through balancing the shortening in the Alps 14 and the foreland 7, 34, 40, constrained by the cumulative 160-km-deep subduction of the European lithospheric mantle since 30 Ma 48 . The restorations of these authors also consider isostatic compensations of deep crustal loads related to the subducted slab, plus surface loads and buoyancy forces exerted by the stack of crustal material 18 . The results of these reconstructions revealed that the distance between the back of the Alps and the proximal basin border has remained nearly constant, at least between 30 and 20 Ma.

Ми користимо велику базу података из претходних студија, која је успоставила хроно-стратиграфски оквир високе резолуције кроз магнетно-поларитетне стратиграфије у комбинацији са биостратиграфијом микро-сисара у Нецкер 7, Риги 9 и Тхун 8 . Ови одељци хроникају еволуцију мегафана Хорнли, Риги и Напф. Несигурности у добима се крећу између <0, 5 и 1 Ма, зависно од корелације магнетно-поларитетних стратиграфија појединих одсека са магнетно-поларитетном временском скалом. Стопе акумулације седимента израчунате су коришћењем неразграђених стратиграфских дебљина и хронолошких записа.

Седиментне карактеристике и палеооколство

Еволуција величине класта приказана на слици 3 састављена је из литературе за Нецкер одељак 30 који представља Хорнлијев мегафан и део Тхун 28 на коме су изложена лежишта мегафана Напф. За овај рад су такође прикупљени нови подаци за Риги депозите. Максималне величине класта мерене су метарном палицом у пољу, где је одређена средина пет највећих кластова на 4–5 м 2 излета.

Седиментолошка интерпретација конгломератних скупина углавном се заснива на седиментној тканини која је анализирана у претходним студијама 7, 24, 28, где су резултати сабрани у овом раду. Пре долазног долазног сигнала, колон-подржани и добро сортирани конгломерати с плитко нагнутим, м попречним лежиштима (<10 °) са удубљењима окомитим на јединичне ознаке означавају шарени / лутајући образац канала канала. одток је највероватније био вишегодишњи 28 . По доласку закљученог сигнала, конгломератни кревети с масивним креветима с тканином подупртом кластом и добро сортираном тканином и нестанком једноструких жигова, правокутних према унутрашњим слојевима, кориштени су за закључивање појаве плетеница 28 . Конгломератни слојеви најгорњих алтернација конгломерат-блатни камен, међутим, приказују тканину која је подржана матриксом у неким конгломератним јединицама са умереним сортирањем. Неки од ових конгломератних кревета такође имају геометрију у облику траке. Ови аргументи коришћени су за закључивање појаве бујичних поплава где су потоци имали локални извор који се у то време налазио на алпској граници 7, 24, 25, 28, 29 .

Анализа провенијенције

Извори конгломерата углавном се заснивају на петрографским упоређивањима врста класта у пресецима и сачуваних литофација у залеђу. Неколико претходних студија је документовало да седиментне класте на одсецима Риги 25 и Нецкер (лежишта вентилатора Хорнли, Сл. 3) 7, 26, 30 углавном садрже силикатне и микритне класе кречњака плус доломитске састојке. Сродне литологије тренутно се сусрећу у Хелветским и Пениницким седиментним напувима који чине алпски фронт, плус аустроалпским напитима који формирају орогени поклопац 14 . Међутим, непрестана метаморфоза у горњим прехнит / пумпеллиит и доњим зеленистичким условима Хелветских написта до 20 Ма 14 спречава разматрање ове лито-тектонске јединице као потенцијалног извора материјала. Такође код Риги и Нецкера, гранитне кластове нису метаморфозиране и сачувале су своју изворну касну палеозојску тканину, што имплицира да су највјероватније изведене из кристалног подрума аустроалпских написта који се налазе у стражњем дијелу Алпа 7, 25, 26, 30 . Тако интерпретирамо сукцесију врста класта, почевши од седиментних литотипа и затварајући се кристалним састојцима да би одражавали нормалну секвенцу одматања где је ерозија сукцесивно досезавала дубље нивое кора. Слично томе, студије петрографије Тхун 29 (одељак који хронира еволуцију Напф вентилатора) показали су да типови класта укључују силицијумске и микритне кречњаке изведене из Пенниниц-а и, можда, аустроалпских седиментних написта. Каснији долазак кварцитних кластова са зеленкастом тканином и обиљем тешких минерала епидота сугерише порекло смештено у Саас-Зерматтовим опиолитима 23 између аустроалпских и пенинских пелена (Сл. 1б), и у кристалној језгри пенинских пелена ( кварцитне кластове). Ова секвенца пристизања материјала на тај начин одражава нормалну секвенцу одмотавања где је ерозија пресекла на узастопно дубље нивое у задњем делу Алпа. Класти на песку Флисцх, који формирају преовлађујући тип класта на врху свих секција (Сл. 3), изведени су из северно-пенинског флишног пелена углавном због обилних тешких минерала апатита и непостојања спинелних састојака који су карактерисали седиментно царство северног Пениница 49, 50 . Сродне пелене тренутно се налазе на предњем дијелу Алпа (нпр. Сцхлиерен-Флисцх).

Закључујемо да је дренажни отвор између потока који се сливају ка Северу и Југу смештен у пределу цреса Црессим-Ванзоне-Мисцхабел. 10–20 км северно од линије подмазивања 14 (Сл. 1б). Ово се заснива на: (1) појави громада из Бергеловог баталита у конгломератима Гонфолите Ломбарда 32, али не у сливу Молассе, и (2) обилних тешких минерала епидота, изведених из опиолитне стене, које су наишле у Молассе 29 али не у групи Гонфолите Ломбарда. Бергелова јединица премоштава ову позадину, док се раширена изложеност опиолита (зона Саас-Зерматт, Маленцо) јавља сјеверно од ње 14 . Сходно томе, постоје снажни докази да је топографски пораст формиран кроз овај завој служио као главни део дренаже бар између 30 и 20 Ма 14, 15 .

Снимање проки за палеоклиму

Користимо глобалне записе о изотопима дубоког мора од кисеоника и угљеника из бентоских фораминифера које су сакупили са више од 40 места бушења широм света од стране Зацхос ет ал . 36 као проки за палетеоклиматске записе. У локалном обиму, стабилна мерења изотопа извршена су на харофитима уграђеним у лакстринске вапнене 38 и каличним нодулама у палеозолима 39 . У овом раду смо прилагодили и скупове података и интерпретацију одговарајућих аутора. Прелазак према тежим изотоповима угљеника и лакшим изотоповима кисеоника у чвориштима калихе коришћен је за закључивање промене ка континенталнијој и топлијој палеоклими 38, где је биљка била мање густа 37, 38, 39 . Исто тако, помаци ка лакшим изотопима кисеоника у харофитима такође сугеришу да су услови постали континенталнији 38 . Ово се сматрало доследним променама у палаеофлоралним записима 37, 38 које су карактерисале нестанак палми, ораха (Енгелхардиа) и чланова породице чемпреса (Такодиацеа), као и нови изглед борова (Пинацеае), махунарки (Легуминосае) и тополе (Популоиди).

Додатне Информације

Како цитирати овај чланак : Сцхлунеггер, Ф. и Цастеллторт, С. Непосредни и одгођени сигнал пробоја плоча у Олиго / Миоцене Молассе из европских Алпа. Сци. Реп . 6, 31010; дои: 10.1038 / среп31010 (2016).

Коментари

Подношењем коментара пристајете да се придржавате наших Услова и Смерница заједнице. Ако нађете нешто злоупотребно или то није у складу са нашим условима или смерницама, означите то као непримерено.