La orogenia Nevadan se produjo a lo largo del margen occidental de América del Norte durante el Jurásico Tardío al Cretácico Temprano , aproximadamente hace 155 Ma a 145 Ma. [1] A lo largo de la duración de esta orogenia se produjeron al menos dos tipos diferentes de procesos orogénicos. Durante las primeras etapas de la orogénesis, se desarrolló un arco magmático continental de "tipo andino" debido a la subducción de la placa oceánica Farallón debajo de la placa norteamericana. [2] En las últimas etapas de la orogénesis, en cambio, se observaron múltiples terranes de arco oceánico acrecionados en el margen occidental de América del Norte en un orógeno de acreción de "tipo cordillerano". [2] La deformación relacionada con la acreción de estos terranes de arco volcánico se limita principalmente a las regiones occidentales de las cadenas montañosas resultantes ( la cordillera Klamath y Sierra Nevada ) y está ausente en las regiones orientales. [3] Además, la deformación experimentada en estas cadenas montañosas se debe principalmente a la orogenia Nevadan y no a otros eventos externos como las orogenias Sevier y Laramide más recientes . [4] Se observa que las montañas Klamath y Sierra Nevada comparten una estratigrafía similar, lo que indica que ambas se formaron durante la orogenia nevadense. [5] [6] En comparación con otros eventos orogénicos, parece que la orogenia nevadense ocurrió bastante rápido, tomando solo unos 10 millones de años en comparación con los cientos de millones de años de otras orogenias en todo el mundo (por ejemplo, la orogenia Trans-Hudson ). [7]
La orogenia nevadense comenzó con la formación de un arco volcánico continental debido a la subducción hacia el este de la placa Farallón debajo de la placa norteamericana. [1] La subducción continua de la corteza oceánica transportó múltiples terrenos de arco oceánico al margen occidental de América del Norte, donde se acumularon en el borde del continente. [1] Durante la acumulación de los terrenos de arco en América del Norte, el sedimento y el material de la corteza entre América del Norte y el terreno de arco entrante fueron empujados hacia el continente formando secuencias de ofiolitas que se conservan tanto en las montañas Klamath como en Sierra Nevada. Estas cadenas montañosas se encuentran en el norte de California, el sur de Oregón y el centro de California respectivamente. [5] La acumulación de terrenos de arco resultó en la generación de tres cinturones distintos en Sierra Nevada: el cinturón occidental, el cinturón central y el cinturón oriental. [1] Las montañas Klamath son algo más complejas en su estructura general que Sierra Nevada. [5]
El cinturón oriental de Sierra Nevada está formado por el Terrane de Sierra Norte. [8] [1] El Terrane de Sierra Norte se formó a partir del vulcanismo en el borde occidental de América del Norte debido a la subducción de una placa oceánica, que finalmente resultó en la acreción de los terranes del río Tuolumne y Slate Creek a América del Norte. [8] Esto es análogo al estilo "andino" de orogénesis donde la subducción de una placa oceánica a aproximadamente 110 km debajo de la superficie de la Tierra da como resultado la fusión de la losa descendente y la astenosfera por convección. [9] Esta fusión puede ser asistida por la presencia de agua en lo que se conoce como fusión de flujo . [9] El derretimiento de la losa luego se eleva a través de la astenosfera y la corteza para crear grandes batolitos y vulcanismo.
Aunque la deformación en las regiones occidental y central de Sierra Nevada es generalizada, la deformación de la orogenia nevadense en el cinturón oriental es algo limitada. [10] Se determinó que la deformación fue mínima en el cinturón oriental al observar los diques que habían invadido las rocas que parecían estar mayormente sin deformar. [10] Estos diques mayormente sin deformar se dataron utilizando el método K-Ar y se determinó que tenían entre 169 y 209 Ma de edad, lo que implica que se ubicaron mucho antes de que hubiera ocurrido cualquier deformación relacionada con la orogenia nevadense. [10] Como la edad de estos diques es más antigua que la deformación de la orogenia nevadense, es evidente que la mayor parte de la deformación tuvo lugar hacia el lado occidental de Sierra Nevada, en lugar de en las regiones orientales. [10]
El cinturón central de Sierra Nevada está formado por rocas del terreno del río Tuolumne que se acumularon en el margen occidental de Norteamérica en un momento anterior (>150 Ma) que las rocas del terreno de Slate Creek. En general, hay dos zonas diferentes en el cinturón central, que son el complejo de esquistos verdes de Calaveras y el complejo de Shoo Fly . [2]
El complejo de esquisto verde de Calaveras está ubicado en la mitad occidental del Cinturón Central y consiste esencialmente en rocas de arco volcánico junto con pequeñas cantidades de sílex y argilita. [2] El complejo Shoo Fly está al este del complejo de esquisto verde de Calaveras y está dominado por arenisca de cuarzo con pequeñas cantidades de caliza y filita. [2]
La datación por K-Ar del terreno del río Tuolumne indica que tiene entre 190 y 170 Ma de edad. [8] Durante este tiempo, habría habido cantidades significativas de plegamiento y fallas de empuje cerca de la zona de colisión tanto para el terreno del río Tuolumne como para el actual terreno de Sierra Norte. [1] [8] Sin embargo, la mayor parte de la deformación que se habría experimentado en la colisión se limitó al terreno del río Tuolumne, ya que se observa una deformación mínima en el Cinturón Oriental. [10]
Las rocas del Cinturón Occidental están compuestas predominantemente por rocas sedimentarias, entre las que se incluyen grauvacas y lutitas, que han sufrido deformaciones. [1] En la parte sur del Cinturón Occidental, las rocas han sufrido plegamiento como principal tipo de deformación. [1] El Cinturón Occidental está generalmente separado del Cinturón Central por la zona de falla de Melones, que también distingue entre las rocas metamórficas de los cinturones Occidental y Central de Sierra Nevada. [1]
Se interpreta que las rocas del Cinturón Occidental son parte del terreno Slate Creek, que se acumuló en el margen occidental de América del Norte hace aproximadamente 150 Ma. [8] La edad de estas rocas se fechó utilizando datación de potasio-argón (K-Ar). [8]
En las estribaciones occidentales de Sierra Nevada hay numerosos diques que han intruido las rocas cuya edad varía de 148 a 155 Ma. [11] Se propone que estos diques se formaron cuando la placa norteamericana experimentó un cambio en la dirección del movimiento, de modo que la subducción ya no se producía en dirección noreste sino en dirección sureste. [11] El sentido de cizallamiento a lo largo de los diques es un sentido de cizallamiento sinistral que indica una subducción posterior hacia el sureste de la placa oceánica. [11]
Las montañas Klamath cuentan una historia similar a la de Sierra Nevada en el sentido de que son el producto de múltiples eventos de acreción diferentes de terrenos de arco insular. El modelo propuesto actualmente para la formación de las montañas Klamath implica múltiples etapas. La primera etapa de la formación de las montañas Klamath fue el magmatismo de arco en la costa occidental de América del Norte, que dio lugar a la formación del Terrane Western Hayfork. [12] Una vez que se formó el Terrane Western Hayfork (y posteriormente dejó de formarse), la región fue invadida por diques máficos atribuidos a alguna forma de extensión aproximadamente a 160 Ma. [12] Una vez que la extensión cesó en el área, la compresión comenzó de nuevo, lo que dio lugar al cierre de una cuenca de arco posterior muy pequeña producida por la extensión y acrecentó las secuencias de ofiolitas observadas en las montañas Klamath de la época de la orogenia Nevadan (ofiolita Josephine a 155 Ma). [12] La convergencia continua en la región de las montañas Klamath eventualmente conduciría al emplazamiento de diques y umbrales dentro de la ofiolita Josefina hace aproximadamente 153 Ma. [12] La más joven de la secuencia de ofiolitas por acreción en las montañas Klamath parece ser la ofiolita Josefina, que se data en alrededor de 155 a 150 Ma de edad utilizando los métodos argón-argón (Ar-Ar) y plomo-uranio (Pb-U). [13] En lugar de ser empujada sobre América del Norte, la ofiolita Josefina se acrecionó a través de un proceso diferente que implicó ser empujada debajo de América del Norte y luego eventualmente ser exhumada en la superficie. [13] En las montañas Klamath también se ha observado que hay otros dos plutones de roca que se acrecionaron durante la orogenia Nevadan, los esquistos de mica Abrams y Salmon de la Formación Stuart Fork. [3] Utilizando el método de datación isotópica de potasio-argón (K-Ar) en filita, se determinó que la edad del metamorfismo en la Formación Stuart Fork es de aproximadamente 148 Ma. [3] El metamorfismo relacionado con la filita en la Formación Stuart Fork proviene de los esquistos de mica Abrams y Salmon más antiguos que fueron empujados sobre las rocas Stuart Fork durante el final de la orogenia Nevadan. [3]
La Sierra Nevada y las montañas Klamath fueron el resultado de la acreción de un arco magmático continental y luego de un arco oceánico durante la orogenia nevadense entre 155 y 145 Ma. [12] [2] [1] Casi al mismo tiempo que se estaba formando el Cinturón Oriental de la Sierra Nevada, se estaba construyendo el Terrane Hayfork Occidental de las montañas Klamath. [8] [12] A medida que avanzaba la orogenia nevadense, el Terrane del río Tuolumne se acrecionó en la Sierra Nevada aproximadamente al mismo tiempo que la formación de la ofiolita Josephine en las montañas Klamath (150-155 Ma). [12] [2] Durante las últimas etapas de la orogénesis, las rocas sedimentarias del Cinturón Occidental se acrecionaron en la Sierra Nevada mientras que los esquistos de mica Abrams y Salmon fueron empujados sobre la parte superior de la Formación Stuart Fork en las montañas Klamath. [8] [3]