Провинция Бассейна и Хребтов: Географический регион западной Америки

Введение

Физиографический регион, простирающийся через западные Соединенные Штаты и Мексику.

Провинция Бассейна и Хребтов – обширный физиографический регион, охватывающий значительную часть внутренних территорий западных Соединенных Штатов и северо-западной Мексики. Он характеризуется уникальным рельефом, типичным для бассейна и хребтов, с резкими перепадами высот, чередованием узких горных цепей, образованных разломами, и плоских засушливых долин или бассейнов. Рельеф провинции является результатом тектонического растяжения, начавшегося около 17 миллионов лет назад в раннем миоцене. Многочисленные хребты в пределах провинции на территории Соединенных Штатов коллективно называют «Хребтами Большого Бассейна» (Great Basin Ranges), хотя многие из них фактически не расположены в Большом Бассейне. К основным хребтам относятся хребет Снейк, хребет Панаминт, Белые горы и горы Сандия. Наивысшая точка, полностью расположенная в пределах провинции, – пик Уайт-Маунтин в Калифорнии, а самая низкая – Бадвотер-Бейсин в Долине Смерти, на высоте 86 метров (282 фута). Климат провинции засушливый, с множеством экорегионов. Большинство пустынь Северной Америки находятся в ее пределах. Провинцию Бассейна и Хребтов не следует путать с Большим Бассейном – регионом, определяемым его уникальными гидрологическими особенностями (внутренний сток), который во многом перекрывает более обширный физиографический регион Бассейна и Хребтов. Также не следует путать ее с Национальным памятником Бассейна и Хребтов, расположенным в Южной Неваде, который является лишь небольшой частью гораздо более крупной провинции.

География

Провинция Бассейна и Хребта охватывает большую часть западной Северной Америки. В Соединенных Штатах она ограничена с запада восточным сбросом хребта Сьерра-Невада и простирается более чем на 805 километров (500 миль) до восточной границы, обозначенной разломом Васатч, плато Колорадо и Рио-Гранде. Провинция простирается на север до Колумбийского плато и на юг до Трансмексиканского вулканического пояса в Мексике, хотя южные границы Бассейна и Хребта являются предметом дискуссий. В Мексике Провинция Бассейна и Хребта в значительной степени доминирует и является синонимом Мексиканского нагорья. Имеющиеся данные указывают на то, что менее изученная южная часть провинции ограничена с востока фронтом Ларамидского надвига Сиерра-Мадре-Ориенталь, а с запада – Калифорнийским заливом и полуостровом Баха-Калифорния, при этом в центральной части самой южной Провинции Бассейна и Хребта, в хребте Сьерра-Мадре-Оксиденталь, наблюдается заметно меньше разломов. Типичные географические особенности включают многочисленные бессточные бассейны, пересыхающие озера, плато и долины Больсона, чередующиеся с горами (как описано ниже). Район в основном засушливый и малонаселенный, хотя здесь расположены несколько крупных городов, таких как Рино, Лас-Вегас, Солт-Лейк-Сити, Феникс, Тусон, Эль-Пасо – Сьюдад-Хуарес, Мехикали и Эрмосильо.

Геология

Как правило, считается, что топография бассейна и хребта является результатом растяжения и истончения литосферы, которая состоит из коры и верхней мантии. Для областей растяжения, таких как Бассейн и Хребет, характерно листрическое нормальное разломание, то есть разломы, угол наклона которых уменьшается с глубиной. Встречные нормальные разломы соединяются на глубине, формируя структуру хорста и грабена, где хорст – это поднятый блок разлома, а грабен – опущенный. Средняя толщина коры в провинции Бассейн и Хребет составляет приблизительно 30–35 км, что сопоставимо с толщиной расширенной континентальной коры по всему миру. Кора вместе с верхней мантией образует литосферу. Основание литосферы под провинцией Бассейн и Хребет оценивается в 60–70 км. Оценки общего растяжения региона различаются, однако медианная оценка составляет около 100% общего латерального растяжения. Общее латеральное смещение в Бассейне и Хребте варьируется от 60 до 300 км с момента начала растяжения в раннем миоцене, при этом южная часть провинции характеризуется большей степенью смещения, чем северная. Имеются данные, указывающие на то, что растяжение первоначально началось в южной части Бассейна и Хребта и со временем распространилось на север. Кларенс Даттон образно сравнил многочисленные узкие параллельные горные хребты, отличающие уникальную топографию Бассейна и Хребта, с «армией гусениц, ползущих на север».

Тектоника

Тектонические механизмы, ответственные за расширение литосферы в провинции Бассейн и Рейндж, остаются предметом споров, и существует несколько конкурирующих гипотез, пытающихся их объяснить. Ключевые события, предшествовавшие расширению в западной части Соединенных Штатов, включают длительный период сжатия, вызванный субдукцией плиты Фаралон под западное побережье Североамериканской континентальной плиты, что привело к утолщению коры. Большая часть тектонических движений плит, связанных с этой провинцией, произошла в неогеновый период (23,03–2,58 млн лет назад) и продолжается по сей день. К раннему миоцену (23,03–15,97 млн лет назад) большая часть плиты Фаралон была поглощена, а срединно-океанический хребет, разделявший плиту Фаралон и Тихоокеанскую плиту (Тихоокеанско-Фаралонский хребет), приблизился к Северной Америке. В среднем миоцене (15,97–11,63 млн лет назад) Тихоокеанско-Фаралонский хребет был субдуцирован под Северную Америку, что положило конец субдукции вдоль этой части Тихоокеанского побережья; однако плита Фаралон продолжала погружаться в мантию. В настоящее время Тихоокеанская плита движется к северо-западу относительно Северной Америки, что привело к усилению сдвига вдоль континентального края. Однако одного движения плит недостаточно для объяснения большой высоты региона Бассейн и Рейндж. Литосферные области с повышенным тепловым потоком характеризуются слабостью, и экстенсиональная деформация может происходить в широком регионе. Поэтому считается, что расширение в Бассейне и Рейндже не связано с типом расширения, вызванным подъемом мантии, который может приводить к образованию узких рифтовых зон, таких как в тройной точке Афар. Геологические процессы, повышающие тепловой поток, разнообразны, однако некоторые исследователи предполагают, что тепло, генерируемое в зоне субдукции, передается на налегающую плиту по мере продвижения субдукции. Флюиды вдоль зон разломов затем переносят тепло вертикально через кору. Эта модель вызвала повышенный интерес к геотермальным системам в Бассейне и Рейндже и требует учета продолжающегося влияния полностью субдуцированной плиты Фаралон в процессах расширения, ответственных за формирование провинции Бассейн и Рейндж.

The tectonic mechanisms responsible for lithospheric extension in the Basin and Range province are controversial, and several competing hypotheses attempt to explain them. Key events preceding Basin and Range extension in the western United States include a long period of compression due to the subduction of the Farallon Plate under the west coast of the North American continental plate which stimulated the thickening of the crust. Most of the pertinent tectonic plate movement associated with the province occurred in the Neogene period (23.03 2.58 million years ago) and continues to the present. By the Early Miocene sub epoch (23.03 15.97 million years ago), much of the Farallon Plate had been consumed, and the seafloor spreading ridge that separated the Farallon Plate from the Pacific Plate (Pacific Farallon Ridge) approached North America. In the Middle Miocene (15.97 11.63 million years ago), the Pacific Farallon Ridge was subducted beneath North America ending subduction along this part of the Pacific margin; however, the Farallon Plate continued to subduct into the mantle. Today, the Pacific Plate moves north westward relative to North America, a configuration which has given rise to increased shearing along the continental margin. However, plate movement alone does not account for the high elevation of the Basin and Range region. Lithospheric regions characterized by elevated heat flow are weak and extensional deformation can occur over a broad region. Basin and Range extension is therefore thought to be unrelated to the kind of extension produced by mantle upwelling which may cause narrow rift zones, such as those of the Afar Triple Junction. Geologic processes that elevate heat flow are varied, however some researchers suggest that heat generated at a subduction zone is transferred to the overriding plate as subduction proceeds. Fluids along fault zones then transfer heat vertically through the crust. This model has led to increasing interest in geothermal systems in the Basin and Range, and requires consideration of the continued influence of the fully subducted Farallon plate in the extension responsible for the Basin and Range Province.

Метаморфные комплексы ядра

В некоторых районах бассейна и хребта на поверхности виден метаморфический фундамент. Некоторые из них представляют собой метаморфические ядерные комплексы (МТК), концепция которых впервые была разработана на основе исследований, проведенных в этой провинции. Метаморфический ядерный комплекс формируется, когда нижняя кора поднимается на поверхность в результате растяжения. Связь МТК в бассейне и хребте с растяжением коры была интерпретирована только после 1960-х годов. С тех пор аналогичные деформационные структуры были выявлены в МТК в бассейне и хребте, что побудило геологов рассматривать их как группу взаимосвязанных геологических образований, сформированных в результате растяжения коры в течение кайнозойской эры (от 66,0 миллионов лет назад до настоящего времени). Изучение метаморфических ядерных комплексов позволило получить ценные сведения о процессах растяжения, которые привели к формированию бассейна и хребта.

Вулканизм

До эпохи эоцена (55,8 ± 0,2 – 33,9 ± 0,1 млн лет назад) скорость схождения Фараллонской и Североамериканской плит была высокой, угол субдукции был пологим, а ширина плиты – огромной. В эоцене завершились компрессионные силы, связанные с субдукцией Фараллонской плиты и вызвавшие орогенезы Ларамида, Севьер и Невады, взаимодействие плит изменилось от ортогонального сжатия к косому сдвигу, и активизировался вулканизм в провинции Бассейн и Рейндж (вспышка среднетретичного игнимбрита). Предполагается, что эта плита продолжала поддвигаться до примерно 19 млн лет назад, после чего она была полностью субдуцирована и вулканическая активность частично прекратилась. Около 17 млн лет назад произошла извержение оливин-базальта из срединно-океанического хребта и началось растяжение.

Минеральные ресурсы

В дополнение к небольшим объемам нефти, добываемой в Неваде, провинция Бассейн и Рейндж обеспечивает почти всю добычу меди и большую часть золота, серебра и барита в Соединенных Штатах.