Pangea

Minden, ami földtudomány

A Sziklás-hegység születése

2015. augusztus 16. 18:40 - lezlidzsi84

A 19. század elején a Csendes-óceán felé törő felfedezők az Appalache-hegységhez hasonló, könnyen leküzdhető hegyvonulatnak képzelték a Prériből kiemelkedő Sziklás-hegységet. Megdöbbenésükre egy magasan fekvő, száraz medencékkel tagolt, 500-1500 kilométer széles vonulatrendszerrel találkoztak, ami igencsak megnehezítette a nagy víz elérését... A száraz kaptatókon felfelé törve talán elgondolkoztak azon, hogyan is kerülhetett ide ez a kolosszális méretű hegységrendszer.

moraine_lake_17092005_1.jpgEgy a Sziklás-hegység lenyűgöző arcai közül: a kanadai Moraine Lake- (forrás)

A történet valamikor 350-300 millió évvel ezelőtt kezdődött: a mai észak-amerikai kontinens ekkor a Laurázsia nevű nagy méretű földrész délnyugati részét alkotta. A már ekkor sem csekély méretű kontinens ekkortájt ütközött és kapcsolódott össze a Gondwanával, hogy együtt alkossák a blogunknak nevet adó Pangea nevű szuperkontinenst. A Pangea gyakorlatilag az akkori Föld minden szárazföldi kőzetlemezét egyesítő, az Északi-sarkvidéktől a Déli-sarkvidékig terjedő kontinens volt, melynek közepén (az egyenlítő mentén) a Laurázsia és Gondwana ütközése nyomán létrejött 6000 km-es hegyvonulat húzódott melynek nyugati részét alkotta a mai Appalache hegység és az afrikai Anti-Atlasz hegység (ez akkoriban egyazon hegység volt). A szuperkontinens ugyanakkor egy "szuperóceán" létét is feltételezi: a Pangea nyugati oldalán hízó óceáni lemezek hamarosan igen nagy szerepet kapnak történetünkben, úgyhogy térjünk is vissza Észak-Amerika nyugati részéhez, a Pangea létrejöttének és szétszakadásának mikéntjéről a lenti keretesben olvashattok bővebben. A mai Sziklás hegység területét 300 millió éve sekély tenger borította, amelyből a mai Appalache-hegység keletkezésével járó feszültségek nyomán viszonylag alacsonyabb hegyvonulat emelkedett ki, egyfajta "Elő-Sziklás-hegységként".

us_pennsylvanian_general.jpgÉszak-Amerika területe 300 millió éve: nyugaton sekély tengerből kiemelkedő hegyek, keleten komoly hegyláncok (a tájolás persze nem helyes) - (forrás

Az elkövetkező évmilliók során a hegység lepusztult, egykori lábainál széles - és időnként sekély tengerrel elöntött - síkságok keletkeztek, mely hosszú idő keresztül kiváló "legelőterületéül" szolgált a hatalmas növényevő dinoszauruszoknak. Persze ne a mai prérit képzeljük el, egy fű- vagy fanyíró üzemmódba kapcsolt 16 tonnás Diplodocus vagy később egy csorda 12 tonnás Triceratops gyorsan megszabadította volna szűkebb környékét minden növényzettől, a növényzet sűrűsége inkább a mai erdős szavannákéhoz közelíthetett. Ennek több oka is volt: egyrészt a terület a Jura időszakban még a mainál jóval délebbre helyezkedett el, másrészt a mintegy 144 millió éve kezdődő Kréta időszakban kezdődő északi majd északkeleti irányú mozgásával sem vált lényegesen hűvösebbé az éghajlat ami viszont már a Sziklás-hegység keletkezésével is összefüggésben volt.

A szuperkontinensek születése és halála

Viszonylag újabbnak számító elméletek alapján valószínűsíthető, hogy a lemeztektonikai mozgások mintegy 500-700 millió évente  azt eredményezik, hogy a bolygó szárazföldi kőzetlemezei egy egységes "szuperkontinenssé" állnak össze, majd néhány 10 millió év elteltével ismét távolodni kezdenek. Hogy a - még nem minden részében feltárt - folyamat érthetőbb legyen érdemes - leegyszerűsítve - néhány lemeztektonikai fogalmat tisztázni.

Földünkön alapvetően kétféle kőzetlemez típus "úszkál" a földköpenyen: a vastagabb és összetettebb szárazföldi kőzetlemezek valamint a vékonyabb, de általában sűrűbb óceáni kőzetlemezek. Az óceáni kőzetlemez az óceánközepi vulkáni hátságoknál, illetve a kezdeti szakaszban még a kontinensek közti törésvonalaknál (lásd Rift Valley) születik, és kezdetben egy-egy szárazföldi kőzetlemezhez kapcsolódik, annak egyfajta peremét képzi. A hátságoknál  felszínre (illetve tengerfenékre) kerülő anyagból a hátságok két oldalán folyamatosan bővül, ami óceánok nyílásához, a hátság két oldalán lévő kontinensek távolodásához vezet. A hátságoktól távolódó, lassan kihűlő lemezrészek a hozzájuk szilárduló köpenyanyag révén fokozatosan vastagodnak, és a táguló óceánban fellépő feszültségek hatására eltörhetnek, és a vastagabb, de kisebb sűrűségű kontinentális kőzetlemez alá bukhatnak. Ezt nevezzük szubdukciónak. Az alábukó lemezperem egyre jobban húzza az óceáni lemezt, így ha a hátságnál lévő lemezképződés sebessége kisebb, az óceán záródni kezd, a peremen elhelyezkedő kontinensek pedig akár ütközhetnek is. A szubdukció egyrészt erős vulkánossággal jár, másrészt a szárazföldi lemezperem deformációja mellett az óceáni perem bizonyos részei leszakadva hozzágyűrődhetnek a kontinentális peremhez - ami együtt lánchegységek képződéséhez vezethet.

5_15_lemezt_magma.pngNéhány lemeztektonikai alapfolyamat - (forrás)

A alábukó és a köpenybe lassan beolvadó óceáni lemezdarabok, ugyanakkor még jóval később is komoly hatással lehetnek a lemeztektonikára: "kiszorító" vagy éppen húzó hatásuk miatt akár az alábukás helyétől több száz vagy ezer kilométerre is hozzájárulhatnak a szárazföldi lemez emelkedéséhez vagy süllyedéséhez valamint olyan, felfelé irányuló köpenyáramlatokat indíthatnak el, melyek együtt hozzájárulhatnak a szárazföldi lemez töréséhez, riftesedéséhez és végül egy új óceán születéséhez. 

pangea_animation_03.gifA Pangea szétválása - (forrás

A fent vázolt dinamikus folyamatrendszer képes arra, hogy a csökkenő intenzitású riftesedéssel jellemezhető időszakokban,  mintegy 500  millió évente "összerántsa" a szárazföldi kőzetlemezeket, és szuperkontinens alakuljon ki, melyekből az utolsó (és épp ezért még viszonylag jól rekonstruálható) a Pangea volt. Mivel egy dinamikus folyamatról van szó, nehéz megmondani mikor is "kezdődött" a Pangea szétválása, de a jura (kb. 215-144 millió éve) végére már  komoly lendülettel folyt. Ennek oka, hogy az alámerült lemezek örökségeként erőteljes riftesedés indult meg igen erőteljes vulkánossággal, egy jóval mozgalmasabb földtörténeti kor bevezetéseként. 

Fontos megjegyezni, hogy a "szuperkontinens" léte nem azt jelenti, hogy minden szárazföld egy tömbben helyezkedett el a korabeli Földön: az óceánban voltak kisebb nagyobb szigetek, szigetívek, az óceáni kőzetlemezek bizonyos részei is felszínre emelkedhettek, ahogy a szárazföldi lemezeken is lehetett sekély tengeri elöntés. Ugyanakkor a  szárazföldi és az óceáni területek viszonylag egységes elhelyezkedése a maitól lényegesen eltérő földi légkörzést, tengeráramlásokat és éghajlatot eredményezett.

A jura végén aktivizálódó erők hatására megindult az Atlanti-óceán középső és déli medencéjének kialakulása, ami Észak-Amerikát az óramutató járásával megegyező irányba forgatva észak felé nyomta. Ez a mozgás azzal is járt, hogy az akkora nyugaton már tekintélyes méretűre hízott, a különböző belső erők hatására több darabra tagolódott óceáni lemez darabjai kezdtek az akkor többnyire sekély tengerrel borított lemezdarab alá bukni. Mindez viszonylag szokványos módon ment végbe az északi részeken (a mai Kanada területén). Itt a kialakuló hegységrendszer a "megszokott", mintegy 300-500 km szélesen felgyűrt vonulatba rendeződött, azonban egészen más történt délen. Az alábukó kőzetlemez ugyanis szokatlanul kis szögben került a szárazföldi lemez alá, aminek talán az lehetett az oka, hogy egy viszonylag kisebb lemezdarab (Farallon lemez) bukott a viszonylag vékonyabb szárazföldi lemez alá. 

farallon_plate.jpgAz egykori Farallon lemez maradványai a földköpenyben - (forrás

Ennek következtében nem egy néhány 100 kilométeres gyűrt rendszer alakult ki, hanem egy több mint 1500 km széles gyűrődés és vetődésrendszer, ahol az alámerülő lemez egy része beékelődött a  a szárazföldi lemez alá, az alábukó rész pedig szokatlanul messze (akár 1500-2000 kilométerre is) erőhatást fejtett ki a felette lévő lemezdarabra. Utóbbi eredményeként a születő hegységtől keletre a felszín jelentősen megsüllyedt, így egy viszonylag sekély (maximum 6-700 méter mélységű) tenger (Western Interior Seaway) öntötte el a területet - széles, lagúnás parti síksága a dinoszauruszok paradicsoma volt.

 

 

cretaceous_seaway_1.pngA Jeges-tenger és a Mexikói öböl elődjeit összekötő beltengerek a krétában - (forrás

A hegységképződés fő időszaka mintegy 80-55 millió éve zajlott le, az izosztatikus mozgások miatti további emelkedés után végeredménye egy a Tibeti-fennsíkhoz hasonló nagyságú fennsíkrendszer lett, ugyanakkor a terület éghajlata korántsem volt annyira kegyetlen. A jura és kréta időszakok éghajlata ugyanis igen nagy hasonlóságot mutatott az idei nyár hőmérsékletével, ugyanakkor jóval párásabb, nagy területeken kifejezetten üvegházi jellegű volt. Földünk átlagos középhőmérséklete a jurában mintegy 8 fokkal lehetett melegebb a mainál, ami némileg mérséklődhetett a krétában ellenben a legtöbb helyen csapadékosabb lett az éghajlat.

Ennek egyik fő oka a Pangea feldarabolódásával megerősödő,a mainál sokkal intenzívebb vulkánosság volt, mely nagy mennyiségben juttatott a légkörbe az üvegházhatást fokozó gázokat, ami megnövelte az átlaghőmérsékletet, amivel egyben a sarki (és magashegységi) jégtakarók képződése is lehetetlenné vált. A jégtakaró hiánya miatt a világtenger szintje is magasabb volt a mainál, amit csak tovább növeltek a Pangea felbomlásával járó kéregmozgások és a vulkánosság. Ennek eredményeként a Krétában igen gyakoriak voltak a sekély tengerelöntések, szigettengerek, ami alól a korai Sziklás-hegység medencéi, valamint peremterületeinek széles tengerparti síkságai sem  képeztek kivételt.

namk85.jpgÉszak-Amerika a kréta végén - a  hegységképződés félidejében - (forrás)

A dús növényzetű, de fragmentált területen az élőlények nagy fajtagazdagsága alakulhatott ki, a "dinoszauruszok" fénykorából ismert számos híres faj kószált errefelé: itt élt a Triceratops, a "tüskés" Stegosaurus, a keményfejű Ankylosaurus és persze a T-Rex is. (Persze ezek azért is lettek olyan ismertek, mert  fő ásatási lelőhelyeik az USA-ban voltak...)

jurassic-park-1993-01-g.jpgA Jurassic (Jura) Park sztárarca valójában a krétában élt - (forrás

Az éghajlat további sajátossága volt, hogy a mainál jóval kevésbé intenzív földi légkörzés miatt az Egyenlítőtől távolodva kevésbé meredeken esett a hőmérséklet, illetve az óceánok, tengerek is kevésbé voltak viharosak, így a melegvízű tengerágakban a mainál sokkal gyakoribbak voltak az anoxikus események, ami elősegítette  az újabban igen "népszerű" olajpala készletek képződését a Sziklás-hegység környékén. Mondani sem kell, hogy a medencékbe behatoló, időnként elzáródó tengeröblök, parti mocsarak kiváló terepei voltak a nagy szén-, kőolaj- és földgáztelepek képződésének.

A kréta korszak nagy kihalási hullámával ugyan eltűntek a dinók, az éghajlat pedig hűvösebbé és szárazabbá vált, de a Sziklás-hegység megmaradt (sőt még jó 15 millió évig gyarapodott is) - igaz külső megjelenése jelentősen átformálódott az eltelt 65 millió évben. A hegységképződés záró szakaszában (mintegy 50 millió éve) tapasztalható erőteljes vulkánosság "tapasztotta" a hegységhez az óceánparti vulkános vonulatokat, ezt követően pedig erőteljes lepusztulás következett be, melyben a fokozatosan hűlő éghajlat révén egyre nagyobb szerepet játszott az eljegesedés. 

dscn7052_fileminimizer.JPGA wyomingi Tetonok a magashegységi formakincs szemléltető ábrái is lehetnének: jégvájta formék, U alakú gleccservölggyel - a fénykép egyébként július hónapban készült

Az eljegesedés a Sziklás-hegység esetében is  a magashegységi jégtakaró többszöri előrenyomulásával és visszahúzódásával járt a 1.800.000-11.000 évvel ezelőtti időszakban. A jég és az egyéb természeti erők nagyrészt lepusztították a korábbi fennsíkokat borító kőzeteket, létrehozva az idősebb kőzetek által dominált, csipkézett magashegységi formakincset. A jég egyébként ma sem tűnt el teljesen a hegyvidékről: a vonulat északi és magasabb részeiről helyenként máig gleccserek nyúlnak a völgyekbe, ezek adják a hegyvidék egyik leghíresebb nemzeti parkjának egyik fő attrakcióját. 

800px-glacier_national_park_u_s_a_grinnell_glacier.JPGA Grinnell gleccser a Glacier Nemzeti Parkban - (forrás

A harmad- és a negyedidőszakban tapasztalható lehűlések mellett az immár legnagyobb magasságát elérő, több ezer kilométeres hegyvonulat is komoly hatással volt a kontinens klímájára: a mai Préri területe a hegyek révén esőárnyékba került, így az időszak jelentős részében viszonylag száraz terület volt, ugyanakkor  továbbra is nagy testű állatoknak adott otthont a Sziklás-hegység medencéivel együtt: a masztodon mellett egyéb óriásállatok is éltek: óriás medve, különböző bölényfajok, később mammutok, kardfogú tigris de volt óriás hód is. Ezek egy része csak az ember erőteljes vadásztevékenysége nyomán tűnt el.

copy-of-pleistocene-2_438x0_scale.jpgA Sziklás-hegység negyedidőszaki állatvilága -  többek között mammut, óriásmedve, jobbra elöl egy disznó méretű óriáshód - (forrás

Bár a hegységképződés fő időszaka lezárult, a földi léptékben viszonylag fiatal hegységben továbbra is masszívan dolgoznak a belső erők.  Az észak-amerikai lemez mellett elmozduló csendes óceáni lemez miatt keletkező feszültségek időről-időre nagy erejű földrengésekben és katasztrofális erejű vulkánkitörésekben mutatkoznak meg. De a Lassen Peak 1915-ös  vagy a Mount St. Helens 1980-as apokaliptikus kitörése messze nem a legnagyobb, amit ez a vidék produkálni tud. A hegység másik híres nemzeti parkja, a Yellowstone korábbi gigantikus kitörések maradványai között terül el: a park területén a 2.100.000 és 640.000 évvel ezelőtti időszakban három óriási vulkánkitörés is volt, melyek nyomán olyan mennyiségű vulkáni anyag  (a legnagyobb kitörésnél 1000 köbkilométer) jutott a légkörbe, hogy Földünk éghajlata jelentősen megváltozott. A Yellowstone ban lezajlott események ugyanakkor nincsenek közvetlen kapcsolatban az említett kéregmozgásokkal, az itteni vulkánosság vélhetően egy köpenyáramláshoz köthető forró pont, mely már legalább 17 millió éve aktív. (Az más kérdés, hogy a köpenyáramlás és az említett tektonikai folyamatok között lehet közvetett kapcsolat.) Mivel a köpenyből származó "forró pont" helyzete állandó, azonban a felette lévő kőzetlemez ez alatt az idő alatt elmozdult, a Yellowstone egy jól kivehető, U alakú vulkáni terület végpontjában helyezkedik el.

dscn6832_fileminimizer.JPGA korábbi gigantikus kitörés maradványát őrzi a Yellowstone kaldera központja, a 352 négyzetkilométeres Yellowstone tó

A terület mai vulkáni aktivitásának ékes bizonyítéka a rengeteg gejzír, fumarola, és egyéb "fortyogó". Ezek aktivitása az utóbbi 15 évben megnőtt, ami azt jelzi, hogy a  belső erők még számos meglepetést tartogathatnak számunkra Észak-Amerika legnagyobb hegyláncában.

 

 Felhasznált források:

http://www.infoplease.com/encyclopedia/science/jurassic-period.html

http://paleoportal.org/index.php

https://en.wikipedia.org/wiki/Rocky_Mountains

http://www.tankonyvtar.hu/hu/tartalom/tamop425/0033_SCORM_MFFTT600120/sco_05_04.scorm

 

 

7 komment

A bejegyzés trackback címe:

https://pangea.blog.hu/api/trackback/id/tr627665686

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.

Gazz 2015.08.16. 22:59:10

Remek cikk! Még több ilyet!
Pld. arról, hogy hogyan van az, hogy a Tirrén tenger tágul, a Vörös tenger tágul, Afrika mégis közeledik Európához?

Gazz 2015.08.17. 22:31:16

A Farallon lemez maradványa Texasnál és Új Foundlandnál kilóg a földfelszínig. Hogyhogy nem okoz ezeken a helyeken vulkanizmust?

lezlidzsi84 2015.08.17. 22:51:03

@Gazz: Vélhetően ezek a kéregbe "épült" megszilárdult részek, de azért az ábrán szereplő lemezdarabok "mélysége" helyenként nehezen megítélhető. Alapvetően azért azt lehet nagy vonalakban érzékelni az ábra révén hogy valójában hogyan is zajlik le a szubdukció.

Irbisz 2015.08.20. 09:20:11

A Yellowstone szupervulkanjat ugy lehet akkor konyhanyelven fogalmazva elkepzelni, hogy a köpenyaramlas az alabukott Farallon-lemez maradvanyat lenyegeben "ategeti"?
vagy esetleg ott annak mar nincs nyoma?

lezlidzsi84 2015.08.21. 07:26:53

@Irbisz: Ennek megválaszolásához komolyabb geofizikai tudás kellene :) Lehet hogy a régi lemez kavart meg valamit "odalent", de lehet, hogy más okozza az áramlást. Az is lehet, amit írtál, hogy ott épp nincs ilyen lemezmaradvány, bár a forró pont 17 millió éves létezése alatt ez változhatott, így valószínűleg nem ez a magyarázat.

Irbisz 2015.08.21. 08:34:57

@lezlidzsi84:
Kösz szepen, akkor a magyarazat egy hatarozott "ki tudja?".

Ui. Remek a blog, 5*.

lezlidzsi84 2015.08.23. 19:20:39

@Irbisz: Kösz :) Itt - ha kissé bonyolultan is - kicsit bővebben írnak a forró pontról: www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0377027309003308
A köpenyáramlás okáról nem írnak, de a végén azt állítják, hogy az alábukó lemezzel járó egyéb áramlások módosították irányát, illetve valamennyire "gátolta" maga a lemez is, de ez a hatás 12 millió évvel ezelőtt megszűnt.