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五大湖構造帯(GLTZ) は、先端がサウスダコタ州で区切られ、北東に進んでミネソタ州ダルースの南に至り、その後東に進んでウィスコンシン州北部、ミシガン州マルケットを通り、さらに北東方向に進んで湖の最北岸をかすめます。
アルゴマン造山運動は、現在の米国サウスダコタ州からカナダのオンタリオ州サドベリー付近のヒューロン湖地域まで広がる境界に沿った火山活動と大陸衝突によって、スペリオル地方に陸地を追加した。
長さは 1,400 km (870 マイル) で、南側の古い始生代片麻岩地帯と北側の 新しい始生代後期緑色岩- 花崗岩地帯を隔てています。
この地域は、アルゴマン造山運動（約27億年前）中の活発な圧縮、引き離す（伸張）テクトニクス（24億5000万年前から21億年前）、ペノケアン造山運動（19億年前から18億5000万年前）中の2回目の圧縮、中期原生代（ 16億年前）中の2回目の伸張、顕生代（過去5億年間） 中の小規模な再活性化を特徴としています。
衝突はアルゴマン造山運動とともに五大湖構造帯に沿って始まり、数千万年にわたって続いた。五大湖構造帯の形成中、ミネソタ川流域の片麻岩亜区はスペリオル州の海洋地殻を飲み込み、スペリオル州の端まで押し上げられた。ケノーランド超大陸の断片化は24億5000万年前に始まり、 21億年前までに完了した。ワイオミング州は、ケノーランドのスペリオル州南部から裂けて離れ、急速に西に移動し、18億5000万年から17億1500万年前にローレンシア超大陸と結合したと仮定されている大陸である。五大湖地域の裂け目環境からの堆積物はペノキーアン造山運動まで続き、これが五大湖地域での次の主要な構造的イベントである。過去 120 年間に、GLTZ 沿いのミネソタ州、ミシガン州のアッパー半島、サドベリーで 数回の地震が記録されています。
位置
始生代後期、約27億5千万年前に起こったアルゴマン造山運動により、現在の米国サウスダコタ州からカナダのオンタリオ州サドベリー地域に広がる境界に沿って、火山活動と大陸衝突によって陸地が増加した。サウスダコタ州の最西端は西経99度で[1] 、ミネソタ州とサウスダコタ州の境界から約55km（34マイル）離れている。この地殻境界が五大湖構造帯（GLTZ）である。これは長さ1,400 km (870 マイル) の古縫合線で、南の30億年以上前の始生代片麻岩地帯 (ミネソタ川流域亜区) と北の27億年前の後期始生代緑色岩・花崗岩地帯 (スペリオル州ワワ亜区) を隔てています。[2] GLTZ の幅は50 km (30 マイル) です。[3]
機構
衝突
ミネソタ川流域（MRV）の片麻岩質亜区がスペリオル地方の南端に衝突したことは、始生代の終わりを告げるゆっくりとした地質構造の変化のもう一つの過程であった[4] 。この片麻岩質地帯はもともと東西に数百キロメートル広がっており、将来のスペリオル地方のベルトというよりは原大陸に近いものであった[4] 。衝突した2つの物体を隔てる境界は五大湖構造帯であり、これは大きく変形した岩石の断層帯である。 [4]衝突は約27億年前に五大湖構造帯に沿って始まり、数千万年にわたって続いた。 [ 4 ]衝突は西から始まり 、斜めに起こったと解釈されている[5] 。
縫合
MRV亜区は、 30億5000万年前と26億年前の2つの別個の高度変成作用を経験した。[4]最初の変成作用はおそらく地塊の形成中に起こり、2番目は縫合中に起こった。[4]スペリオル区の緑色岩-花崗岩質地塊の成長は、ミネソタ川流域の片麻岩質地塊が玄武岩質のワワ亜区に縫合されたことで終わった。[6] : 145 閉鎖の最終段階である縫合はサウスダコタ州で始まり、東へと続いた。[4]
GLTZの形成中、MRV原大陸は、サブ地域が南から侵入するにつれてスペリオル地域の海洋地殻を飲み込んだ。 [4]大陸ブロックが他のブロックに縫合されるのは、通常、いずれかのブロックの下に沈み込み帯があるためである。 [4]沈み込み帯は、他のブロックにつながる海洋地殻を飲み込む。[4]海洋地殻が飲み込まれた後、2つのブロックは出会い、沈み込む海洋地殻が付着した大陸ブロックをもう一方のブロックの下に引き込む。[4]スペリオル地域との衝突中、MRV片麻岩ブロックはスペリオル地域の端まで押し上げられ、その結果、数十キロメートル幅の衝上断層が山脈と、2つのテレーンの境界を定義する剪断帯を形成した。 [4]この帯に沿った構造運動は、2つのテレーンが1つの大陸塊にドッキングしたときに始まり、低圧から中圧の圧力下で変形が起こった原生代初期に最高潮に達した。[7]
リフト
縫合後、この地域は数億年間地殻変動的に静穏でした。[4]アルゴマン山脈が形成され、その後浸食されて堆積物となり、この地域を覆いました。[4]この始生代超大陸の断片化は、サドベリー近くのホットスポットの下で約24億5千万年前に始まり、約21億年前までに完了しました。[6] : 145 この時期に、ワイオミング州がスペリオル州から離れたと仮定されています。
亀裂の停止
このリフト環境からの堆積パターンは、五大湖地域での次の主要な地殻変動イベントであるペノケアン造山運動まで続きました。[4]ペノケアン造山運動（18億5000万年前から19億年前）の間、圧縮によりスペリオル湖地域の地層が変形しました。[7]
ミシガン州マルケット地域の GLTZ
米国ミシガン州マルケット地域の最近の地質図では、10 km (6.2 mi) の走向に沿った帯の構造に関する情報が得られています。 [5] : 409 GLTZ は、マルケットの南にある活発な右横ずれ帯で、マルケットの大きな背斜の下を通過していました。[6] : 147 PK Sims と WC Day は、露出した GLTZ で決定された運動学は一貫しており、その全長に適用できると示唆しています。[5] : 409
マルケット地域では、GLTZ は北西方向に走る約 2 km (1.2 マイル) の変成岩地帯で、地殻変動の力学によって押しつぶされました。[5] : 409 剪断帯の境界はほぼ平行で、N60°W の走向です。GLTZ内のマイロナイトの葉理構造はN70°W の走向で、S75°W に傾斜しています。[5] : 409 マイロナイトの葉理構造の伸張線構造(構造輸送線) は、S43°E 方向に 42° 傾斜しています。[5] : 409 Sims-and-Day モデルでは、スペリオル地方のアセンブリにおけるこの最後の衝突は、ミネソタ川流域亜地域のテレーンがスペリオル地方のテレーンに対して北西方向に構造輸送された結果生じました。[5] : 410 衝突は斜め方向であったため、境界に沿って右方向のせん断が生じた。 [5] : 410
岩石の組成
始生代前期の岩石は、一般的に数キロメートルの厚さの細長いドーム状または円形の岩体を形成します。[8] : 3 後期段階の輝緑岩、石英長石の細粒貫入岩（アプライト）および石英長石雲母の粗粒貫入岩（ペグマタイト）の岩脈と岩床が一般的です。[ 8 ] : 3
この地域の始生代後期の結晶質岩体のほとんどは、ミネソタ州北部、ウィスコンシン州北西部、ミシガン州アッパー半島西部の緑色岩-花崗岩地帯の一部です。 [8] : 8 岩石学は通常、片麻岩とミグマタイトです。[8] : 8 変成作用と変形が繰り返され、広範囲の再結晶化、激しい葉理、剪断帯、褶曲が起こりました。[8] : 3 ミネソタ州の五大湖構造帯の南、ウィスコンシン州のミッドコンチネンツリフトシステムの南、ミシガン州アッパー半島の片麻岩には、東北東から東に伸びる断層があります。[8] : 1
ミネソタ
結晶質岩石はミネソタ州で多く見られ、ウィスコンシン州やミシガン州のアッパー半島よりも広く分布しています。[ 8] : 4
モンテビデオとモートン片麻岩複合体
最近の放射年代データによると、スペリオル湖地域には34億年前の結晶質岩石複合体が4つあることが示されている。[8] : 3 最もよく知られているのは、ミネソタ州南西部のミネソタ川渓谷に沿ったモートン片麻岩とモンテビデオ片麻岩[9]複合体である。 [8] : 3 ミネソタ川渓谷で露出している岩石には、ミグマタイト花崗岩質片麻岩、片岩から片麻質の両閃岩、メタガブロ、準片麻岩の複合体がある。[9]古代の片麻岩複合体は、より新しく、弱く変形した花崗岩体であるセイクリッドハート花崗岩によって貫入されている。[9]
聖心花崗岩体
ミネソタ川流域の一部に分布するセイクリッドハート花崗岩体は、比較的破砕されておらず、葉状構造もほとんどなく、褶曲した変堆積岩への受動的貫入岩である可能性がある。[8] : 8 これは、MRV片麻岩地帯がスペリオル地域に縫合された後、約26億年前に貫入した典型的な後期テクトニック中粒ピンク色花崗岩である。[4] GLTZに沿ってさらに東にある同様の貫入岩は、より後の年代を示しており、西から東への閉鎖の理論を補強している。 [ 4 ]
ウィスコンシン州北部
ウィスコンシン州北西部とミシガン州アッパー半島の後期始生代岩石学はセイクリッドハート花崗岩に似ており、片麻岩とミグマタイトで構成されています。[8] : 8
ウィスコンシン州における18億5000万年前のペノキーン期火成活動は、衝突によって終結した周縁型火成活動である。[8] : 1 ペノキーン期花崗岩の中には、磁性チタン酸化物の低酸素濃度ではなく、磁鉄鉱系列に似た鉄の濃縮を示すものがある。[8] : 1 ウィスコンシン州北部とミシガン州アッパー半島のペノキーン期の岩石には、低圧、低温から高温の変成作用の領域が含まれている。[8] : 3 褶曲と変成作用は南と南東に向かって強度を増し、[8] : 1 孤立した17億5500万年前の片麻岩[2] : 342 ウォーターズミートドームを形成し、ミシガン州とウィスコンシン州北東部の境界にまたがっている。[8] : 3
ミシガン州アッパー半島
ペノケアン造山運動中の圧縮変形により、マルケット山脈累層群堆積物の堆積に続いて GLTZ が再活性化し[2] : 322 、マルケット谷の東部低変成度部分の急峻な脆性延性断層に沿って北側が上向きの動きを引き起こした[6] : 165。 マルケット向斜の西部では、ヒューロニアン後期の 2,400～2,100 万年前の花崗岩南部複合体の隆起中に、GLTZ の再活性化の 2 回目のエピソードが発生した[6] : 165 。
アッパー半島の北部および南部複合体は、高度に混合岩化しており、葉状構造が強く、縁に向かうにつれて葉状構造の強度が増している。[8] : 8 南部複合体の西部は、褶曲と葉状構造の複雑な段階を示している。[8] : 8 これらの始生代後期の岩石は、マルケットの南に位置し、ミシガン州とウィスコンシン州の境界まで広がる、おおよそ南北の帯状構造を形成している。[8] : 8
オンタリオ州サドベリー
サドベリー盆地の構造は、グレーターサドベリー[10] : 1891 の 始生代スペリオル地域と、その上にある前期原生代大陸縁辺堆積物の層との間の侵食境界に位置している。 [10] : 1890 [注 1]この構造は、角礫岩と変堆積岩で覆われた、貫入火山岩（ノーライト、ガブロ、グラノファイア）の分化した層であるサドベリー火成岩複合体から構成される。[ 10 ] : 1890下層 は、サイズや発生頻度の異なる、塩基性から超塩基性の包有物の塊から構成される。[10] : 1891 サドベリーのガブロは、その地域のケイ酸塩の比率によって、ガブロとノーライトの間で変化する。[11]石英黒雲母斑れい岩は中粒から粗粒であり、[11]クライマックス石英モンゾニ岩は中粒である。[11]
サドベリー東部の岩石は結晶度の高い角閃石片麻岩で、南東に向かってかなり低い角度で傾斜しているようです。[12]
サドベリー近郊の東側露出部の古応力解析では、ペノケアン造山運動の間、右横ずれが継続していたことが示されている。[6] : 147
ワイオミング州分離仮説
一般情報
24億8000万年前、ワイオミングクラトンの東端、[13] : 1、 現在のサドベリーの南で、ホットスポット斑れい岩火成活動が起こりました。大陸のリフトは、リフトの縁の両側に苦鉄質火成岩が配置されたことで示されています。 [13] : 9 21億年前までには、スペリオル地方とワイオミング地方は完全に分離していました。[6] : 145 約21億年前から18億6500万年前まで、ワイオミングクラトンは西方向に漂い、18億6500万年前に元の位置から北西に 離れたスペリオル地方に接しました。 [13] : 10
裂ける前に
超大陸ケノーランドの最終的な組み立ては、26億～25億5000万年前までに完了し、ミネソタ川流域亜地域を含む南部スペリオル地方と、現在のワイオミング地方の南東境界は、サドベリー地域から西に約625km (390マイル)、スペリオル湖のウィスコンシン州とミシガン州の州境まで接していた。[13] : 8 [注 2]ホットスポットは、イーストブルレイク群の南125km (80マイル)、おおよそ現在のサドベリーの真下にあった。ブルードロー・メタガブロス (サウスダコタ州ブラックヒルズ) は、サドベリーの西625km (390マイル)、ワイオミング地方の2つの地方の最西端の接点の南150km (90マイル) にあった。
リフト中
21億7千万年前に起きた、スペリオルクラトンとワイオミングクラトンに影響を与えた貫入イベントは、プルームがスペリオル地方とリフト中のワイオミング地方の間の開口部を中心に西に330km (210マイル) 移動したことを示している。[13] : 8 ワイオミング地方は回転しながら離れており、ブルー・ドロー・メタガブロが支点となっていた。ハーランによるこの支点の再構築が右に示されている。この時点で、2つの地方はブルー・ドロー・メタガブロの北側の1点でのみ接触しており、その接触点はサドベリーから875km (540マイル)、ミネソタ州ダルースの南西95km (60マイル) にあった。ブルー・ドロー・メタガブロは現在サドベリーの西935km (580マイル) にあり、スペリオル地方とワイオミング地方の接合部から南に約150km (90マイル) の位置にある。
完全に分離した後
21億2500万年から20億9000万年前に起きた苦鉄質マグマ活動は、スペリオルクラトンとワイオミングクラトンに影響を与え、ホットスポットがサドベリーから西に500km（310マイル）移動し、2つの地域が裂けて100km（60マイル）離れていることを示している。[13] : 8 2つのクラトン間の最短距離は、サウスダコタ州東中央部のサドベリーから1150km（710マイル）である。ブルードローメタガブロは現在、サドベリーから西に950km（590マイル）、スペリオル地域の南境から南に200km（120マイル）の位置にある。
裏付けとなる証拠
裂ける前に
苦鉄質岩脈と岩床の群は大陸リフトの典型であり、超大陸の分裂の時期を推定するのに使用できる。[13] ：2 2,475〜2,445百万年前のマタチェワン-ハースト苦鉄質岩脈群と2,490〜2,475百万年前のイーストブルレイク層状苦鉄質貫入岩の貫入は、ケノーランド分裂の始まりの時期にオンタリオ州サドベリー付近を中心とする、古原生代初期のマントルホットスポットによるリフトを示していると解釈されている。[13] : 2 放射年代測定によると、ワイオミング州のブルードローメタガブロは24億8000万年前にリフト運動を起こしており、サドベリー地域の250km（160マイル）の長さの苦鉄質層状貫入岩の帯が形成された時期と一致しています。[13] : 9
サウスダコタ州南西部のブラックヒルズ北部には、26億年から25億6千万年前の先カンブリア時代の結晶質コアであるブルードロー変ガブロがあり、厚さ1km（0.62マイル）の層状岩床となっている。[13] : 1 オンタリオ州サドベリー近郊のスペリオル州南部にあるイーストブルレイク貫入岩群は、スペリオルクラトンとワイオミングクラトンがロスコーとカード（1993）が提案したケノーランド構成に復元された場合、ブルードロー変ガブロと空間的に一列に並ぶ。[13] : 2 これらの層状の苦鉄質貫入岩は、同様の厚さと年代を持ち、リフトベルトに沿って発生している。[13] : 1
ワイオミングクラトン中央部から得られた最近の古地磁気および地質年代学的データは、ヒューロニアン（オンタリオ州南部）とスノーウィーパス（ワイオミング州南東部）のスーパーグループが21億7000万年前には互いに隣接しており、24億5000万年前から21億年前の間に単一の堆積性リフト盆地として進化した可能性があるという仮説を支持している。[13] : 2 これらのヒューロニアン堆積岩とスノーウィーパス堆積岩は類似しており、それぞれ24億5000万年から21億年前のエピクラトンリフトと、それに続く21億年から18億年前の受動的堆積性縁辺を有している。[13] : 2
リフト中
南東部スペリオル地方の大部分は、サドベリーから北東に伸びた、2,172～2,167百万年前の300,000 km2（120,000平方マイル）以上のビスコタシング輝緑岩群によって二分されている。[13] : 9 ワイオミング州南中央部には、ウィンドリバー山脈の2,170±8百万年前の石英閃緑岩の岩脈がある。[13] : 9
完全に分離した後
21億年前までに、ワイオミングクラトンは南部スペリオル地方から完全に分離したと考えられています。これは、スペリオル地方のすぐ南、MRVの東を中心とする20億7600万年から20億6700万年前のホットスポットの発生と一致しています。[13] : 2 21億2500万年から21億100万年前のマラソン岩脈と20億7700万年から20億7600万年前のフォートフランシス岩脈は、どちらも五大湖構造帯の北にある現在のスペリオル地方にあり、この時期のリフト運動と一致しています。[13] : 9
地震
ミネソタ州は、ミネソタ州、ウィスコンシン州、ミシガン州のアッパー半島、オンタリオ州南部の地域で最も地震活動が活発な州である。過去120年間にミネソタ州で複数の地震が記録されており、[15]少なくとも6回はGLTZで発生した。[16]震源地は州の地殻構造と明確な関係があり、4つの震源地は五大湖構造帯に沿って位置している。[15]深さは5～20 km（3～12マイル）と推定されている。[15]最もよく記録されている地震は、1975年7月9日にミネソタ州モリス近郊で発生したもので、マグニチュード4.6、震源域は4つの州の一部にまたがる82,000 km 2（32,000平方マイル）であった。[15]
ウィスコンシン州ではGLTZ沿いで地震は発生していないが[17]、ミシガン州アッパー半島ではGLTZ付近で4回の地震が発生している（ネガウニー、ニューベリー、スーセントマリーで2回[18]）。また、サドベリー地域では3回の地震が発生している。[19]
注記
- ^ 使用された元の URL では、記事全体が PDF として表示されていました。URL を Google に入力しても機能しないようです。url=ftp:// geo.igemi.troisk.ru/archive/Geophysics/geo2000/geo65n06/geo6506r18901899.pdf
- ^ ワイオミング州のセクションの距離の測定値は、この記事の原作者が3つのリソースを使用して導き出したものです。1 .オンタリオ州イーストブルレイク、アグニューレイク、リバーバレーのパレオプロテローゾイックイーストブルレイク貫入岩群の地質ガイドブック。[14] 4ページに縮尺の付いた地図があります。2 . Dahl参考文献の8ページの地図上のランドマークにその縮尺を使用、3. Mapquest。原作者は縮尺、地図、定規を使用しておおよその値に到達しました。測定値とともに示された地理的位置（サドベリー、ダルース、ウィスコンシンなど）は現在の位置です。
参考文献
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