Поддержать сайт и автора можно переводом на Юмани (бывш. Яндекс-деньги) 4100 1849 7458 668

Парк штата Техас «Enchanted Rock»

Гранитный батолит «Зачарованная скала»

Обзорная топографическая карта Техаса. Красным кругом отмечено место, о котором идет речь

Этот материал основан на моей командировке в штат Техас, США, в 2013 году, и поездкам по штату в рамках свободного времени. На подготовку материала потребовалось длительное время, но это даже хорошо. Если бы я поторопился и выложил сразу, то с учетом тех моих знаний десятилетней давности статья вышла бы откровенно слабой и пустой.

1. Техас – огромный штат, размером с приличное государство. Штат обладает множеством природных особенностей и разнообразностью. Есть низкие приморские равнины, есть леса, прерии, горы. Однако вся земля в Техасе, как и вообще в США – частная и огороженная. Вообще вся, и это не преувеличение и не оборот речи. Для осмотра доступны парки (национальные, парки штатов, городские парки), куда надо приехать, купить билет, и перемещаться внутри территории. Собственно, свободно вы можете ездить только по дорогам (дороги, надо сказать, хорошие, а организация дорожного движения отличная). Справа и слева от дороги всегда будет заборчик с характерным аншлагом «Private property. No trespass», «Частная собственность. Незаконное вторжение запрещено». Где бы вы ни ехали, в поле, пустыне, лесу или горах, справа и слева от вас будет частная и огороженная земля. Спустя некоторое время появилось ощущение пребывания в тюрьме.

Техас подразделяется на следующие географические регионы. Наиболее восточный Piney woods (Сосновые, хвойные леса), западнее Prairies and Lakes (Прерии и озера), далее к западу Hill Country (Страна холмов). К северу от Hill Country лежат Panhandle Plains (Равнины Рукоятки, по форме верхней части штата, напоминающей рукоятку), к югу- South Texas Plains (Равнины Южного Техаса). К побережью Мексиканского залива прилегают Coastal Plains, Прибрежные равнины. И, наконец, самый западный регион штата – Big Bend Country, Страна «Биг Бенда», Страна Большой излучины реки Рио-Гранде. Подчеркну, природа Техаса интересна и разнообразна.

Местность, носящая название Страна Холмов (Hill Country), расположена примерно в центре штата Техас. В этой местности между городком Фредериксберг (назван так в честь Фридриха Великого переселенцами в Техас из Германии) и городком Льяно находится парк штата Техас «Enchanted Rock», «Зачарованная скала». В этом парке и можно увидеть уникальную куполообразную гранитную структуру, а также походить по ее поверхности.

Страна Холмов – это разрезанная эрозией восточная оконечность плато Эдвардс, сложенного плосколежащими слоями известняков, мелов, мергелей мелового периода. Плато было приподнято то ли в миоцене 10 миллионов лет назад, то ли несколько раньше (ученые дискутируют). С тех пор эрозия превратила восточную часть плато в край островерхих и плосковерхих высоких холмов, где-то отдельно стоящих, где-то еще сохраняющих связь с массивом плато.

Купол Зачарованной скалы при движении к нему по дороге не виден издали, теряясь среди рельефа Страны Холмов, а открывается более полноценно ближе к входу в парк.

Почему место называется «Зачарованная скала»? Говорят, обитавшие здесь индейцы племен команчи, апачи, тонкава слышали странные звуки, исходящие от камня, и видели необычный отраженный свет при низком солнце, утром и вечером. Свет вполне объясняется материалом скалы, розовым гранитом, а происхождение звуков связано с тепловым расширением и сжатием массива при смене времени суток и трением вследствие этого глыб между собой. Кроме того, сама форма, близкая к сегменту сферы, поневоле должна привлекать внимание.

На входе в парк надо купить билет и припарковать автомобиль. Дальше по мостику необходимо пересечь ручей или речку Сэнди Крик. Совсем недалеко после перехода через ручей, среди деревьев, кактусов и юкки начинается подъем на купол. У подножия и выше по куполу встречаются завалы из гранитных глыб. Чем выше, тем глыб-обломков становится меньше. Исчезают и деревья. Вместо нагромождений гранитных глыб (как правило, скругленных) все больше появляется отдельных плит гранита, лежащих на наклонной поверхности купола. Эти плиты – результат выветривания, растрескивания в форме «отшелушивания» от основного массива и дальнейшего разрушения и скругления уже самого обломка.

Граниты в принципе образуются на больших глубинах, от нескольких до где-то полутора десятков километров. Если они впоследствии оказываются на поверхности, значит, был разрушен и унесен приличный слой пород над ними. Большие глубины вызывают большие давления. И когда это давление с исчезновением вышележащих масс спадает, находящийся под механическим напряжением гранит начинает разгружаться, откалывая сам от себя слои.

Подъем на купол не слишком сложен. Тропы в парках прокладываются по наиболее доступным углам возвышения и направлениям. Высота главного купола парка составляет 560 метров над уровнем моря, возвышение над местным базисом эрозии – ручьем Сэнди Крик – 135 метров.

Правее, если смотреть вперед по ходу подъема, видна заостренная гранитная скала. Это Turkey Peak, Пик Индейка.

Купол состоит из гранита удивительного розового оттенка. Он искрится и приятно поблескивает. Вблизи видна структура камня. Крупные розовые кристаллы полевого шпата, крупные прозрачные кристаллы кварца составляют основу этой горной породы, гранита. Темных вкраплений типа слюд не очень заметно, хотя они есть.

Главный купол, или собственно саму Зачарованную скалу сопровождают купола и скалы поменьше, где-то даже сливаясь основаниями. В направлении юго-запада от главного купола расположена Малая скала, Little Rock. В направлении северо-востока расположена Скала Новичок, Freshman Rock, к востоку от которой высится заостренный упомянутый уже Пик Индейка, Turkey Peak. Еще севернее расположен небольшой выступ Гнездо Стервятника, Buzzards Neast.

Тропа плавно выводит на вершину. Она относительно симметрична, плавно снижается во все стороны. На поверхности видны дайки. Они образовались, когда гранит застывал, и создавались трещины, заполнявшиеся магмой уже несколько другого химического состава.

На покатой вершине открывается отличный вид на местность, круговая панорама центральной части Страны Холмов. Розовый гранит образует основание кадра. Видны поросшие разреженной древесной растительностью пространства, над которыми поднимаются плосковерхие столовые горы. Эти горы, известные также как «месы» – результат и прекрасный пример работы эрозии в относительно засушливых регионах, когда сохраняются максимально вертикальными склоны гор или холмов. Видны несколько вдали другие гранитные выходы. Рядом с Зачарованной скалой виден Little Rock, Малая скала. В противоположном направлении едва видна гора Freshman, Новичок (или Первокурсник).

Вершина купола лишена растительности, но несет на себе редкие и одиночные деревья, юкку и кактусы. Они стремятся к понижениям в граните (результатам выветривания), где застаивается дождевая вода. Понятно, что никаких других источников воды здесь нет. Кактусы стремительно обживают эти понижения. Вообще же почвы не поверхности купола нет, видимо, не удерживается.

«Зачарованная скала» – лишь небольшая часть крупного гранитного купола, или батолита. Собственно, размеры парка 3,7 на 2,6 километра. Размеры батолита в плане 16 на 24 километра. Парк занимает очень малую юго-восточную часть батолита.

Вид в плане на батолит (парк в правом нижнем его углу) и разрез батолита

Батолит – крупное магматическое тело, обычно гранитное, уходящее на большую глубину. В свою очередь этот батолит входит в состав поднятия докембрийского фундамента Льяно (если вы говорите с испанским акцентом), или Ллэно (если вы говорите на техасском английском), расположенного в центре Страны Холмов. Подчеркнем, что Льяно это именно поднятие фундамента (то есть докембрийские породы подняты близко к поверхности или, как вот здесь, выведены прямо на поверхности). Топографические высоты здесь ничем не примечательны и скорее понижены относительно окружающей «поднятие Льяно» территории.

Геология окрестностей парка Enchanted Rock.

Как же образовались эти гранитные купола парка? Почему именно здесь, почему они имеют такую форму, как они оказались под жарким техасским солнцем?

2. Прежде всего необходимо немного разобраться в истории формирования Североамериканского континента в рамках общей истории планеты. Напомним хронологическое деление докембрия, интереснейшего и самого длительного отрезка геологического времени. Земля образовалась 4,56 миллиарда лет назад, и представляла из себя однородный холодный шар исходного вещества газопылевой туманности. До 4 миллиардов лет назад шел догологический эон, или Хадей. От 4 до 2,5 миллиарда лет назад длился архей. От 2,5 миллиарда лет назад до 542 миллионов лет назад был протерозой.

Начиная с возраста около 4 миллиардов лет, с начала архея, начали формироваться «нуклеары», или первые ядра континентальной коры. Образование нуклеаров шло в результате скучивания первичных базальтовых тектонических пластин и переработки пластин в граниты. Запущенное приливным действием Луны плавление в верхних слоях вещества первичной Земли запустило механизм химико-плотностной гравитационной дифференциации и конвекции вещества в будущей мантии. В свою очередь это вызвало движение базальтовых тектонических пластин, их торошение, скучивание, и переплавление под действием тепловых потоков из формирующейся мантии. Химико-плотностная гравитационная дифференциация происходит потому, что расплавы железа и оксида железа тяжелее окружающего силикатного вещества и стремятся вниз. Такое положение неустойчиво и разрешается формированием железного ядра Земли.

Мантийная конвекция, или движение потоков мантии – это в действительности очень медленные движения практически твердого вещества. Но на больших интервалах времени и при больших давлениях именно она отвечает за движение литосферных плит, столкновение плит, образование и распад континентов.

К концу архея, 2,6 миллиарда лет назад, все континентальные ядра были стремительно соединены механизмом мантийной конвекции в первый суперконтинент. Стремительность объясняется окончанием выделения земного ядра, начавшегося 2,9 миллиарда лет назад и завершившегося к концу архея. С этого времени мантия Земли находится в постоянном полномасштабном конвективном движении.

Суперконтинент конца архея известен нам как Пангея-0, она же Моногея, она же Кенорленд. Именно тогда произошло образование массивов «эократонов» – крупных блоков континентальной коры, спаянных внутри гранит-зеленокаменными поясами. Среди них были те, которые сейчас носят название Сьюпириор (оз. Верхнее), Слейв (оз. Невольничье), Нутак (Восточно-Лабрадорский - Западно-Гренладский) и Вайоминг.

Массив Кенорленда (Моногеи) характерен большими высотами, 2-5 километров. Интересно, что Моногея стремительно покрылась оледенением. Это было первое в истории Земли оледенение, и называется оно «гуронским».

Суперконтиненты неустойчивы и стремительно распадаются под действием тех же мантийных потоков, что скучивают континентальные массы. Происходит это вследствие того, что после образования суперконтинента сходящиеся мантийные потоки начинают его же взламывать. Осколками суперконтинента были обособившиеся таким образом эократоны.

Эократоны Сьюпириор, Слейв, Нутак, и Вайоминг вновь встретились между собой при образовании следующего суперконтинента Колумбия (или Пангея-1, она же Нуна, она же Мегагея) около 1,8 миллиарда лет назад, в позднем протерозое. При столкновениях между сходящимися эократонами воздымались горные цепи, подобные Гималаям. Последовательность столкновений, завершенная так называемым Трансгуронским орогенезом, привела к образованию внутри суперконтинента Колумбия структуры, сегодня известной как Канадский щит, или Лаврентия. Это основа Североамериканского континента. В рамках того же суперконтинента Колумбии соединялись и блоки будущей Русской плиты, или Балтики.

К южной части (в современных координатах) глыбы Лаврентии в период около 1,76 миллиардов лет назад присоединилась протяженная вдоль побережья островная дуга, знаменуя горообразование Явапаи. Примерно так, как сталкиваются сегодня Индонезийский архипелаг и Австралия. Чуть позже, около 1,65 миллиарда лет назад так же пристыковалась следующая островная дуга в ходе события Мазатзал. То же движение литосферных плит, что формировало суперконтинент, создавало при субдукции движущейся океанической плиты под юго-восточное обрамление Лаврентии островные дуги на периферии суперконтинента. Напомним, субдукция это поддвигание плиты океанической коры под континент с дальнейшим ее расплавлением в мантии.

Названия Явапаи и Мазатзал восходят к названиям индейских племен, по которым были названы округа в Аризоне, где и были найдены соответствующие отложения.

Провинцию Мазатзал окаймляет еще более молодая так называемая Гранитно-Риолитовая провинция, обширная полоса внутриплитного вулканизма с излияниями риолитов и выплавлением и застыванием в глубине недр гранитов. Граниты – это известный всем термин, при всех научных загадках и нерешенных вопросах этой удивительной горной породы. А риолит – это изверженный аналог гранита. По-видимому, образование Гранитно-Риолитовой провинции обусловлено процессом началом распада Колумбии. Этот эпизод характерен возрастом 1,55 – 1,35 миллиарда лет назад.

Учеными отмечается беспрецедентность и уникальность образования протяженных анорогенных (то есть не сопряженных с горообразованием) поясов, подобных Гранитно-Риолитовой провинции. В широких протяженных поясах внедрялись тысячи крупных, до 100 километров в поперечнике, плутонов. Более таких событий в истории планеты не было.

Провинции Явапаи, Мазатзал и Гранитно-Риолитовая занимают огромную полосу от Калифорнии до Лабрадора и образуют основу южного обрамления Лаврентии – то есть территории, занятой югом и востоком Соединенных Штатов.

На рисунке показаны архейские блоки (образовались 2,6 миллиарда лет назад, а соединились в единый массив в рамках образования Колумбии 1,8 миллиарда лет назад) и присоединенные к массиву позже провинции Явапаи, Мазатзал, Гранитно-Риолитовая.

Колумбия, взломанная восходящими потоками в мантии, разорвалась по рифтовым зонам. Рифт, напомним, это щель или трещина, начальная фаза раздвижения континентальных плит. Из рифтов получились новые океаны. Океаны разделяли разошедшиеся континентальные блоки (еще более крупные, чем прежде), такие как Лаврентия, Балтика, Сибирь.

Новый цикл спустя 400 миллионов лет после начала распада Колумбии привел к формированию очередного суперконтинента, Родинии. Родиния, известная еще под именами Пангея-2, Мезогея, начала формироваться 1,1 миллиарда лет назад (поздний протерозой). Горообразование, происходившее в процессе столкновений тех континентальных блоков, носит название Гренвильский орогенез.

3. Итак, перенесемся мысленно на юго-восточной побережье Лаврентии, на один миллиард лет назад – то есть на территорию, где сегодня находится центральный Техас.

Начиная со времени 1,3 миллиарда лет назад берег океана здесь накапливает осадки, которые сносятся с возвышенной суши Гранитно-Риолитовой провинции.

На время один миллиард лет назад с юго-восточным побережьем Лаврентии сближались кратоны Амазония, Рио-де-Ла Плата, Калахари, чтобы, столкнувшись, собраться в новый суперконтинент, Родинию. К северу Лаврентии уже пришел массив Балтики. При столкновении блоков постепенно формировалась гигантская горная цепь Гренвильских гор, которая протянется через весь новый континент.

Сближение континентальных блоков сопровождается поглощением (субдукцией) океанической коры. Кора уходит под континент, приподнимая его край, и постепенно «тает» глубоко в мантии. Субдукция сопровождается выделением вследствие трения огромного количества теплоты. Эта теплота приводит к расплавлению затянутых океанической корой под край континента осадков и выплавлению будущих гранитов. Собственно, именно таким механизмом, в зонах субдукции, и образуются граниты и идет приращение континентальной коры.

Расплав легче окружающих его пород и всплывает в виде куполов, подобно солевым диапирам, но, конечно, существенно быстрее. Осадки же, сквозь которые всплывают сферические тела расплава, метаморфизируются, образуя гнейсы и сланцы. По мере охлаждения расплав затвердевает, и получается погребенный глубоко в недрах гранитный батолит.

Момент образования батолита Enchanted Rock, выплавления гранита при субдукции океанической плиты.

Куполовидная форма Зачарованной скалы не случайна. Она совпадает с куполовидной формой верхней части исходного батолита и отражает внутреннюю структуру. Поэтому в результате эрозии и сноса слой за слоем верхней части батолита остался такой округлый купол.

Как же образовавшийся в глубине от нескольких до полутора десятков километров батолит оказался на поверхности? Для этого ему было выделено время 1 миллиард лет…

Ближайшие несколько сотен миллионов лет после застывания батолита эрозия разрушала образовавшийся при столкновении континентальных блоков массив Гренвильских гор, выравнивая их до состояния плоской поверхности. 750 миллионов лет назад начала распадаться Родиния, как всегда по зонам рифтов. Распад шел по тем же линиям что и образование. Кроме того, из тела континента около 530 миллионов лет назад двумя рифтами был вырван фрагмент, расположенный на месте восточного Техаса и штата Луизиана. Будущее поднятие Льяно было выступом континента, обращенным к югу (в современных координатах).

Ситуация и состояние Северо-Американского кратона на время распада Родинии. Видно, что из массива континента вырван блок (собственно, там, где надпись «Ouachitas»)

Распад Родинии – это одно из ключевых событий в истории планеты. Именно после него обособились кратоны, привычные нам стабильные остовы континентов. Дальше, в последующие 700 миллионов лет, двигались и сталкивались уже континентальные массы относительно знакомых форм.

Вообще поздний рифей (1050-670 миллионов лет назад), как называют то время в отечественной литературе, характерен обширным рифтогенезом. Рифты разрывали массивы континентальных блоков, где-то используя старые швы, где-то взламывая плиты в совершенно неожиданных на первый взгляд местах.

Чтобы не было ощущения, что история Родинии это сплошные извержения и горячие потоки лавы, напомним, что Земля тогда покрылась льдами и ледниками полностью. Жизнь едва пережила этот эпизод.

Затем, триста миллионов лет назад, Северная Америка столкнулась вновь с другими континентами, чтобы сформировать гигантскую массу очередного суперконтинента, известного как Пангея-3, или Пангея Вегенера. И, ожидаемо, горный хребет вырос поперек Техаса вдоль изогнутой линии соединения. Геологи назвали эти горы Хребет Уошито. Уошито является частью гигантской горной цепи Аппалачи-Уошито-Маратон (Маратон – город в западном Техасе). Цепь тянется вдоль восточного побережья Североамериканского континента (Аппалачи), уходит под поверхность, потом изгибается к северу (выходит там на поверхность, образуя горы Уошито в Арканзасе и Оклахоме), проходит под землей весь Техас, огибает поднятие Льяно с востока, и далее выходит на поверхность в окрестностях города Маратон, к северу от Национального парка Биг Бенд. В чем-то эта система схожа с одновозрастными Уральскими горами, в чем-то напоминает Донецкий кряж и кряж Карпинского.

Несколько главных рисунков геологической карты Техаса дают ключи к принципиальным аспектам техасской геологии. Видно скользящую S-образную кривую линию, проходящую через центр штата, идущую от Далласа - Форт-Уорт, далее проходящую мимо Остина и Сан-Антонио и на запад к Биг Бенду на реке Рио Гранде. Горные породы к востоку от линии простираются грубо параллельны ей, все моложе возрастом чем меловые и становятся прогрессивно моложе в сторону Мексиканского залива. Эта S-образная изогнутая линия близко следует, и не случайно, интенсивно складчатому горному поясу, который погребен под всем Техасом (кроме окрестностей Маратона). Итак, погребенные горы Уошито расположены справа от S-образной кривой. Видно, что линия древних гор огибает поднятие Льяно, и, видимо, его приподнимание в конце карбона (300 миллионов лет назад) было связано именно с давлением на выступ континента горным поясом Уошито.

Ход скользящей S-образной линии, маркирующей погребенную цепь гор Уошито.

Геологическая карта Техаса

Структурная карта строения недр Техаса

Знакомый геологический цикл повторился вновь, эрозия понизила Хребет Уошито до плоской поверхности и разрушила верхи выступа Льяно. После 100 миллионов лет стабильности и покоя земля затряслась снова, Пангея треснула и начала распад, Северная Америка отделилась уже от Европейского континента и устремилась на запад, тогда как южная окраина просела при формировании Мексиканского залива в юрское время. По мере того как залив продолжал углубляться, меловые морские отложения были уложены на эродированную поверхность, где докембрийские изверженные магматические и наклоненные палеозойские породы формировали поверхность подложки. S-образная линия маркирует край Североамериканского континента в верхнем мелу (60-100 миллионов лет назад), когда Мексиканский залив формировался в рифтовой зоне типа «пулл-апарт» (сдвиг с разрывом) между Северной и Южной Америками.

К концу мела, 60 миллионов лет назад, когда Скалистые горы поднимались на западе, опускание Мексиканского залива ускорилось снова вдоль линии Хребта Уошито. За следующие 50 миллионов лет Техас прирос 250 милями в сторону Мексиканского залива осадочными отложениями. Структурный импульс в неогене поднял плато Эдвардс и окрестности Льяно наверх на высоту 600 метров. И, предсказуемо, разлом, вдоль которого этот подъем случился, следует линии древнего погребенного хребта Уошито. Эрозия плато Эдвардс началась, и в течение последних 10 миллионов лет толща меловых пород была расчленена, разрезана на долины и хребты, и была снесена для того чтобы показались изверженные и метаморфические породы поднятия Льяно.

Подведем краткие итоги. Купола парка «Enchanted Rock», «Зачарованная скала», являются частью крупного гранитного батолита. Батолит входит в состав поднятия кристаллического фундамента Льяно, сложенного изверженными (граниты) и метаморфическими (гнейсы и сланцы) породами. Образовался батолит около 1 миллиарда лет назад в ходе формирования суперконтинента Родиния. В ходе последующего миллиарда лет поднятие скрывалось под осадками, освобождалось от них, выветривалось и разрушалось.

Использована литература:

Darwin Spearing. Roadside Geology of Texas. 2010. 418 c.

Tectonic model for the Proterozoic growth of North America Steven J. Whitmeyer, Karl E. Karlstrom Geosphere; August 2007; v. 3; no. 4; p. 220–259.

О.Г.Сорохтин, С.А.Ушаков Развитие Земли М: Изд-во МГУ, 2002. 506 с.

Степной Следопыт

2024 г.

Фотографии 2013 г.