Platentektoniek, de aarde in beweging


De opbouw en afbraak van de aardkorst vindt voortdurend plaats onder invloed van endogene- en exogene processen. Endogene processen zijn krachten die van binnenuit de aarde het aardoppervlak vormen en vervormen, met als resultaat reliëf- en gebergtevorming. De platentektoniek speelt hierbij een belangrijke rol. Volgens de theorie van de platentektoniek is de aarde opgebouwd uit een aantal grote en kleine platen. Onder invloed van endogene processen zijn deze platen voortdurend in beweging. De ligging en bewegingen van aardplaten, alsmede de verdeling van land, zee en gebergten, door de geologische geschiedenis heen wordt bestudeerd door de paleogeografie, een tak binnen de aardwetenschappen. Platen kunnen botsen, onder elkaar door schuiven (subductie) of uit elkaar schuiven. Dit zorgt voor grote spanningen in de aardkorst en uiteindelijk vervorming van gesteentelagen. Het type druk op de aardkorst is bepalend voor de vervorming en hangt samen met de plaatbeweging, die kan convergent, divergent of transform zijn. Door aanhoudende spanningen en druk kunnen plooiingen en breuken in de aardkorst ontstaan waaruit gebergten kunnen vormen. Plooiingen en breuken staan niet los van elkaar, integendeel. Samen creëren ze de voorwaarden voor het ontstaan van reliëf- en gebergten. Exogene processen daarentegen werken van buitenaf op het aardoppervlak in. Beide processen zijn samen verantwoordelijk voor de verschillende landschapsvormen zoals gebergten en vulkanen.

 

 

Orogenese


De officiële naam voor gebergtevorming is ‘Orogenese’ (Orogeny). De wereldgeschiedenis kent verschillende fasen van gebergtevorming. In de geologische geschiedenis van Utah hebben twee gebergtevormende perioden een belangrijke rol gespeeld; de Sevier- en de Laramide orogenese. Ongeveer 150 miljoen jaar geleden, rond het begin van het Vroeg-Krijt, begon de Sevier orogenese. In tijd en plaats hebben de Sevier- en Laramide orogenese elkaar gedeeltelijk overlapt. Dus, hoewel de Sevier orogenese officieel nog niet was afgelopen deed de Laramide orogenese al zijn intrede. De Laramide orogenese begon ongeveer 80 miljoen jaar geleden in het Laat-Krijt en duurde zo’n 30 miljoen jaar. Daar waar bij de Sevier orogenese vooral sprake was van gebergtevorming door opschuiving van aardkorst langs breuken in de aardkorst kenmerkte de Laramide orogenese zich door ophef van de diepliggende oudste gesteenlagen, meestal als dikke pakketten geplooide aardkorst. In het Engels ook wel ‘basement uplift’ genoemd. De breuken in de aardkorst liepen hierbij door tot ver in de onderste gesteentelagen, in dit geval uit het Precambrium. De Rocky Mountains in Colorado zijn op deze wijze gevormd aan het begin van de Laramide orogenese. Andere gebergteketens die zich tijdens de Laramide orogenese hebben gevormd zijn de Uinta Mountains en Circle Cliffs in Utah en de Wind River Mountains in Wyoming.

 

 

Paleogeografie van de wereld en Noord-Amerika  


Ter introductie op de geologische geschiedenis, inclusief paleogeografie, van Utah volgt eerst een uitgebreid overzicht van de paleogeografie van de wereld en op kleinere schaal Noord-Amerika. Het gaat hierbij om de ligging en bewegingen van aardplaten, alsmede de verdeling van land, zee en gebergten, door de geologische geschiedenis, van het Precambrium tot het Holoceen.

 

Het Cambrium - 543 tot 490 miljoen jaar geleden

   
 

Wereldschaal: Het supercontinent Pannotia viel in kleinere delen uiteen, Laurentia (Noord-Amerika), Siberië, Baltica (Noord-Europa) en Gondwana (Zuid-Amerika, Australië, Afrika, India en Antarctica) doordat de Iapetus Oceaan zich vormde. Gedurende het Cambrium bleef Siberië oostelijk van Laurentia liggen terwijl Baltica zuidelijk van Siberië en zuidoostelijk van Laurentius kwam te liggen. Ook Gondwana, het grootste continent dat zich uitstrekte van de evenaar tot aan de Zuidpool, verplaatste zich zuidwaarts. 

 

Regio Noord-Amerika: Fossielen laten zien dat Laurentia zich rond de evenaar bevond en roteerde. Hierbij kwam het gebied dat overeenkomt met het huidige Canada in het oosten te liggen, in plaats van noordelijk van de Verenigde Staten. Evenals de andere continenten was Noord-Amerika grotendeels overspoeld door zee gedurende het gehele Cambrium. In het midden van het continent bevonden zich smalle stroken aardkorst die boven de zeespiegel uitkwamen. Het erosiemateriaal afkomstig van deze smalle stroken continentale korst werd in grote hoeveelheden afgezet in de naastgelegen ondiepe oceaanwateren. Verder verwijderd van deze smalle stroken continent ontstonden in het ondiepe water kalksteenafzettingen in een gebied dat zich uitstrekte van het huidige Maine in het zuiden van Texas tot aan de Canadese Rocky Mountains. In de diepe wateren daaromheen stapelen dikke lagen diepzee-afzettingen zich op.  

http://www.paleoportal.org, laatst geraadpleegd op 7-12-12  

 

Het Ordovicium - 490 tot 443 miljoen jaar geleden

   
 

Wereldschaal: Van Vroeg- tot Midden-Ordovicium kende de aarde een milder klimaat. Siberië en Baltica verplaatsten zich individueel maar gelijktijdig noordelijk richting Laurentia (Noord-Amerika). Het grote continent Gondwana (het toekomstige Zuid-Amerika, Australië, Afrika, India en Antarctica) verplaatste zich zuidwaarts tot voorbij de Zuidpool. Avalonia brak hierbij af van het van het noordelijk deel van Gondwana. Toen Gondwana de Zuidpool bereikte gedurende het Laat-Ordovicium ontstonden op grote schaal gletsjers die een dramatische daling van het zeewaterpeil veroorzaakten.  

 

Regio Noord-Amerika: Gedurende het Ordovicium roteerde Laurentia, die zich op dat moment rond de evenaar bevond,  45° tegen de klok in, een positie die lijkt op de huidige situatie. Het continent was grotendeels overspoeld door een ondiepe zee waarin kalksteen, scalie/kleisteen en zandsteen zich afzetten. Botsing tussen de zuidelijk rand van het continent (de huidige Oostkust) en een eilandboog zorgde voor ophef in het Midden-Ordovicium, de Taconische orogenese. De huidige Appalachen zijn het resultaat van drie gebergtevormende perioden. De Taconische orogenese was de eerste en is in gesteenten uit de Noord-Amerikaanse Appalachen (vooral in New England) te herkennen als een aparte fase. Door de daling van het zeewaterpeil tegen het einde van het Ordovicium kwamen eerder afgezette sedimentgesteenten aan de oppervlakte en erodeerden.   

http://www.paleoportal.org, laatst geraadpleegd op 7-12-12  

 

Het Siluur - 443 tot 417 miljoen jaar geleden

   
 

Wereldschaal: De positie van de continenten bleef nagenoeg onveranderd gedurende het Vroeg-Siluur. Gedurende Midden- en Laat-Siluur daarentegen verplaatste Siberië zich in noordelijke richting en Laurentia in zuidoostelijke richting, Gondwana strekte zich nog verder uit richting Evenaar en Zuidpool. Hoewel Gondwana nagenoeg volledig op het zuidelijk halfrond bleef liggen was de verschuiving genoeg om ervoor te zorgen dat het noordelijk deel van Zuid-Amerika voorbij de Zuidpool kwam te liggen in plaats van Afrika. De enorme gletsjers die grote delen van het zuidelijk halfrond bedekten gedurende het Laat-Ordovicium begonnen te smelten en het klimaat op aarde werd relatief stabiel. Laurentië begon zich vanaf het Siluur samen te voegen met een ander paleocontinent, Baltica (tegenwoordig Noord-Europa). Tegelijkertijd voegde het kleine continent Avalonia zich vanuit het zuiden bij de twee. De botsing van Avalonia met Laurentia veroorzaakte de Acadische orogenese in Noord-Amerika de botsing van Baltica en Laurentia veroorzaakte de Caledonische orogenese in Groenland en Noord-Europa. De Iapetus Oceaan verdwijnt en door samenvoeging van de drie continenten ontstaat een nieuw continent, Euramerika, Laurasia (Laurazië) of ook wel Laurussia genoemd.

 

Regio Noord-Amerika: Een ondiepe zee bedekte Noord-Amerika nagenoeg geheel gedurende het Siluur. Ophef langs de zuidelijke begrenzing (de huidige Oostkust) van het continent

http://www.paleoportal.org, laatst geraadpleegd op 7-12-12  
vormde hierop de uitzondering. Ophef van het gebied begon door botsing met een eilandboog in het Ordovicium, gevolgd door botsing met het continent Avalonia tegen het eind van het Siluur. De botsing van Avalonia met Laurentia veroorzaakte de Acadische orogenese in Noord-Amerika, de tweede in een serie van drie orogeneses die de ontstaansgeschiedenis van de moderne Appalachen hebben beïnvloed. Kalk-, schalie/klei- en zandsteen worden in de ondiepe zee afgezet, ook ontstaan uitgebreide riffen.

 

Het Devoon - 417 tot 354 miljoen jaar geleden

   
 

Wereldschaal: Van Laat-Siluur tot Vroeg-Devoon blijft de positie van de continenten nagenoeg ongewijzigd. Pas tegen Midden- en Laat-Devoon was er opnieuw sprake van duidelijke plaatbewegingen die resulteerden in diverse fasen van gebergtevorming. Ongeveer 390 miljoen jaar geleden; Noord-Amerika en Europa botsten met elkaar en vormden zo een groot continent met een positie rond de evenaar, Euramerika genaamd. Zowel het supercontinent Gondwana en het nieuwe gevormde Euramerika werden omgeven door subductiezones. De grote landoppervlakten zijn nu grotendeels gebundeld en een uitgestrekte oceaan bedekt de rest van het aardoppervlak.  

 

Regio Noord-Amerika: Ook gedurende het Devoon is Noord-Amerika nog grotendeels overspoeld door een ondiepe zee waarbij kleine stukken continent her en der zichtbaar waren zijn. De botsing tussen het zuidelijke gedeelte van het continent en Avalonia, die in het Laat-Siluur begon hield aan tot in het Devoon waardoor ook de gebergtevorming continueerde. De rivieren die hun oorsprong in deze gebergteketen vinden zorgden voor afzetting van grote hoeveelheden zand en modder in grote delen van het huidige Canada en Noordoost-Amerika, van Maine tot Tennessee.    

http://www.paleoportal.org, laatst geraadpleegd op 7-12-12  

 

Het Carboon - 354 tot 290 miljoen jaar geleden

   
 

Wereldschaal: Gedurende het Carboon sluiten kleine zeeën en oceanen zich langzaam en verdwijnen, door deze samenvoeging ontstond het westelijke deel van Pangea. Dit proces ging tevens gepaard met botsingen die diverse perioden van gebergtevorming veroorzaakte. Ten opzichte van Euramerika roteerde Gondwana met de klok mee. Hierdoor ontstond deformatie van de tussenliggende terranes die grotendeels Centraal- en Zuid-Europa zouden gaan vormen. Terranes zijn stukken ‘vreemde of nieuwe  aardkorst’ die als gevolg van plaatbewegingen aan een plaat worden geplakt en/of bovenop een plaat belanden.  Siberië drijft weg van het noordelijk deel van Euramerika richting Oost-Baltica en neemt hierbij de eilandbogen van Kazakhstan in de loop mee. 

 

Regio Noord-Amerika: De naam voor het Carboon is afgeleid van Carbon (=steenkool) vanwege het uitgebreid voorkomen van steenkool. In de geologische geschiedenis van Noord-Amerika wordt het Carboon doorgaans opgedeeld in twee perioden, het Mississipien (Vroeg-Carboon, 360-325 miljoen jaar geleden) en het Pennsylvanien (Laat-Carboon, 325-286 miljoen jaar geleden). Het Vroeg-Carboon wordt gekenmerkt door afzettingen van kalk-, schalie/klei- en zandsteen en in water oplosbare minerale sedimenten (evaporites = bij verdamping) in de ondiepe zee die het continent grotendeels overspoelde. De hooglanden langs de huidige oostkust erodeerden tot het moment dat in het Pennsylvanien

http://www.paleoportal.org, laatst geraadpleegd op 7-12-12  

(Laat-Carboon) de eerste botsingen tussen Noord-Amerika en Gondwana een feit waren. De botsing resulteerde in deophef van de eerste (ancestral) Rocky Mountains, de Ouachita Mountains in Oklahoma, de Appalachen (Alleghenische orogenese) en een groot deel van het hedendaagse Canada en de oostkust van Noord-Amerika (van Maine tot Alabama).  

 

Het Perm - 290 tot 248 miljoen jaar geleden

   
  Wereldschaal: De wereldwijde continentale botsingen die begonnen in het Carboon duurden voort in het Perm. Grote en kleine continentale platen verschoven en botsten om uiteindelijk samen te klitten en West-Pangea vormde. Oost-Pangea zou niet eerder dan in het Trias ontstaan, maar de terranes die samen deel gaan uitmaken van West-Pangea begonnen langzaam te verschuiven en samen te klitten in de Paleo-Tethys oceaan. Deze overwegend kleine continentale platen omvatten o.a. de Cathaysian terranes (Noord-China, Zuid-China en andere stukken van Zuidoost-Azië) en de Chimmerian terranes of ook wel Cimmeria (Turkije, Iran, Tibet en andere stukken van Centraal-Azie). De vorming van Pangea zorgde voor het sluiten en uiteindelijk verdwijnen van de kleinere oceanen tussen de verschillende grote en kleine continenten en de ontstane bergketens op het supercontinent.

Regio Noord-Amerika: Het ontstaan van Pangea door botsing en samenvoeging van diverse grote en kleine continenten ging gedurende het Perm gepaard met ophef van nagenoeg geheel Noord-Amerika. Deze ophef resulteerde o.a. in de vorming van de bekende plooiingsgebergten van de Appalachen en het onstaan van landoppervlakten ter hoogte van het huidige centraal Noord-Amerika. Ondiepe zeeën bedekten grotendeels het westen van het huidige Noord-Amerika. Uitgebreide riffen ontwikkelden zich in deze ondiepe wateren waarin zich ook grote hoeveelheden evaporiet afzettingen vormden, dit zijn

http://www.paleoportal.org, laatst geraadpleegd op 7-12-12  

mineralen die zich in het gesteente of in het oppervlaktewater bevinden en na verdamping neerslaan. Botsing en ophef resulteerden in de vorming van het bekende plooiingsgebergte ‘De Appalachen’ aan de oostkust en het aan de oppervlakte komen van grote stukken land die nu centraal Noord-Amerika vormen. Ondiepe wateren bedekten grote delen van wat is nu het westen van Noord- Amerika. Uitgebreide riffen vormden zich alsmede grote hoeveelheden evaporiet afzettingen in de, met de oceaan in verbinding staande, lagunes langs de kustlijn. Lagunes zijn ondiepe strandmeren die al dan niet in verbinding staan met de zee. Nog verder naar het westen zorgde de eerste subductie voor vulkanische activiteit in een gebied dat overeenkomt met de huidige Sierra Nevada.  

 

Het Trias - 248 tot 206 miljoen jaar geleden  

   
  Wereldschaal: In navolging op westelijk Pangea begon ook oostelijk Pangea langzaam vorm te krijgen door het samenklitten van diverse terranes in de Paleo-Tethys oceaan. Cimmeria en de Cathaysian terranes kwamen rond Midden-Trias in botsing met Siberië. Deze botsing deed de Paleo-Tethys oceaan verdwijnen en de Tethys oceaan ontstaan. Tegen het einde van het Trias, net nadat de samenvoeging van Oost- en West-Pangea tot één continent feit was, begon het ontstane supercontinent Pangea al weer uiteen te vallen onder invloed van divergerende plaatbewegingen. Rifts, gebieden waar de aardkorst door divergentie wordt opgerekt, ontstaan tussen Noord-Amerika, Afrika en Zuid-Amerika. De grote landmassa en de diverse hoge bergketens, die droogte veroorzaakten in de gebieden aan de lijzijde, zorgden voor het ontstaan van een droog klimaat met grote temperatuurschommelingen op het supercontinent gedurende het Trias.

Regio Noord-Amerika: Op het moment dat Pangea,  al vlak na het ontstaan, door divergentie begon op te rekken en langzaam weer uiteen te vallen ontstonden er tevens laagten in het aardoppervlak (rift basins) langs de huidige oostkust. Deze laagten vulden zich vervolgens met sedimenten en lavastromen. Tijdens het opbreken en uiteendrijven bleven stukken aardkorst die oorspronkelijk ooit deel uitmaakten van Afrika aan Noord-Amerika geplakt, waaronder delen van de Atlantische kustvlakte en vrijwel geheel Florida. Hooglanden in het oosten van

http://www.paleoportal.org, laatst geraadpleegd op 7-12-12  
Noord-Amerika voorzien de lager gelegen delen, die zich overwegend in het midden van het continent bevinden, van grote hoeveelheden sedimenten. Ondiepe zeeën bedekten nagenoeg het gehele landoppervlak ten westen van de huidige Rocky Mountains en in het noorden tot in Canada. Subductie langs de plaatsrand van het continent (continental margin) zorgde ophef en het ontstaan van smalle stroken vulkanisch actieve aardkorst die vervolgens de kern vormden van de eerste oorspronkelijke Sierra Nevada. De subductiezone bevond zich vlak voor de westkust van het toekomstige Mexico.

 

Het Jura(ssic) - 206 tot 144 miljoen jaar geleden

   
  Wereldschaal: In het Vroeg-Jura (Jurassic) was het uiteenvallen van Pangea in kleinere stukken (het huidige Noord-Amerika, Afrika en Zuid-Amerika) een feit. De breuken die het continent Pangea door oprekking hadden opgedeeld groeiden rond Midden-Jura uit tot de Centraal Atlantische Oceaan en de Golf van Mexico. Het verder van elkaar wegdrijven van Noord-Amerika en Eurasia betekende het begin van de Noord-Atlantische Oceaan en het einde van de Tethys Oceaan. Rond deze periode ontstond ook de eerste vulkanische activiteit langs plaatsranden van Oost-Afrika, Antarctica en Madagascar, daar waar later de Zuid-Atlantische Oceaan zou vormen. Gedurende het Jura kenden Eurasia, Indo-Australian Gondwana en het ondergrote deel van Noord-Amerika een relatief war en vochtig klimaat terwijl in Afrika, Zuid-Amerika en het zuiden van Noord-Amerika droge woestijnachtige  condities overheersten.  

Regio Noord-Amerika: Toen Pangea gedurende het Jura uiteenviel verplaatste Noord-Amerika zich in noordwestelijke richting. De ondiepe zeeën die de binnenlanden van Noord-Amerika lange tijd overspoelden begonnen zich terug te trekken om zich vervolgens langs de westrand van het continent te verzamelen. De hooglanden in het oosten van Noord-Amerika erodeerden en zorgden voor grootschalige duinafzettingen in een smalle strook langs de kust. Subductie aan de westzijde van het continent veroorzaakte herhaaldelijke vulkaanuitbarstingen waarna het gestolde materiaal uiteindelijk het stollings-gesteente vormt in de kern van de eeuwenoude Oer-Cordillera.

http://www.paleoportal.org, laatst geraadpleegd op 7-12-12  

 

Het Krijt - 144 to 65 miljoen jaar geleden

   
  Wereldschaal: De tweede grote fase van ‘continental rifting’ en het opbreken van Pangea begon in het Vroeg-Krijt. Zuid-Amerika en Afrika verplaatsten zich langzaam van zuid naar noord en maakten daarbij plaats voor de Zuid-Atlantische Oceaan. India en Madagaskar dreven weg van de westelijke begrenzing van Australië en Antarctica waarna de Indische Oceaan zich vormde. Ondertussen begonnen Noord-Amerika en Europa zich op te splitsen waarbij Iberia tegen de klok in roteerde, weg van Frankrijk. Gedurende het Krijt was het zeewaterpeil ongeveer 100 meter hoger dan vandaag als gevolg van continentendrift en spreiding van de oceaanbodem. Ondiepe zeestraten verspreidden zich over veel van de continenten waaronder Noord- en Zuid-Amerika, Afrika en Eurasië. Het Krijt kende een warm klimaat, deels door de matigende invloed van het vele ondiepe zeewateren en deels doordat de positie van de continenten een wereldwijde circulatie van warm water mogelijk maakte.   

Regio Noord-Amerika: Noord-Amerika bewoog zich gedurende het Krijt in noordwestelijke richting en kwam in de buurt van de huidige positie te liggen. Een grote binnenlandse zee overspoelde grote delen land in het midden en zuiden van Noord-Amerika. Laaggebergten, gelegen langs de huidige Appalachen, en laagland dat zich uitstrekte van de huidige ‘Great Lakes’ staten tot in Oost-Canada bepaalden het landschap. Subductie langs de continentale plaatbegrenzing ten

http://www.paleoportal.org, laatst geraadpleegd op 7-12-12  
westen nam in tempo toe. De hierbij ontstane intrusieve en extrusieve stollingsgesteenten werden onderdeel van de ‘ancestral’ Sierra Nevada. De ‘ancestral’ Rocky Mountains werden opgeheven en ‘vreemde’ terranes (stukken ‘vreemd’ continent) botsten en vergroeiden langs de westrand.      

 

Het Tertiair - 65 to 1.8 miljoen jaar geleden

   
 

Wereldschaal: De laatste fase in het opbreken van Pangea vond plaats in het Tertiair en ging gepaard met diverse continentale botsingen. Noord-Amerika en Groenland dreven van elkaar en van Europa weg terwijl Arabië zich losmaakte van Afrika. Deze continentale verschuivingen veroorzaakten tevens de Golf van Mexico, de Grote Afrikaanse Slenk, de Rode Zee en het openen van de Japanse zee. Op diverse andere plekken botsten meerdere kleine terranes en continenten met elkaar wat resulteerde in een aantal gebergteketens die we nu kennen als bijvoorbeeld de Pyreneeën, de Alpen en de Zagros Mountains. De grootste en meest snelle botsing bracht India en Zuid-Oost Azië samen waarbij de Himalaya en het Tibetaans Plateau zich vormden. De vele continentale botsingen zorgden voor hoge gebergteketens wat weer resulteerde in een wereldwijde daling van de zeespiegel en een klimaatsverandering gedurende het Tertiair.    

 

Regio Noord-Amerika: Met het dalen van de zeespiegel verdween ook de binnenlandse zee die bijna geheel Noord-Amerika overspoelde gedurende het Krijt. Graslanden, grote meren en smalle bergketens kenmerkten het landschap in Centaal- en West-Amerika totdat veranderende tektonische activiteit langs de westelijke begrenzing invloed op de aardkost begon uit te oefenen. De snelle ophef die volgde resulteerde uiteindelijk in het ontstaan van de Noord-Amerikaanse Cordillera in de US, Canada en Mexico, het grotendeels eroderen

http://www.paleoportal.org, laatst geraadpleegd op 7-12-12  

van de ‘Oer’ Sierra-Nevada en vulkanisme die heeft bijgedragen aan de vorming van de huidige Sierra Nevada.Fossielen vertellen ons dat er in Noord-Amerika een warm tot subtropisch klimaat heerste gedurende het Vroeg-Tertiair. Later in de periode daalde de temperatuur en ontstond een aanzienlijk kouder klimaat. Veel van de ‘warm-weer’ organismen konden dit koude klimaat niet overleven en verdwenen. Ze ontbreken dan ook als gidsfossielen in de huidige gesteenten. Tegen het einde van het Tertiair herhaalde een dergelijke cyclus zich opnieuw. De inmiddels weer opgewarmde aarde werd opnieuw gevolgd door een veel kouder klimaat.    

 

Het Kwartair - 1.8 miljoen jaar geleden

   
 

Wereldschaal: De meeste continenten zetten de ingezette verschuiving ten tijde van het Laat-Tertiair voort in het Kwartair. India en Australia continueerden hun verschuiving in noordelijke richting met hernieuwde ophef van de Himalaya en het ontstaan van vulkanische eilanden met uitbarstingen in de Zuidelijke Pacific als gevolg. De kloof tussen Afrika en Europa enerzijds en Noord- en Zuid-Amerika werd groter en daarmee ook de Atlantische Oceaan. De subductie van diverse platen langs de westelijke begrenzingen van Noord-Amerika kwam langzaam ten einde en Noord-Amerika begon zich in zuidoostelijke richting te verplaatsen ten opzichte van de Grote Oceaan. Hoewel gedurende de afgelopen vijf miljoen jaar geleden overwegend relatief koude klimaten hadden geheerst op aarde ontstonden de echte grote ijskappen pas tijdens de glacialen in het Pleistoceen, 1.8 miljoen jaar geleden. Landijs breidde zich hierbij uit van een positie rondom het huidige Antarctica, de  IJszee en Groenland tot bijna geheel Noord-Amerika, Europa, Azië   en Zuid-Amerika. Een ijstijd of glaciatie is een relatief lange periode (geologisch tijdvak) waarin in het algemeen ijskappen op Aarde voorkomen. Om verwarring met het begrip glaciaal te voorkomen is het beter te spreken van een ijstijdvak. Het Kwartair is een dergelijk ijstijdvak aangezien er vandaag de dag ijskappen liggen op bijvoorbeeld Groenland en Antarctica. Tijdens het Kwartair zijn meerdere koudere periodes voorgekomen waarin de ijskappen groeiden, het landijs zich dus significant uitbreidde, en de zeespiegel daalde.

http://www.paleoportal.org, laatst geraadpleegd op 7-12-12  

Dergelijke korte koude periodes binnen een ijstijdvak worden glacialen genoemd. Glacialen worden afgewisseld met interglacialen, warmere perioden waarin het ijs zich terugtrekt tot de poolregio's en hoge gebergtes. In deze fase bevindt de aarde zich nu. De termen ijstijd en glaciaal worden soms als synoniem gebruikt. Binnen het Kwartair kan dit, wanneer het eerdere periodes betreft is dit echter niet het geval. De periode sinds het smelten van de laatste grote pakketten landijs (ongeveer 11,000 jaar geleden) staat bekend als het Holoceen, het heden.

 

Regio Noord-Amerika: Gedurende het Kwartair zijn er in Noord-Amerika meerdere perioden geweest waarbij landijs (grote gletsjers) zich via Canada naar het zuiden van de V.S. uitbreidde, tot aan het huidige Kansas toe. Op hun weg zuidwaarts namen de gletsjers grote hoeveelheden sedimenten mee die vervolgens elders weer in grote hoeveelheden werden afgezet. Hierbij werden grote bekkens uitgeslepen, o.a. in de vorm van ‘The Great Lakes’ en ‘Finger Lakes’ en zorgde afzetting van de meegevoerde sedimenten (in een aantal gevallen in combinatie met opstuwing) voor de vorming van bijvoorbeeld Long Island, Cape Cod en veel van de heuvels tussen Pennsylvania en South Dakota.  

 

 

De paleogeografie van Noord-Amerika in 41 stappen 


Als aanvulling op het bovenstaande een overzicht van de paleogeografie van Noord-Amerika in vogelvlucht. Door van links naar rechts te scrollen met de schuifbalk onder de afbeeldingen verschijnt de geologische geschiedenis in 41 stappen (afbeeldingen).  

 

  

 

Dat geologische geschiedenis en paleogeologie van Utah


 

1- Precambrium –  wat vooraf ging…

 

Nog ver voor de vorming van de eerste gebergten zorgde de platentektoniek voor een belangrijke verandering in de aardkorst van het huidige Utah. In het Laat-Precambrium onderging ‘het Noord-Amerika in wording’ een periode van ‘continental rifting’. Onder invloed van de platentektoniek begon de Noord-Amerikaanse plaat zich in westelijke richting te bewegen. De aardkorst werd hierdoor over een groot oppervlak opgerekt en uiteengetrokken. Door de aanhoudende trekkracht brak de aardkorst uiteindelijk ter hoogte van de huidige Wasatch Range. Het gebied viel als het ware in twee gedeelten uiteen. De aardkorst ten westen van deze zogenaamde ‘Wasatch-lijn’ werd verder uitgerekt en uiteengetrokken. Het werd hierdoor langer, dunner en kwam iets lager te liggen ten opzichte van het gebied ten oosten van de Wasatch-lijn. Deze zogenaamde ‘Wasatch-lijn’ speelt een belangrijke rol in de geologische geschiedenis van Utah en het westen van Noord-Amerika.  Niet lang daarna werd een groot deel van Utah overspoeld door een oceaan die vanaf het westen landinwaarts trok. De uiteengetrokken, dunnere en lager liggende aardkorst ten westen van de Wasatch-lijn vormde nu de bodem van een diepe oceaan waarop zich dikke lagen sedimenten konden afzetten. Gedurende een hele lange periode bleef deze situatie onveranderd.

 

2- Paleozoïcum – het verre verleden

 

 

Gedurende het Paleozoïcum was het Westen van Noord-Amerika grotendeels onderdeel van een uitgebreide geosynclinale, de 'Cordilleran geosyncline'. Het gebied bestond eigenlijk uit twee geosynclinalen; de 'Pacifische' in het westen en de 'Rocky Mountains' in het oosten. Utah lag gedurende dit tijdperk aan de westelijke rand van Noord-Amerika. Het westen van Utah, nog steeds overspoeld door een diepe oceaan, ligt dan onder de zeespiegel terwijl het oosten zich ontwikkelt als een grote laagvlakte met weinig reliëf op zeeniveau. Koraal riffen, zichtbaar als dikke lagen kalksteen in bijvoorbeeld de huidige Wasatch Range, laten zien dat er ook ondiepe warme wateren moeten zijn geweest. Deze wateren mondden uit in de diepe oceaan in het westen. Er werden zowel mariene als continentale sedimenten in de 'Cordilleran geosyncline' afgezet. Aan het einde van dit tijdperk werd het gebied ten oosten van Utah, de 'Rocky Mountain' geosynclinale, met tussenpozen telkens iets opgeheven. Hierdoor ontstonden gebergten, de Ancestral Rockies. Over de exacte oorzaak van deze ophef worden in de literatuur uiteenlopende verklaringen gegeven. De ontstane gebergten zijn in de loop van de tijd weer helemaal afgebroken door erosie.

 

http://www.colorado.edu/GeolSci/Resources/WUSTectonics/AncestralRockies/introduction.html

'Cordillera geosyncline' gedurende het Paleozoïcum

 

 

3- Vroeg-Jurassic (Jura) – zandafzettingen

 

 

Op een gegeven moment kwam de Noord-Amerikaanse plaat in botsing met de Pacifische plaat. Hierdoor ontstonden er spanningen in de aardkorst die tot ver landinwaarts reikten. Het Pacifische dalingsgebied  in het westen van Noord-Amerika werd hierdoor beetje bij beetje opgeheven. Door het ontstane reliëf in het westen kon de vochtige westenwind vanaf de oceaan Utah niet meer bereiken. Door afwezigheid van deze oceaanwind werd Utah vervolgens overspoeld met woestijnzand, afgezet door winden vanuit het Noorden en het Zuidwesten. Deze zandstormen vormden grote zandduinen die zich uiteindelijk hebben omgevormd tot metamorf gesteente. Dit gesteente staat vandaag de dag bekend als ‘Navajo Sandstone’. De eeuwenoude versteende zandduinen zijn nog goed te zien bij Checkerboard Mesa, in Zion National Park, en bij San Rafael Swell.

 

 

4- Laat-Jurasic en Vroeg-Krijt – beroemde dinosaurussen

 

 

Ongeveer 150 miljoen jaar geleden, rond het begin van het Vroeg-Krijt, begon de Sevier orogenese.  Aanhoudende botsingen en uiteindelijk subductie,  waarbij de zwaardere Pacifische plaat gedeeltelijk onder de lichtere continentale plaat schoof, zorgden voor een nieuwe fase van opheffing in het westen van Noord-Amerika. De aardkorst werd vanuit het westen in oostelijke richting in elkaar gedrukt om vervolgens langs breuken tegen elkaar op te schuiven (thrust-faulting). Hierdoor ontstonden vooral breukgebergten. In deze periode ontstond ook de eerste ophef van de huidige Wasatch Range. Het is vanwege de Wasatch-lijn dat dit proces zich gedurende deze gebergtevormende periode niet verder oostwaarts kon uitbreiden. Terwijl het westen van Noord-Amerika en West-Utah werd opgeheven daalde Oost-Utah. In dit dalingsgebied ontstond opnieuw een geosynclinale. Het gebied ten oosten van de Wasatch-lijn bleef nagenoeg onberoerd.  

Utah was in deze periode een heet, moerassig laagland met gebergten en vulkanen in het Westen en Noordwesten. Meanderende rivieren en meren waren in overvloed aanwezig in het door dinosaurussen bewoonde landschap. De fossiele resten van deze enorme wezens zijn o.a. te bewonderen bij het ‘Cleveland-Lloyd Dinosaur Quarry’ en het ‘Dinosaur National Monument’.

 

 5- Laat-krijt – steenkoolformaties

 

 

Het proces van gebergtevorming vanuit het westen zette verder door terwijl het lager gelegen gebied in het oosten, de geosynclinale, werd overspoeld. Er ontstond een ondiepe inlandse zee die zich uitstrekte van de Golf van Mexico tot aan de Noordelijke IJszee in Alaska. Deze zee breide zich vervolgens herhaaldelijk uit en trok zich weer terug. Stijging van de zeespiegel, door sediment-afzettingen op de zeebodem, zorgde voor uitbreiding van de zee en het terugtrekken van de kust. Het gewicht van de sedimenten op de zeebodem zorgde op den duur voor daling van de zeebodem, en dus daling van de relatieve zeespiegel, waardoor de zee zich weer terugtrok. In het kustgebied ontstonden nu ondiepe meertjes met stilstaand water. In deze moerasgebieden vormde zich vervolgens steenkool. De dinosaurussen waren ook in deze periode nog steeds heer en meester over het gebied.

Aan het einde van het Laat-Krijt/Vroeg-Paleoceen erodeerden de gebergten in het westen. De sedimenten werden afgezet in de inlandse zee in het oosten.

 

 

6- Paleoceen – Utah vormt zich

 

 

Botsingen en verdergaande subductie zorgde opnieuw voor grote spanningen in de aardkorst. Door het ineendrukken van de aardkorst ontstonden er op diverse plekken in het dalingsgebied grote plooien die naar verloop van tijd steeds compacter werden. Vanuit de sterk geplooide kreukelzones vormden zich vervolgens de grote bergketens waarbij ook intrusie van magma plaatsvond. Het Westen van Noord-Amerika evenals Midden- en Oost-Utah wordt opgeheven.

De gebergten in het westen erodeerden en ook deze sedimenten werden afgezet in de geosyncinale, nu inlandse zee, in het oosten. Aanhoudende druk door botsing met de Pacifische plaat zorgde voor opheffing van Midden- en Oost-Utah met de vorming van het Uinta gebergte en het Colorado Plateau. Het Colorado Plateau trok tijdens de opheffing krom en kwam een beetje bol te staan. Er ontstond een opheffingsgebied met allemaal kleine breuken in het aardoppervlak. Deze kleine breuken legden de basis voor het kenmerkende huidige landschap van hoge en lage delen. De lager gelegen gebieden zouden een belangrijke zouden gaan spelen bij de  water-huishouding in het gebied. Uniek is dat het Colorado Plateau als één geheel met nagenoeg geen vervormingen is opgeheven, waarschijnlijk door het dikke pakket van sedimenten.

 

7- Eoceen – Fossielen van schelpdieren en vissen

 

 

De opheffing in Utah zette verder door. Na bijna 500 miljoen jaar op en rond zeeniveau te hebben gelegen steeg het gehele gebied naar ruim 1600 m boven zeeniveau. Het Colorado Plateau werd steeds boller en de eerder ontstane breuken steeds dieper. Hierdoor ontwikkelden zich horsten en slenken (vergelijkbaar met horsten en slenken die kunnen ontstaan in een gebied boven een hotspot). De sedimenten in de bodem waren rijk aan organisch materiaal en bevatten goed bewaarde visfossielen en schelpdieren. Erosie van de gebergten die zich eerder in het Westen hadden gevormd zette verder door. Tegen het einde van het Eoceen (Vroeg-Cenozoicum) waren ze voor een groot deel afgebroken en alleen nog een herinnering aan vroegere tijden.  

 

 

8- Oligoceen – opheffing en vulkanisme

 

 

Aan het begin van het Oligoceen kwam de Laramide Orogeney langzaam ten einde. Op het Colorado Plateau vulden de slenken zich met water. Er ontstond een landschap met hoogvlakten (horsten), doorsneden door uitgestrekte watervlakten. De huidige rivieren begonnen zich in het landschap te ontwikkelen. De hoger gelegen delen in het Noordoosten vormden hierbij een barrière. De Green River in Wyoming moest hierdoor afwateren in de Mississippi. Na een periode van ineengedrukt te worden begonnen divergerende plaatbewegingen het Westen van Utah langzaam op te rekken en uit elkaar te trekken (zie onderstaande 6 afbeeldingen). Op veel plaatsen ontstonden breuken in de aardkorst, met name normale breuken, waarlangs de aardkorst zich al dan niet kon opheffen of dalen. Mede hierdoor bleven de gebergten verder in hoogte toenemen. Via de ontstane breuken kwam magma aan de oppervlakte. Vulkanisch gesteente en basalt plateaus waren een gevolg.

 

 

De onderstaande 6 afbeeldingen zoomen in op de plaatbewegingen in het westen van de Verenigde Staten van ongeveer 40 miljoen jaar geleden (Laat-Eoceen/Oligoceen) tot nu. Te zien is dat eerst de Farallon plaat en vervolgens de Juan de Fuca plaat onder de Noord-Amerikaanse plaats schuift (subductie). Tijdens deze periode van convergentie en subductie werd de aardkorst opgestuwd en ontstonden de gebergteketens en bekkens van de Noord-Amerikaanse Cordillera, alsmede vulkanisme. Ook is te zien dat Pacifische plaat zich in noordwestelijke richting beweegt. Als door voortdurende botsting en subductie de Farallon en vervolgens de Juan de Fuca plaat zijn verdwenen verhouden alleen de Noord-Amerikaanse en de Pacifische plaat zich nog ten opzichte van elkaar. De beweging van de tektonische platen veranderde van een naar elkaar toe gerichte naar een van elkaar af (divergentie) en langs elkaar schuivende situatie. Door deze divergerende plaatbeweging, die ongeveer 25 miljoen jaar geleden inzette en tot op heden voortduurt, ontstond een stelsel van zijschuivingsbreuken waarvan de grootste de San Andreas Fault is. Het gebied ten westen van deze breuk (de kuststrook, waarin de steden San Diego, Los Angeles en San Francisco) beweegt met een gemiddelde snelheid van rond de 5 cm per jaar naar het noord(westen) ten opzichte van de rest van Noord-Amerika.

 

De afbeeldingen zijn onderdeel van een animatie. Deze animatie is af te spelen door te klikken op de volgende link http://emvc.geol.ucsb.edu/animations/quicktime/sm02Pac-NoAmflat.mov en/of door het bestand te downloaden en met behulp van de rechtermuisknop op te slaan http://emvc.geol.ucsb.edu/download/nepac.php. De computer dient wel over het programma QuickTime Player te beschikken. QuickTime Player is te downloaden via http://www.apple.com/quicktime/download/.

 

http://emvc.geol.ucsb.edu/download/nepac.php

 

 

9- Mioceen – waardevolle ertsen en mineralen

 

 

Convergerende platen hadden het landschap lange tijd samendrukt waardoor de stad San Francisco bijvoorbeeld aanzienlijk dichter bij Salt Lake City was komen te liggen. Volgens hetzelfde principe zorgde de oprekking van het landschap er nu voor dat de beide plaatsen weer op grotere afstand van elkaar kwamen te liggen. De aardkorst begon langs de ontstane breuken te dalen en/of te stijgen, het Basin en Range gebied ontstond. Vulkanische activiteit hield aan en er ontstonden drie grote gordels met minerale ertsen: Park-City - Oquirrh, Deek Creek - Tintic and Wah Wah - Tushar. Het Colorado Plateau bleef in hoogte stijgen met een helling in Noordoostelijke richting.

 

 

10- Pleistoceen – water en ijs

 

 

De geografie van Utah lijkt in deze periode al veel op de huidige. Gebergten, canyons (kloven) en rivieren liggen op hun huidige locatie. Het klimaat, echter, was veel kouder en vochtiger als nu waardoor er sprake was van glaciale activiteiten. Canyons in het Uinta gebergte werden door gletsjers uitgediept. Ditzelfde gebeurde in veel ander gebergteketens in de staat. Ook vormde zich een gigantische meer, Lake Bonneville, die zich uitstrekte van de Wasatch mountains tot aan Nevada en van de grens met Idaho tot aan Ceder City in het zuiden van Utah.    

 

 

11- En zo is het nu…  

 

  De geologische geschiedenis van Utah heeft een onuitwisbare stempel gedrukt op het landschap. Het verklaart waarom de gesteenten in het oosten helder en kleurrijk zijn (door de diverse sedimentlagen en afzettingen) terwijl de gesteenten in het westen somber gekleurd zijn, waarom het Colorado Plateau grote spectaculaire canyons heeft in tegenstelling tot het Basin en Range gebied (omdat hier geen externe afwatering mogelijk was) en waarom midden in de staat een grote bergketen, de Wasatch Range, is ontstaan. Deze geschiedenis heeft de vestigingsplaats van steden, industrieën en toeristische gebieden bepaald.

 

 


Bronnen

 

 

Geologische geschiedenis Utah

http://geology.utah.gov/utahgeo/geo/geohistory.htm

http://www.colorado.edu/GeolSci/Resources/WUSTectonics/AncestralRockies/introduction.html

http://3dparks.wr.usgs.gov/coloradoplateau/timescale.htm

 

  

Geologische tijdschaal

http://3dparks.wr.usgs.gov/coloradoplateau/timescale.htm

 

Paleozoic Cordilleran Geosyncline and Related Orogeny

http://www.jstor.org/stable/30058850

A. J. Eardley, The Journal of Geology,

Vol. 55, No. 4 (Jul., 1947), pp. 309-342