Кордильеры США. Схематическая карта

Граница между Канадским сегментом и сегментом Кордильер, относящимся к США, проходит несколько южнее государственной границы и в мегазоне Скалистых гор она выражена поперечными разломами линеамента Льюиса и Кларка. Южная граница Кордильер США с Мексиканским их сегментом проходит по зоне мегасдвига северо-западного направления, известного как сдвиг Мохаве-Сонора.

В пределах США ширина горного пояса Кордильер возрастает почти вдвое по сравнению с Канадскими Кордильерами. Происходит это за счет вовлечения в орогенез Кордильер в конце мела значительной полосы бывшей пассивной окраины континента, в настоящее время образующей поднятые местами до четырех с лишним километров Южные Скалистые горы. Соответственно, полоса передовых прогибов оказалась смещенной здесь на край Великих Равнин; это, с севера на юг, прогибы Поудер-Ривер, Денвер, Рейтон и Эстансиа. Они заполнены, поверх чехла, общего с прилегающей платформой, молассами верхов верхнего мела и нижнего палеогена; мощность их невелика и составляет 2-3 км. Прогибы имеют типичную для подобных структур резко асимметричную форму; с запада на них надвинуты передовые поднятия Скалистых гор, а внутреннее строение оказывается довольно простым.

Структура самих Южных Скалистых гор (рис.2-23) достаточно необычна для «нормальных» орогенов. Она представлена крупными сводовыми поднятиями; в ядре многих из них на поверхность выходят породы ранне- докембрийского фундамента, а на крыльях - палеозойско-раннемезозойского чехла. Поднятия разделены округло-овальными впадинами, в которых разрез чехла наращивается мощными обломочными отложениями верхнего мела - нижнего палеогена, внизу - мелководно-морскими, вверху - аллювиально-озерными. Амплитуда рельефа поверхности фундамента достигает 10 км. Поднятия имеют довольно разнообразную ориентировку и только цепочка передовых поднятий простирается в общекордильерском направлении. Особое место среди поднятий занимает поднятие Уинта, вытянутое поперек этого простирания, что объясняется его образованием на месте инверсировавшего среднепротерозойского рифта.

Поднятия отделены от впадин-бассейнов надвигами, выполаживающимися с глубиной. Некоторые из поднятий как бы выжаты вверх по таким надвигам, с обеих сторон падающим под эти поднятия. В целом структура Южных Скалистых гор резко отличается от структуры Северных Скалистых гор тем, что в нее активно вовлечен древний кристаллический фундамент. Высказывается весьма правдоподобное предположение, что верхняя кора здесь отделена от нижней коры и литосферной мантии поверхностью срыва. Иначе говоря, отслаивание деформированного комплекса здесь произошло по более глубокому уровню, чем севернее.

Складки и надвиги, характерные для Северных Скалистых гор между тем прослеживаются в тылу,т.е. к западу от мегазоны Южных Скалистых гор через Монтану, Вайоминг и северную часть Юты, а далее к югу в них также оказывается вовлеченным фундамент. Но эти складки и надвиги почти полностью перекрыты более молодыми, позднекайнозойскими структурами растяжения Большого Бассейна.

На юге области Южных Скалистых гор располагается почти не затронутый внутренними деформациями, но поднятый на высоту более 2 км крупный, около 400 км в поперечнике, блок плато Колорадо, прорезанный на западе знаменитым Большим Каньоном одноименной реки. На востоке плато Колорадо ограничено олигоцен-четвертичным рифтом Рио-Гранде меридионального простирания.

Область Южных Скалистых гор, включая плато Колорадо, была затронута в ларамийскую эпоху не только тектоническими деформациями, но и проявлениями эффузивного и субвулканического магматизма.

Эти проявления сосредоточены в двух зонах, косопоперечных по отношению к общему простиранию Кордильер. Одна из них пересекает Южные Скалистые горы в Монтане; на востоке она выходит за пределы Кордильер и здесь к ней принадлежат гипабиссальные тела щелочных магматитов поднятия фундамента, выраженного горами Блэк Хиллс к востоку от прогиба Паудер-Ривер. На западе на продолжении этой зоны находится более молодая вулканическая зона Снейк- Ривер, а в ее пределах - Йеллоустонский национальный парк с его знаменитыми гейзерами. Вторая зона ларамийского магматизма приурочена в основном к штату Колорадо и северо-восточному углу штата Нью-Мексико. И эта зона на востоке выходит на платформу, где к юго-востоку от прогиба Рейтон находится интрузивная группа Спэниш-Пайкс. Кроме этих двух зон, на плато Колорадо расположены четыре группы магматических диапиров, из которых лакколиты гор Генри послужили типоморфными для выделения Г.Гилбертом этого типа интрузивных тел. А по периферии плато развиты молодые (плиоценовые) лавовые поля. Молодым магматизмом характеризуется и рифт Рио-Гранде; здесь недавно сейсмикой выявлены и незастывшие магматические очаги.

Как уже указывалось выше, мегазона Южных Скалистых гор на юге Юты и в Аризоне граничит почти непосредственно с весьма своеобразной областью Большого Бассейна, сформированной в процессе позднекайнозойского растяжения и наложенной своим восточным краем и центральной частью на южное продолжение мегазоны собственно Скалистых гор, т.е. на древнюю пассивную окраину Северо-Американского континента, а западным краем уже на продолжение Внутренней, Притихоокеанской мегазоны Кордильер. К последней принадлежит хребет Сьерра-Невада, образующий западное ограничение Большого Бассейна, в то время как его восточное ограничение составляет плато Колорадо. Внутренняя структура Большого Бассейна представляет в настоящее время чередование односторонних горстов и грабенов, из которых первые выражены горными грядами, а вторые - промежуточными впадинами, заполненными молодыми континентальными обломочными отложениями и покровами базальтов. Этот своеобразный рельеф и выраженная им структура (рис.2-24) заслужили данной области еще название области Бассейнов и Хребтов (Basin and Range province). На юге деформации этого стиля распространяются за пределы Большого Бассейна, достигая пустыни Сонора в Мексике. Хребты-горсты представляют собой вырезанные ломти более древней, докайнозойской складчато-надвигово-покровной структуры и на геологической карте они выглядят разноцветными лоскутами, разделенными монотонно светлоокрашенными полосами молодых осадков. В западной части области, в Неваде, в этих полосах реставрируются надвиги и покровы относительно глубоководных среднепалеозойских отложений континентального склона и подножья на свои шельфовые аналоги-надвиги, созданные антлерским орогенезом на рубеже девона и карбона. А в их тылу, т.е. западнее, надвиги той же восточной вергентности имеют уже несколько более молодой, сономский, т.е. пермо-триасовый возраст.

Начало растяжения в области Большого Бассейна относится к раннему-среднему олигоцену, максимум - к среднему миоцену, но движения по разломам продолжаются и в современную эпоху. Масштаб растяжения оценивается величиной от 190 до 250 км при общей современной ширине Бассейна в 700 км. При этом кора испытала утонение до менее чем 30 км против 4045км под Сьерра-Невадой и 40-45 км под плато Колорадо. Согласно модели глубинного строения зоны Бассейнов и Хребтов, предложенной Б.Вернике и затем нашедшей широкое применение для других рифтовых систем во всем мире, определяющую роль в этой структуре играет поверхность срыва, наклоненная к западу от восточного края зоны, выполаживающаяся книзу до практически горизонтального положения в пластичном слое нижней коры. Подтверждением справедливости этих построений служат обнажения метаморфизованного нижнекорового комплекса из под незатронутого метаморфизмом и разбитого крутыми разломами верхнекорового. Верхняя кора имеет, как указывалось выше, мелкоблоковое строение, состоящее из односторонних горстов с поверхностью, наклоненной большей частью навстречу основному срыву. С противоположной стороны горсты ограничены листрическими сбросами, сливающимися на глубине с основной поверхностью срыва.

Начиная с миоцена плато Колорадо испытало подъем величиной порядка двух километров. Наряду с высоким тепловым потоком, сейсмичностью, сбросообразованием и базальтовым, типа океанских островов, вулканизмом, это рассматривается как результат утонения мантийной литосферы и ее замещения астеносферой, все это под воздействием субдукции океанской плиты Фараллон.

Западная., Притихоокеанская мегазона Кордильер в пределах США - представляет, подобно аналогичной зоне Канадский Кордильер, коллаж террейнов, но непосредственная корреляция канадских и американских террейнов затруднена тем, что северная часть данной мегазоны на крайнем северо-западе США перекрыта обширным миоценовым базальтовым плато Колумбия. Кроме того, существуют основания полагать, что между обоими сегментами существуют и действительные различия, связанные с первичной сегментацией подвижного пояса. Тем не менее определенные сопоставления оказываются возможными. Так, обе ранне- и среднемезозойские вулканические дуги Канадских Кордильер - Квинелия и Стикиния, разделенные меланжем из верхнепалеозойских и нижнемезозойских офиолитов, кремней, голубых сланцев, находят свое продолжение в северо-восточном Орегоне, а Квинелия и далее к югу - в горах Кламат и северной Сьерра-Неваде. Зона меланжа прослеживается на западе гор Кламат и Сьерра-Невады. В Калифорнии вулканическая дуга испытала внутридуговой спрединг с образованием средне- и позднеюрских офиолитов. К западу от Сьерра-Невады в позднем мелу образовался глубокий преддуговой прогиб Большой Долины заполнившийся 15-километровой толщей турбидитов.

В западном борту этого прогиба, в Береговых хребтах флиш Большой Долины с офиолитами в основании надвинут на знаменитый меланжевый или меланжево-олистостромовый францисканский комплекс, отчасти ему одновозрастный. Этот комплекс представляет собой аккреционную призму, связанную с субдукцией океанской плиты Фараллон. Францисканский меланж состоит из обломков осадочных, в том числе кремней и известняков, вулканических (базальты), ультраосновных (серпентиниты) и метаморфических (голубые сланцы) пород в матриксе из аргиллитов, граувакк и туфов. Возраст меланжа по ископаемым организмам в матриксе и включениях и по изотопным датировкам метаморфитов понижается от среднеюрского-среднемелового на востоке до позднемелового-миоценового на западе, близ берега, отражая продолжительную субдукцию.

Важным элементом структуры Западной мегазоны Кордильер США является южное продолжение пояса батолитов гранитоидов, имеющих в основном юрский возраст в восточной и среднемеловой - в западной полосе. Этот пояс включает батолиты Айдахо, Сьерра- Невады, южной Калифорнии.

Основная структура рассматриваемой мегазоны, сложившаяся к концу эоцена - началу олигоцена претерпела существенную перестройку начиная с середины олигоцена в связи с изменением характера взаимодействия между тихоокеанскими плитами и СевероАмериканской плитой, и в ней появился ряд новых черт. Главным здесь было погружение под континент отрезка Восточно-Тихоокеанского спредингового хребта в районе Калифорнии и превращение соответствующего участка окраины континента из активного, субдукционного в трансформный. Это выразилось в образовании правого сдвига Сан-Андреас - наиболее известной структуры подобного рода в мире.

Этот сдвиг простирается на 1000 км от мыса Мендосино на севере до вершины Калифорнийского залива на юге. Амплитуда правосторонннего смещения со времени возникновения сдвига в середине олигоцена, 29 млн летт.н., оценивается в 315 км, однако существуют основания полагать, что ему предшествовал более ранний, позднемеловой-раннепалеогеновый сдвиг (прото-Сан-Андреас) с гораздо более значительной амплитудой, достигавшей 2900 км (!), судя по перемещению находящегося к западу от разлома Сан-Андреас блока Салиния - фрагмента крупного гранитного батолита, находившегося в одной полосе с батолитом Сьерра-Невады.

В настоящее время разлом Сан-Андреас образует трансформную границу между Тихоокеанской и Северо-Американской плитами. Он высоко сейсмичен, с ним были связаны Сан-Францисское землетрясение 1906 года и недавнее в Лома-Прието, также в окрестностях Сан-Франциско. Скорость современных смещений составляет 5,6 см/год. Разлом Сан-Андреас сопровождается другими аналогичными сдвигами и часть, около 30%, смещений вдоль границы плит происходит по этим разломам-сателлитам. Глубина проникновения разлома Сан-Андреас в кору строго не установлена; судя по недавнему сейсмическому профилю, проведенному через залив Сан-Франциско, плоскость разлома смещена в восточном направлении, так что верхняя кора продвинута дальше в направлении океана.

В районе мыса Мендосино разлом Сан-Андреас срезается широтным океанским трансформным разломом Мендосино, к северу от него в океане снова появляется спрединговый хребет, и характер континентальной окраины резко меняется, так как здесь она сохранила свой конвергентный, субдукционный стиль строения. Это относится к подводной окраине и побережью штатов Орегон и Вашингтон, где кайнозойские образования слагают аккреционную призму и выполняют преддуговой прогиб. А в тылу последнего протягивается цепь молодых, в том числе действующих вулканов Каскадных гор (вулкан Сент-Эленс недавно проявил себя бурным извержением). Этот характер строения континентальной окраины распространяется и на юго-запад Канадского сегмента, включая о-в Ванкувер. Но севернее последнего граница плит снова становится трансформной, определяясь сдвигом Королевы Шарлотты, опять же правым, протягивающимся сначала вдоль одноименного архипелага, а затем вдоль архипелага Александра, где от него ответвляется к северу сдвиг Денали, о котором шла речь в разделе, касавшемся Аляскинского сегмента Кордильер. А основной сдвиг достигает Аляскинского залива, где сопрягается с Алеутской зоной субдукции.

Возвращаясь к Калифорнийской трансформной окраине, отметим, что со сдвигами здесь связано образование значительного числа относительно небольших, но глубоких впадин, послуживших тектонотипом сдвигово-раздвиговых (pull-apart) бассейнов. Они выполнены мощными позднекайнозойскими осадками и примечательны своей богатой нефтегазоносностью. Начиная с позднего миоцена выполнение этих бассейнов испытало сжатие с образованием складчатых структур и некоторым надвиганием на них обрамления.

Существующие модели глубинного строения Калифорнии предусматривают, что все верхнекоровые структуры от Береговых хребтов и их погруженной ниже уровня моря южной части («Калифорнийский бордерленд») и до гор Кламат и Сьерра-Невады включительно тектонически подстилаются реликтовой океанской корой плиты Фараллон, погружающейся на востоке до глубины 25-30 и более километров. Впрочем, недавние сейсмические исследования в районе Сан- Франциско показали, что океанская кора разбита на отдельные блоки, очевидно, в результате подвижек по более древним, чем современный разлом Сан-Андреас, сдвигам.