Южные Аппалачи. Зона Кряжей и Долин

В отличие от Северных Аппалачей, Южные Аппалачи граничат на западе не со щитом, а с плитой Мидконтинента и сопровождаются со стороны последнего передовым позднепалеозойским прогибом. Этому Предаппалачскому прогибу в рельефе соответствует обратная морфоструктура - Аллеганское плато, являющееся водораздельным для бассейна Миссисипи и Мексиканского залива, с одной стороны, и рек, впадающих в Атлантический океан, с другой. Прогиб выполнен в основном паралической угленосной толщей Пенсильвания, залегающей на средне- и нижнепалеозойском платформенном чехле, а в самой глубокой части прогиба сохранились континентальные терригенные отложения низов перми.

Предаппалачский прогиб представляет собой в структурном отношении плоскую и широкую, до 300 км, впадину глубиной до 7 км, лишь на юго-востоке затронутую заметными складчатыми деформациями. Вдоль Аппалачского фронта на нее надвинута внешняя зона Южных Аппалачей - зона Кряжей и Долин (Ridge and Valleys). Амплитуда этого надвига возрастает к югу и здесь он переходит в настоящий шарьяж - Кемберлендский покров (рис.2-12).

Зона Кряжей и Долин обязана своим названием рельефу, в котором выходы песчаников образуют гряды, а глинистые породы и известняки, легко разрушающиеся во влажном и теплом климате, - продольные понижения между ними. Эта зона в кембрии - раннем карбоне представляла собой внешний шельф пассивной окраины континента Лаврентия. В кембрии-ордовике здесь возникла карбонатная платформа, а в вышележащем разрезе чередуются песчаники, аргиллиты, карбонаты. В этот разрез со стороны центральной части орогена вдаются «обломочные клинья», сложенные крупнокластическими осадками ~ продуктами размыва поднятий, возникавших вследствие проявления здесь орогенических фаз - таконской в позднем ордовике, акадской - в позднем девоне. В основании «клиньев» наблюдаются следы эрозионных несогласий, но в целом разрез зоны, достигающий мощности 9-10 км, был дислоцирован лишь в середине и конце перми, в аллеганскую эпоху диастрофизма.

Структура зоны Кряжей и Долин вполне типична для внешних зон орогенов - палеозойский комплекс целиком сорван с докембрийского фундамента, полого погружающегося под ороген, и смят в чешуйчатые складки-дуплексы, сочетающиеся с надвигами западной вергентности, многие из которых слепые и выявлены бурением и сейсмикой.

Зона Кряжей и Долин представляет южное продолжение узкой полосы шельфовых нижнепалеозойских отложений, протягивающейся на севере вдоль «линии Логана». С востока-юго-востока на нее полого надвинута более узкая зона Блю-Ридж (Голубого хребта), являющаяся аналогом и продолжением зоны Хамбер Ньюфаундленда и Грин-Маунтинз Северных Аппалачей. Она представляет собой поднятие, в ядрах которого выступают гренвильские породы. На них несогласно наложена толща континентальных обломочных осадков и бимодальных вулканитов неопротерозойского возраста, накопившихся в рифтовую стадию развития окраины Япетуса. Стратиграфически выше несогласно залегают кварциты и глинистые сланцы нижнего кембрия. На востоко-юго-востоке ограничением зоны Блю-Ридж служит относительно крутой, но также восточно-вергентный разлом Бревард, сочетающий черты надвига и сдвига. Его сопровождают со стороны смежной зоны Пидмонта (Piedmont - подножье) выходы офиолитов.

Зона Пидмонта - южное продолжение Центрального подвижного пояса Северных Аппалачей. Подобно ему здесь распространены раннепалеозойские офи- олиты, ордовикско-девонские островодужные вулканиты, глинисто-кремнистые сланцы и граувакки. Но основной эпохой деформаций, метаморфизма, достигающего уже амфиболитовой фации (во внешней зоне он практически не проявлен, а в зоне Блю-Ридж преимущественно зеленосланцевый), и гранитоидного магматизма являлась здесь позднепалеозойская аллеганская эпоха. Другой особенностью зоны Пидмонта является присутствие гранито-гнейсовых куполов, сложенных породами гренвильского фундамента и выступающих в тектонических окнах из-под океанских образований нижнего-среднего палеозоя. В промежутке между куполами последние интенсивно смяты. Сейсмические исследования методом отраженных волн не только подтвердили срыв палеозойского комплекса зоны Кряжей и Долин с древнего фундамента, но показали, что и зоны Блю-Ридж, и Пидмонта являются аллохтонными и тектонически подстилаются тем же фундаментом (рис.2-13).

На юго-востоке зона Пидмонта граничит с Каролинским сланцевым поясом, отличающимся от нее более слабыми метаморфизмом и дислоцированностью нижнепалеозойских терригенных образований. Эта зона в широком смысле считается южным элементом Авалонии, но фауна нижнего палеозоя имеет здесь не балтийский, а гондванский, европейско-африканский характер. Былая принадлежность Гондване уже вполне очевидна для расположенного южнее Каролинского пояса, во Флориде, террейна Талахаси-Суванни, ордовикско-силурийские мелководно-морские отложения которого, залегающие полого дислоцированным чехлом на панафриканском фундаменте и вскрытые бурением под мелом-кайнозоем, являются полным аналогом известных в Западной Африке, в Сенегале.

Аппалачская система на юге, в штате Алабама, погружается под меловой-кайнозойский чехол, но, по данным бурения и геофизики, прослеживается еще на некоторое расстояние с тем же простиранием. Далее она почти под прямым углом сочленяется с палеозойской же складчато-покровной системой Уошито, вместе со своим юго-западным продолжением составляющей южное подвижное обрамление Северо-Американского кратона, вплоть до северо-восточной Мексики включительно.

История формирования Аппалачской системы может быть кратко резюмирована следующим образом (рис.2-14). Ее заложение связано с началом распада суперконтинента Родиния, образованного после завершения гренвильского тектогенеза. В современных реконструкциях этого суперконтинента восточным «партнером» будущей Лаврентии являлся Амазонский кратон. Начало деструкции Родинии на месте будущей Аппалачской системы датируется серединой позднего рифея - 800-750 млн лет. Эта деструкция могла привести, через континентальный рифтинг к образованию океана Прото-Япетус (Н.Раст), или Кельтского (Ж.Конье и А.Райт), с микроконтинентом посередине, на котором и возникла, вероятно уже в венде, Авалонская вулканическая дуга.

В середине венда, 620-600 млн лет назад, произошло смыкание этой дуги с Амазонией и Западной Африкой, имевшее своим следствием кадомскую складчатость и сопровождавшееся полным закрытием Прото-Япетуса. В позднем венде, почти непосредственно перед кембрием, 560-550 млн лет назад проявился новый импульс рифтинга, а на рубеже венда и кембрия началось раскрытие океана Япетус. В этом океане уже в кембрии, вероятно позднем, образовалась вулканическая дуга, столкнувшаяся с Лаврентией на рубеже кембрия и ордовика (500 млн лет назад) - пенобскоттская фаза тектогенеза. Но спрединг в основном бассейне Япетуса продолжался, и в среднем ордовике он, видимо, достиг своей максимальной ширины. В этом океане функционировала новая вулканическая дуга, над наклоненной к западу зоной субдукции, которая в позднем ордовике в свою очередь столкнулась с Лаврентией. Это такомское событие сопровождалось широкомасштабной обдукцией офиолитов и глубоководных осадков на край Лаврентии в зоне Хамбер Северных Аппалачей.

Эта фаза тектогенеза затронула, однако, лишь западную окраину будущего орогена, а его центральная зона испытала основные деформации, метаморфизм и гранитоидный магматизм в следующую - акадскую эпоху, начавшуюся на Ньюфаундленде в конце силура и достигшую кульминации в Северных Аппалачах в раннем девоне. Это событие было связано со столкновением с краем Лаврентии микроконтинента Авалонии, к тому времени отколовшейся от Гондваны и примкнувшей к Лаврентии вследствие раскрытия в его тылу океана Реикум - родины Среднеевропейских герцинид (см. следующую главу). Для Северных Аппалачей акадская эпоха тектогенеза была заключительной, кроме узкой полосы атлантического побережья. В Южных Аппалачах эта роль принадлежала аллеганской эпохе, с кульминацией в ранней перми, когда с Лаврентией, нарастившейся Авалонией и ее южным продолжением, столкнулась уже Гондвана, фрагмент окраины которой сохранился во Флориде.