Уинский Сил: Геологическое образование северной Англии

Введение

Слой долеритовой породы в северной Англии

Уин-Силл, или Великий Уин-Силл, — это пластообразный слой магматической породы долерита, расположенный в графствах Дарем, Нортумберленд и Камбрия на северо-востоке Англии. Он частично находится в зоне выдающейся природной красоты Северных Пеннин и частично в Национальном парке Нортумберленд, простираясь от Тисдейла на север в направлении Бервика. Это одна из ключевых природных достопримечательностей Северных Пеннин. Значительное обнажение породы находится у водопада Хай-Форс в Тисдейле. Замки Бамбург, Данстанбург, Линдисфарн и участки стены Адриана стратегически используют высокие, скалистые обрывы, образованные этим пластом. Комплекс Уин-Силл обычно подразделяется на три компонента: Силл Святого острова, Силл Алнвика и Силл Пеннин у стены Адриана, которые образовались в результате отдельных потоков магмы, но примерно в одно и то же время. Малый Уин-Силл — связанное геологическое образование, расположенное южнее, в Уэрдейле.

Произведение названия

Большая часть ранних исследований в области геологии началась на Британских островах, откуда и происходит значительная часть терминологии. Каменотёсы Северной Англии использовали термин «sill» для описания более или менее горизонтального тела породы. «Whin» применялось к тёмным, твёрдым породам. Когда в XIX веке было установлено интрузивное магматическое происхождение Whin Sill, геологи приняли термин «sill» для обозначения конкордантных таблитчатых интрузивных тел.

Геология

К концу карбонового периода и в начале пермского, около 295 миллионов лет назад (Ma), растяжение земной коры, вызванное движением тектонических плит Земли во время варриской орогенезы, способствовало внедрению магматических интрузий магмы на большей части северной Англии, образовав серию толеитовых долеритовых интрузий. Эти интрузии в основном соответствовали слоистости вмещающих пород. В процессе охлаждения они кристаллизовались и затвердели, сформировав Великий Уин-Силл (Great Whin Sill). Его возраст оценивается примерно в 301–294 миллиона лет, что охватывает границу между карбоном и пермью (299 Ma). Он подстилает значительную часть южной и восточной частей Нортумберленда и угольный бассейн Дурхэма. Максимальная известная мощность, около 70 метров, наблюдается в Северных Пеннинах. Геологические данные, полученные на поверхности и по скважинам, показывают, что Великий Уин-Силл не всегда согласуется со слоистостью на больших площадях и часто демонстрирует резкие изменения и постепенные нарушения в стратиграфическом разрезе на разных уровнях. Исследования петрологии долеритов комплекса Уин-Силл выявили существенные различия между Малым Уин-Силлом и Большим Уин-Силлом. Малый Уин-Силл содержит оливин и, предположительно, представляет собой ранний дифференциат магмы Уин-долерита. В то время как Большой Уин-Силл, не содержащий оливина и демонстрирующий небольшое градирование плотности, является более поздним дифференциатом этой магмы. Два отдельных этапа внедрения магмы Уин-долерита подтверждаются исследованиями отражательной способности витринита на Алстонском блоке, где зафиксированы два периода контактного метаморфизма, связанных с Уин-Силлом. Эти два этапа внедрения долерита Уин являются частью тектонических движений в конце карбонового периода на севере Англии. Установлено, что они произошли между периодом сжатия с юго-западного направления и последующим плавным поднятием Алстонского блока вблизи границы вестфальского и стефанианского отделов, датируемой примерно 300–295 Ma. Литология характеризуется рядом особенностей, включая хорошо развитые пегматитовые прослои, которые можно обнаружить в Верхнем Тисдейле. Поздняя стадия гидротермальной минерализации заполнила трещины пектолитом. Долерит подвергся карбонатизации в виде метасоматических кайм вдоль жил, трещин и других структурных нарушений, образуя так называемый «Белый Уин» (White Whin). Термический метаморфизм вмещающих пород в контактной зоне привел к образованию крупнозернистых мраморов в контактном ореоле в нескольких местах в Тисдейле. Заброшенные карьеры по добыче строительного камня вдоль простирания интрузии предоставляют геологические разрезы для его изучения.

Towards the close of Carboniferous Period and in the early Permian, some 295 million years ago (Ma), crustal extension caused by movement of the Earth's tectonic plates during the Variscan orogeny allowed the emplacement of igneous intrusions of magma across much of northern England of a suite of tholeiitic dolerite intrusions. These were largely concordant with the strata of the existing country rock. On cooling, these crystallised and solidified to form the Great Whin Sill. It is dated at around 301 294 million years old, thus spanning the Carboniferous/Permian boundary at 299 Ma. It underlies much of south and east Northumberland and the Durham Coalfield. Its maximum known thickness of around 70 metres occurs in the North Pennines. Surface and subsurface records of the Great Whin reveal it is not always concordant over wide areas and often rises and falls in the stratigraphical succession in marked leaps and gentle transgressions different levels. Studies of the petrology of the dolerites of the Whin Sill complex have revealed significant differences between the Little Whin Sill and the Great Whin Sill. The Little Whin Sill is olivine bearing and believed to be composed of an early differentiate of the Whin dolerite magma. On the other hand, the Great Whin, non olivine bearing and slightly density graded, is a later differentiate of the Whin magma. Two separate periods of Whin dolerite injection are confirmed by studies of vitrinite reflectance over the Alston Block where two periods of Whin contact metamorphism have been recognized. The two periods of Whin dolerite emplacement form part of the end Carboniferous earth movements in northern England. They can be shown to have occurred between a period of compression from a W SW direction and later gentle doming of the Alston Block near the Westphalian Stephanian boundary, dated about 300–295 Ma. The lithology is notable in many respects, including well developed pegmatite segregations which can be found in Upper Teesdale. Late stage hydrothermal mineralisation has filled the joints with pectolite. The dolerite has been carbonated as metasomatic selvages into veins and joints and other flaws to produce 'White Whin'. Thermal metamorphism of the country rock in the contact zone produced coarse grained marbles within the contact aureole in a small number of places in Teesdale. Disused roadstone quarries along the course of the sill offer sections for its interpretation.

Влияние на ландшафт и географию

Реголит поддерживает альпийскую и арктическую флору, включающую весенний гентиан (Gentiana verna), первоцвет мучнистый (Primula farinosa), камнеломку восьмилепестную (Dryas octopetala) и фиалку Тесдейла (Viola rupestris). Это пример тесного взаимодействия и взаимозависимости геологии и экологии. Устойчивость долерита к эрозии обуславливает формирование ряда впечатляющих геоморфологических объектов, таких как водопад Хай-Форс, водопад Лоу-Форс, водопад Колдроун-Снаут, ущелье Хай-Кап-Ник, долина Скордейл и скалы Холвик.