«Создание ландшафта Титон: Геологическая история национального парка Гранд-Титон»

Вкратце, мы строим теории о том, как поднялся хребет Титон и опустилась Джексон-Хоул, но не уверены, почему хребет расположен именно в этом месте, почему он имеет северное простирание, почему он поднялся так высоко и почему именно этот хребет, из всех горных цепей, окружающих вулканическую область Йеллоустоун-Абсарока, имел такую уникальную историю поднятия. Это проблемы, которые предстоит решать будущим поколениям ученых-геологов.

Беспокойная земля

Одной из величайших достопримечательностей парка является уединение, которым можно насладиться посреди великолепных пейзажей. Всего лишь короткая прогулка отделяет нас от шоссе, потоков машин, шума и напряжения. Вдали от них все кажется спокойным.

Хотя ландшафт может казаться спокойным, он не статичен, а динамичен. Это одна из многих захватывающих идей, которые геология внесла в общество. Концепция «вечных холмов» — это миф. Все объекты вокруг нас на самом деле довольно недолговечны в масштабах геологического времени. Проницательный глаз снова и снова обнаруживает беспокойство земли. Мы обсудили множество свидетельств, которые показывают, как ландшафт и земная кора под ним постоянно подвергаются эрозии, выталкиваются вверх, опускаются, сминаются в складки, наклоняются и разламываются.

Ландшафт Титон — это поле битвы, место продолжающейся неразрешенной борьбы между силами, которые деформируют земную кору и поднимают горы, и медленными процессами эрозии, которые стремятся сгладить возвышенности, заполнить впадины и превратить ландшафт в конечную безликую равнину. Остальная часть этой брошюры посвящена прослеживанию этого конфликта между неумолимыми антагонистами на протяжении более 2,5 миллиардов лет, в ходе которого они сформировали нынешний ландшафт — и битва продолжается до сих пор.

Свидетельства этой борьбы повсюду вокруг нас. Хотя некоторым наблюдателям это может мешать воспринимать спокойствие сцены, возможно, это дает всем нам новое понимание колоссальных динамических сил, ответственных за великолепие хребта Титон.

На битву указывают небольшие разломы, смещающие как поверхность земли, так и молодые отложения у восточного подножия горы Тивинот, пика Рокчак (рис. 15) и в других местах вдоль подножия хребта Титон.

Джексон-Хоул продолжает опускаться и наклоняться. Покрытые гравием поверхности, которые изначально имели наклон на юг, теперь наклонены на запад, в сторону гор. Река Снейк, хотя и является главной водной артерией, находится не в самой низкой части Джексон-Хоул; Фиш-Крик, меньший приток рядом с городом Уилсон, находится на 15 футов (около 4,5 метров) ниже. На протяжении 10 миль этот ручей течет на юг параллельно реке Снейк, но с более пологим уклоном, что позволяет двум потокам соединиться близ южного конца Джексон-Хоул. По мере продолжения наклона река Снейк к западу от Джексона пытается сместиться на запад, но ей препятствуют длинные противопаводковые дамбы, построенные к югу от парка.

Недавние разломы также нарушают целостность дна долины между рекой Грос-Вентр и городом Джексон.

Постоянно меняющиеся груды обломков горных пород, покрывающие склоны, прилегающие к более высоким пикам, медленное продвижение каменных ледников, разрушительные снежные лавины и грохочущие камнепады — это конкретные напоминания о том, что земная поверхность беспокойна. В Джексон-Хоул больше оползней и селевых потоков, чем почти в любой другой части региона Скалистых гор. Они постоянно досаждают дорожным строителям (рис. 17) и увеличивают стоимость других видов строительства.

Все эти примеры неумолимой битвы между созидательными и разрушительными процессами, изменяющими ландшафт Титон, — лишь мелкие стычки. Изгибание и разрушение пород на поверхности — это лишь малые отражения колоссальных напряжений и деформаций глубоко внутри Земли, где ведется основной конфликт. Время от времени он проявляется в виде конвульсий, таких как землетрясение 1959 года в Йеллоустонском парке и к западу от него. События такого типа высвобождают гораздо больше энергии, чем все ядерные устройства, когда-либо взорванные человеком.

Рисунок 17. Оползень, блокирующий главную автомагистраль в северной части Национального парка Гранд-Титон. Фото Службы национальных парков, автор Элиот Дэвис, май 1952 года.

КОЛОССАЛЬНОЕ ВРЕМЯ И ДИНАМИЧНАЯ ЗЕМЛЯ

Рамки времени

Одним из величайших философских вкладов геологии стала демонстрация колоссальности геологического времени. Астрономы имеют дело с расстояниями настолько огромными, что они почти не поддаются пониманию; ядерные физики изучают объекты настолько малые, что мы едва можем их представить. Точно так же геолог имеет дело с промежутками времени настолько огромными, что они едва постижимы. Геология — это наука о времени так же, как и о горных породах, и в нашей геологической истории региона Титон мы должны часто обращаться к геологической шкале времени — эталону, с помощью которого мы измеряем огромные просторы времени в истории Земли.

Горные породы и относительный возраст

Очень рано в геологической науке было признано, что во многих местах можно определить сравнительный возраст горных пород по их отношению друг к другу. Например, большинство осадочных пород — это консолидированные скопления крупных или мелких обломков горных пород, которые отлагались в виде почти горизонтальных слоев гравия, песка или ила. В ненарушенной последовательности осадочных пород слой внизу был отложен первым, а слой сверху — последним. Все они, конечно, должны быть моложе любых ранее сформированных обломков пород, включенных в них.

Магматические породы — это породы, образовавшиеся в результате затвердевания расплавленного материала либо в виде лавовых потоков на поверхности Земли (эффузивные магматические породы), либо на глубине внутри Земли (интрузивные магматические породы). Относительный возраст эффузивных магматических пород часто можно определить почти так же, как и возраст осадочных слоев. Лавовый поток моложе пород, на которых он лежит, но старше тех, которые лежат поверх него.

Интрузивная магматическая порода должна быть моложе пород, которые вмещали ее в момент затвердевания. Она может содержать куски вмещающих пород, которые откололись от стенок и упали в жидкость. Галька магматической породы, включенная в близлежащие осадочные слои, указывает на то, что осадки должны быть несколько моложе.

Все эти критерии говорят нам лишь о том, что одна порода старше или моложе другой. Они мало что говорят об абсолютном возрасте пород или о том, насколько одна старше другой.

Окаменелости и геологическое время

Окаменелости дают важные ключи к определению возраста пород, в которых они найдены. Медленную эволюцию живых существ в течение геологического времени можно проследить путем систематического изучения окаменелостей. Затем окаменелости используются для определения относительного возраста содержащих их пород и для создания геологической шкалы времени, которую можно применять к осадочным породам с окаменелостями по всему миру. На рисунке 18 показаны основные подразделения последних 600 миллионов лет геологического времени и некоторые формы жизни, которые доминировали на каждом из этих этапов. Слои, содержащие близкородственные окаменелости, группируются в системы; интервал времени, в течение которого отлагались слои, составляющие конкретную систему, называется периодом. Периоды являются подразделениями более крупных единиц времени, называемых эрами, а некоторые из них делятся на более мелкие единицы времени, называемые эпохами. Слои, отложившиеся в течение эпохи, составляют отдел. Отделы, в свою очередь, подразделяются на единицы горных пород, называемые группами и формациями. В табличной форме эти деления выглядят так:

Subdivisions of geologic time Time-rock units Rock units Era Period System Epoch Series Group Formation

Шкала времени, основанная на изучении осадочных пород с окаменелостями, называется стратиграфической шкалой времени; она приведена в таблице 1. Подразделения расположены в том же порядке, в котором они отлагались: самые древние — внизу, самые молодые — вверху. Все породы, более древние, чем кембрийские (первый период палеозойской эры), классифицируются как докембрийские. Эти породы настолько древние, что окаменелости в них редки, и поэтому их нельзя удобно использовать в качестве основы для подразделения.

Стратиграфическая шкала времени чрезвычайно полезна, но имеет серьезные недостатки. Ее можно применять только к слоям, содержащим окаменелости, или к породам, возраст которых определяется их отношением к слоям с окаменелостями. Ее нельзя использовать напрямую для пород, в которых отсутствуют окаменелости, таких как магматические или метаморфические породы, в которых окаменелости были уничтожены теплом или давлением. Она используется для установления относительного возраста осадочных слоев по всему миру, но не дает информации о том, как давно был отложен конкретный слой или сколько лет длился тот или иной период или эра.

Радиоактивные часы

Измерение геологического времени в годах стало возможным только после открытия естественной радиоактивности. Было обнаружено, что определенные атомы некоторых элементов спонтанно выбрасывают частицы из своих ядер и распадаются, образуя атомы других элементов. Эти процессы распада происходят с постоянной скоростью, на которую не влияют тепло, давление или химические условия. Если мы знаем скорость, с которой распадается конкретный радиоактивный элемент, то время, прошедшее с момента образования минерального кристалла, содержащего эти элементы, можно рассчитать, сравнив количество радиоактивного элемента, оставшегося в кристалле, с количеством присутствующих продуктов распада.

Рисунок 18. Основные подразделения последних 600 миллионов лет геологического времени и некоторые доминирующие формы жизни.

MILLIONS OF YEARS AGO 0 Man 0-60 CENOZOIC QUATERNARY and TERTIARY Mammals 60-130 MESOZOIC CRETACEOUS 130-180 JURASSIC Dinosaurs 180-220 TRIASSIC 220-260 PALEOZOIC PERMIAN Reptiles 260-350 PENNSYLVANIAN, MISSISSIPPIAN Amphibians 350-400 DEVONIAN Fishes 400-440 SILURIAN Sea scorpions 440-500 ORDOVICIAN Nautiloids 500-530 CAMBRIAN Trilobites 530- PRECAMBRIAN Soft-bodied creatures

Три основных радиоактивных метода, используемых в настоящее время, основаны на распаде урана в свинец, рубидия в стронций и калия в аргон. Они эффективны для датирования минералов возрастом в миллионы или миллиарды лет. Другой метод, основанный на распаде одного из типов углерода (углерод-14) в азот, позволяет датировать органический материал, но только если он моложе примерно 40 000 лет.

Методы урана, рубидия и калия особенно полезны при датировании магматических пород. Определяя абсолютный возраст магматических пород, стратиграфические отношения которых со слоями, содержащими окаменелости, известны, можно оценить количество лет, представленное различными подразделениями стратиграфической шкалы времени.

Эталон геологического времени

Недавние оценки предполагают, что Земля сформировалась не менее 4,5 миллиардов лет назад. Чтобы представить себе длительность геологического времени и соотношение между стратиграфической и абсолютной шкалами времени, давайте представим себе линейку, представляющую время от возникновения Земли до настоящего момента (рис. 19). На одной стороне линейки мы откладываем время в годах; на другой — подразделения стратиграфической шкалы времени в соответствии с наиболее надежными определениями абсолютного возраста.

Таблица 1. Стратиграфическая шкала времени.

Era System or period Series or epoch Cenozoic Quaternary Recent Pleistocene Tertiary Pliocene Miocene Oligocene Eocene Paleocene Mesozoic Cretaceous Jurassic Triassic Paleozoic Permian Pennsylvanian Mississippian Devonian Silurian[1] Ordovician Cambrian — Precambrian

[1]The Silurian is the only major subdivision of the stratigraphic time scale not represented in Grand Teton National Park.

Нас сразу поражает тот факт, что все подразделения стратиграфической шкалы времени с начала палеозоя сжаты в последние 5 дюймов (около 13 см) нашей линейки! Все остальные 31 дюйм (около 79 см) представляют докембрийское время. Мы также видим, что подразделения стратиграфической шкалы времени не представляют равное количество лет. Мы используем все более мелкие подразделения по мере приближения к настоящему времени. (Обратите внимание на подразделения третичного и четвертичного периодов в таблице 1, которые слишком малы, чтобы их можно было показать даже на увеличенной части рисунка 19). Это связано с тем, что летопись истории Земли становится тем более расплывчатой и неполной, чем дальше в прошлое мы уходим. По сути, мы очень близоруки в своем взгляде на время. Эта «геологическая близорукость» становится все более очевидной на протяжении всей оставшейся части этой брошюры.

Рисунок 19. Геологическая шкала времени — наш эталон времени.

ABSOLUTE TIME (Years ago) INCHES STRATIGRAPHIC TIME SCALE First man → 0 CENOZOIC 1 MESOZOIC First dinosaurs → 2 PALEOZOIC 3 500 million 4 First abundant fossils → 5 PRECAMBRIAN 6 7 1 billion 8 9 10 11 12 13 14 Oldest known fossils → 15 2 billion 16 17 18 19 20 21 22 23 3 billion 24 25 26 27 Oldest dated rocks → 28 29 30 31 4 billion 32 33 34 35 Minimum age of the earth → 36

ENLARGEMENT OF THE LAST SIX INCHES ABSOLUTE TIME (Years Ago) INCHES STRATIGRAPHIC TIME SCALE 0 0 CENOZOIC QUATERNARY TERTIARY MESOZOIC CRETACEOUS 1 JURASSIC TRIASSIC 2 PALEOZOIC PERMIAN PENNSYLVANIAN MISSISSIPPIAN 3 DEVONIAN SILURIAN ORDOVICIAN 500 million 4 CAMBRIAN 5 PRECAMBRIAN 6

ДОКЕМБРИЙСКИЕ ПОРОДЫ — ЯДРО ХРЕБТА ТИТОН

Посетитель, глядящий на высокие, суровые пики хребта Титон, видит породы, которые фиксируют около семи восьмых всего геологического времени. Эти докембрийские породы являются частью самого фундамента континента и поэтому геологи часто называют их кристаллическим фундаментом. Пытаясь расшифровать их происхождение и историю, мы вглядываемся в туманную дымку времени, собирая воедино разрозненные ключи к событиям, которые произошли миллиарды лет назад, возможно, во время самого рождения Северо-Американского континента. Приводя часто цитируемый пример, это похоже на то, как если бы мы пытались прочитать историю древней и давно забытой цивилизации по разрозненным, не пронумерованным страницам разорванной рукописи, написанной на языке, который мы понимаем лишь частично.

Древние гнейсы и сланцы

Самые древние докембрийские породы в хребте Титон — это слоистые гнейсы и сланцы, обнажающиеся на обширных территориях в северной и южной частях хребта, а также в виде разрозненных изолированных масс в более молодом граните, который слагает высокие пики в центральных частях. Слоистые гнейсы можно легко увидеть вдоль троп в нижних частях каньонов Индиан-Пейнтбраш и Дет, а также близ пика Статик.

Слоистые гнейсы состоят преимущественно из кварца, полевого шпата, биотита (черной слюды) и роговой обманки (очень темно-зеленого или черного минерала, часто образующего стержневидные кристаллы). Отчетливые слои толщиной от нескольких дюймов до нескольких футов содержат различные пропорции этих минералов и обусловливают полосчатый вид. Слои, состоящие почти полностью из кварца и полевого шпата, светло-серые или белые, тогда как более темные серые слои содержат более высокие пропорции биотита и роговой обманки.

Некоторые слои представляют собой темно-зеленый или черный амфиболит, состоящий преимущественно из роговой обманки, но с небольшим количеством полевого шпата и кварца. Во многих местах гнейсы включают слои сланца — чешуйчатой породы, значительная часть которой представлена слюдой. В нескольких местах на восточных склонах горы Моран тонкие слои нечистого серого мрамора перемежаются с гнейсами. К западу от пика Статик вдоль тропы бассейна Аляска в гнейсе встречаются слои тяжелой темной породы с большим количеством магнетита (сильно магнитного черного оксида железа).

В некоторых местах гнейс содержит темно-красноватые кристаллы граната диаметром до дюйма (около 2,5 см). Обычно кристаллы граната окружены белыми «ореолами», в которых отсутствуют биотит или роговая обманка, вероятно, потому, что компоненты, необходимые для формирования этих минералов, были поглощены кристаллами граната. В каньоне Дет и на склонах пика Статик некоторые слои серого гнейса содержат яйцевидные массы магнетита диаметром до половины дюйма (рис. 20). Эти массы также окружены эллиптическими белыми ореолами и имеют поразительное сходство с маленькими глазами, выглядывающими из породы. Профессор Чарльз К. Брэдли в своем опубликованном исследовании этого района (Геологическая ассоциация Вайоминга, 1956) вполне уместно назвал эту породу «глазастым» гнейсом.

Какими были древние породы, из которых образовались гнейсы хребта Титон? Большая часть свидетельств была стерта, но несколько оставшихся ключей позволяют нам сделать некоторые общие выводы. Полосчатый вид многих гнейсов предполагает, что они образовались из осадочных и вулканических пород, которые накапливались на морском дне рядом с цепью вулканических островов — возможно, несколько похожих на современные Алеутские острова или острова Индонезии. Когда эти отложения были погребены глубоко в земной коре, химический состав некоторых слоев мог претерпеть радикальные изменения. Другие слои, однако, до сих пор имеют состав, напоминающий состав более молодых пород в других местах, происхождение которых известно лучше. Например, слои нечистого мрамора, вероятно, когда-то были пластами песчанистого известняка, а более светлый гнейс мог быть илистым песчаником, возможно, содержащим вулканический пепел. Некоторые слои темного амфиболита могли представлять собой измененные лавовые потоки или пласты вулканического пепла; другие могли возникнуть в результате добавления кремнезема к илистому магнезиальному известняку во время метаморфизма. Гнейс, богатый магнетитом, вероятно, изначально был осадочной железной рудой.

Рисунок 20. «Глазастый» гнейс из каньона Дет. Темные пятна магнетита имеют диаметр около ¼ дюйма (около 6 мм). Окружающий гнейс состоит из кварца, полевого шпата и биотита, но в белых ореолах вокруг магнетита биотит отсутствует.

Минералы, которые легче всего изменялись на глубине, вступали в реакцию друг с другом, образуя новые минералы, более «привычные» для условий высокой температуры и давления в этой среде, точно так же, как ингредиенты в торте реагируют при нагревании в духовке. Породы, образованные такими процессами, называются метаморфическими; тщательное изучение содержащихся в них минералов позволяет предположить, что слоистые гнейсы развивались при температурах до 1000°F (около 540°C) на глубине от 5 до 10 миль. В этих условиях породы должны были вести себя почти как мягкая ириска, что видно по слоям, которые были согнуты почти вдвое, не будучи сломанными (рис. 21). Такие складки варьируются от долей дюйма до тысяч футов в поперечнике и встречаются в гнейсах по всему хребту Титон. В нескольких местах складки наложены друг на друга таким образом, что это указывает на то, что породы участвовали в нескольких эпизодах деформации в ответ на различные наборы напряжений во время метаморфизма.

Когда сформировались эти гнейсы? Определение возраста минералов, содержащих радиоактивные элементы, показывает, что гранит, который был внедрен в них после того, как они были метаморфизованы и смяты в складки, имеет возраст более 2,5 миллиардов лет. Следовательно, они должны быть старше этого. Таким образом, они, вероятно, по крайней мере на миллиард лет старше пород, содержащих первые слабые следы жизни на Земле, и на 2 миллиарда лет старше самых древних пород, содержащих обильные окаменелости. Насколько они старше — неизвестно, но гнейсы, безусловно, являются одними из самых древних пород в Северной Америке и фиксируют некоторые из самых ранних событий в формировании этого континента.

Рисунок 21. Складки в слоистых гнейсах.

А. Северный склон гребня к западу от пика Иглз-Рест. Склон имеет высоту около 700 футов (около 210 метров). Обратите внимание на крайнюю изогнутость слоев гнейса.

B. Крупный план некоторых складок в нижней части склона на рисунке А. Светлые слои состоят преимущественно из кварца и полевого шпата. Более темные слои богаты роговой обманкой.

В северной части хребта Титон со слоистыми гнейсами перемежаются неправильные тела гранитного гнейса. Гранитный гнейс относительно крупнозернистый, полосчатый, серый или розовый, состоит преимущественно из кварца, полевого шпата, биотита и роговой обманки. Он отличается от вмещающих слоистых гнейсов более грубой текстурой, отсутствием слоистости и более однородным видом. Темные минералы (биотит и роговая обманка) сконцентрированы в тонких прерывистых прожилках, которые придают породе полосчатый вид.

Самое крупное тело гранитного гнейса обнажается в поясе шириной от 1 до 2 миль и длиной 10 миль, простирающемся на северо-восток от окрестностей верховьев каньона Моран, через верхнюю часть бассейна Мус и в нижние пределы каньона Уэбб. Этот гнейс мог образоваться из гранита, который вторгся в древние осадочные и вулканические породы до того, как они были метаморфизованы, или он мог сформироваться во время метаморфизма из некоторых самих осадков и вулканических пород.

В нескольких местах в каньонах Сноушу, Уотерфолс и Колтер слоистые гнейсы содержат прерывистые массы тяжелого темно-зеленого или черного серпентинита диаметром от нескольких десятков до сотен футов. Эту породу часто называют «мыльным камнем», потому что поверхность на ощупь кажется гладкой и мыльной. Индейцы вырезали чаши (рис. 22) из подобного материала, добытого на западной стороне хребта Титон и из гор Грос-Вентр на юго-востоке. Галька серпентинита вдоль ручьев, дренирующих западную сторону хребта Титон, была огранена и отполирована для изготовления ювелирных изделий и продавалась как «титонский нефрит»; он намного мягче и менее блестящий, чем настоящий нефрит. Серпентинит образовался в результате метаморфизма темноокрашенных магматических пород, лишенных кварца и полевого шпата.

Гранит и пегматит

Вопреки распространенному мнению, гранит (кристаллическая магматическая порода, состоящая преимущественно из кварца и полевого шпата) составляет лишь часть хребта Титон. Гранд-Титон (рис. 6) и большинство окружающих второстепенных пиков высечены из неправильной массы гранита, обнажающейся непрерывно вдоль хребта от горы Бак на север к верхнему каньону Ли. Порода обычно мелкозернистая, белая или светло-серая, в значительной степени состоит из кристаллов серого кварца и белого полевого шпата размером и текстурой с зерна очень крупного кускового сахара. Чешуйки черной или темно-коричневой слюды (биотита) и серебристо-белой слюды (мусковита) размером с крупинки перца разбросаны по всей породе.

Со дна Джексон-Хоул гранитные скалы и контрфорсы высоких пиков кажутся почти белыми в контрасте с более мрачными серыми и коричневыми тонами окружающих гнейсов и сланцев. Эти темные породы прорезаны сетью неправильных светлых гранитных даек толщиной от долей дюйма до десятков футов (рис. 23).

Рисунок 22. Индейские чаши, вырезанные из мыльного камня, вероятно, из хребта Титон. Отверстие целой чаши имеет диаметр около 4 дюймов (около 10 см).

Самые крупные массы гранита содержат обильные неориентированные угловатые блоки и плиты более древних гнейсов. Эти включения варьируются от нескольких дюймов в диаметре (рис. 24) до плит толщиной в сотни футов и длиной в тысячи футов.

Дайки или неправильные интрузии пегматита встречаются почти в каждом обнажении гранита. Пегматит содержит те же минералы, что и гранит, но отдельные кристаллы минералов достигают нескольких дюймов или даже фута в диаметре.

Некоторые пегматиты содержат серебристые пластинки или таблитчатые кристаллы слюды мусковита размером до 6 дюймов (около 15 см), которые можно расщепить на прозрачные листы перочинным ножом. Другие содержат темно-коричневую слюду биотит в кристаллах размером и формой с лезвие столового ножа.

Некоторые пегматиты содержат разбросанные красно-коричневые кристаллы граната размером от дробинки до маленького мраморного шарика; некоторые в каньонах Гарнет и Глейшер-Галч больше бейсбольных мячей (рис. 25). Гранаты трещиноваты, и многие из них частично изменены в хлорит (тускло-зеленый слюдистый минерал), поэтому они не представляют ценности как драгоценные камни.

Рисунок 23. Дайки гранита и пегматита.

А. Сеть светлых гранитных даек на северо-восточном склоне Уэст-Хорн на горе Моран. Дайки прорезают гнейс, в котором слои круто наклонены вниз влево. Склон имеет высоту около 700 футов (около 210 метров). Снежник на переднем плане находится на краю ледника Фоллинг-Айс.

B. Неправильная дайка гранита и пегматита, прорезающая темные слоистые гнейсы близ водопада Уайлдернесс в каньоне Уотерфолс. Склон скалы имеет высоту около 80 футов (около 24 метров). Контакты дайки резкие и угловатые, они пересекают слои во вмещающем гнейсе.

Пегматитовые дайки (таблитчатые тела породы, которые, будучи еще расплавленными, были внедрены вдоль трещин в более древних породах) обычно пересекают гранитные дайки, но во многих местах верно обратное. Некоторые дайки состоят из слоев пегматита, чередующихся со слоями гранита (рис. 26), что показывает, что пегматит и гранит почти одновременны. Профессор Бруно Джилетти и его коллеги из Брауновского университета, используя рубидий-стронциевый радиоактивный метод, определили, что возраст гранита и пегматита в хребте Титон составляет около 2,5 миллиардов лет.

Рисунок 24. Угловатые блоки старого полосчатого гранитного гнейса в мелкозернистом граните к северо-западу от озера Солитьюд. Разница в ориентации полос в блоках гнейса указывает на то, что блоки были повернуты относительно друг друга и что мелкозернистый гранит, следовательно, должен был быть жидким во время интрузии. Маленькая светлая дайка в верхнем левом блоке гнейса заканчивается на краю блока; она внедрилась в гнейс до того, как блок был отколот и включен в гранит. Маленькая дайка пегматита пересекает гранит по диагонали чуть левее молотка и входит в блоки гнейса с обоих концов. Эта дайка была внедрена после того, как гранит затвердел. Таким образом, в этом одном небольшом обнажении мы можем распознать четыре возраста пород: полосчатый гранитный гнейс, светлая дайка, мелкозернистый гранит и маленькая дайка пегматита.

Черные дайки

Даже самый случайный посетитель хребта Титон замечает примечательную черную полосу, которая тянется вниз по восточному склону горы Моран (рис. 27 и 28) от вершины и исчезает в деревьях к северу от озера Ли. Это выходящий на поверхность край крутопадающей дайки, сложенной диабазом — почти черной магматической породой, очень похожей на базальт. Более тонкие диабазовые дайки видны на восточном склоне Мидл-Титон, на южной стороне Гранд-Титон и в нескольких других местах хребта (см. геологическую карту на внутренней стороне задней обложки).

Рисунок 25. Кристалл граната в пегматите. Кристалл имеет диаметр около 6 дюймов (около 15 см). Другие минералы — полевой шпат (белый) и скопления чешуек белой слюды. Кристаллы слюды кажутся темными на фотографии, потому что они влажные.

Диабаз — это тяжелая темно-зеленовато-серая до черной порода, которая становится ржаво-коричневой на поверхностях, подвергшихся воздействию выветривания. Она усеяна мелкими таблитчатыми кристаллами полевого шпата, которые в свежей породе имеют зеленовато-серый цвет, а на выветрелых поверхностях — молочно-белый.

Черные дайки образовались из расплавленной породы, которая поднялась в почти вертикальные трещины в более древних докембрийских породах. К краям даек таблички полевого шпата в диабазе становятся все меньше и меньше (рис. 29), что указывает на то, что вмещающие породы были относительно холодными, когда магма или расплавленная порода была внедрена. Быстрое охлаждение по краям предотвратило рост крупных кристаллов. Во многих местах горячие растворы из дайки проникали во вмещающие породы, окрашивая их в розово-красный цвет.

Рисунок 26. Маленькая дайка пегматита и гранита, прорезающая складчатый слоистый гнейс в каньоне Дет. Крупнозернистый пегматит составляет большую часть дайки, но мелкозернистый гранит встречается ближе к центру. Маленькие ответвления дайки проникают во вмещающие породы. Дайка пересекает складки во вмещающих гнейсах прямо и, следовательно, должна была быть внедрена после развития складок. Белая линейка имеет длину около 6 дюймов (около 15 см).

Черная дайка на горе Моран имеет толщину около 150 футов (около 45 метров) близ вершины пика. Эта дайка была прослежена на запад более чем на 7 миль (около 11 километров). Там, где она выходит за пределы парка к югу от горы Грин-Лейкс, ее толщина составляет 100 футов (около 30 метров). Количество расплавленного материала, необходимого для формирования обнаженного сегмента этой единственной дайки, могло бы заполнить озеро Дженни три раза. Другие дайки тоньше и не такие длинные: дайка на Мидл-Титон имеет толщину от 20 до 40 футов (от 6 до 12 метров), а дайка на Гранд-Титон — от 40 до 60 футов (от 12 до 18 метров).

Рисунок 27. Вид с воздуха на восточный склон горы Моран, показывающий великую черную дайку. Основная масса горы — слоистый гнейс и полосчатый гранитный гнейс. Белые линии — это дайки гранита и пегматита; светло-серый холм на вершине — это около 50 футов (около 15 метров) кембрийской осадочной породы (песчаник Флэтхед). Обратите внимание, что черная дайка пересекает дайки гранита и пегматита, но ее верхний край покрыт гораздо более молодым слоем песчаника. Ледник Фоллинг-Айс находится в левом центре; ледник Скиллет — в правом нижнем центре. Фото А. С. Поста, Вашингтонский университет, 19 августа 1963 года.

Рисунок 28. Великая черная дайка на восточном склоне горы Моран. Толщина дайки составляет около 150 футов (около 45 метров), а ее вертикальная протяженность на снимке — около 3000 футов (около 900 метров). Трещины в дайке, перпендикулярные ее стенкам, — это трещины, образовавшиеся при охлаждении и кристаллизации расплавленной породы. Ледник Фоллинг-Айс находится в центре. Фото Службы национальных парков, автор Х. Д. Паунолл.

Рисунок 29. Крупный план края черной дайки Мидл-Титон, обнаженной на северной стене каньона Гарнет близ западного конца тропы. Порода дайки (диабаз) находится справа; вмещающая порода (гнейс) — слева. Спичечный коробок показывает масштаб.

Черные дайки должны быть самыми молодыми из докембрийских единиц, потому что они пересекают все другие докембрийские породы. Дайки должны были быть внедрены до начала кембрийского осадконакопления, поскольку они не прорезают самые древние кембрийские пласты. Гнейс, прилегающий к дайке на горе Моран, содержит биотит, который был нагрет и изменен около 1,3 миллиарда лет назад, согласно профессору Джилетти. Считается, что изменение произошло при внедрении дайки; поэтому эта и подобные дайки в других местах хребта, вероятно, имеют возраст около 1,3 миллиарда лет.

Кварцит

Примерно в то же время, когда в хребте Титон происходило внедрение даек, в западной части Монтаны, в 200 милях к северо-западу от Национального парка Гранд-Титон, отложились многие тысячи футов осадочных пород, главным образом песчаника. Позднее песчаник подвергся перекристаллизации и цементации, превратившись в очень плотную твердую породу, называемую кварцитом. Подобный кварцит, возможно, являющийся частью того же отложения, сформировался к западу от северной оконечности хребта Титон, в районе, который сейчас называется прогибом реки Снейк (рис. 1).

Посетитель, который совершает пеший поход или разбивает лагерь где-либо на дне Джексон-Хоул, с удивлением обнаруживает тысячи и тысячи удивительно округлых твердых валунов кварцита. Он задается вопросом, откуда они взялись, поскольку нигде в прилегающих горах этот тип породы не выходит на поверхность. Ответ заключается в том, что кварциты были принесены с давно исчезнувшего поднятия (рис. 42 и 46), перенесены на восток мощными реками мимо северной оконечности хребта Титон, а затем отложены в виде обширного слоя гравия, который покрывал большую часть Джексон-Хоул от 60 до 80 миллионов лет назад. С тех пор эти практически неразрушимые валуны многократно перерабатывались потоками воды и льда, однако до сих пор сохраняют характеристики исходных древних отложений.

Взгляд в прошлое

До сих пор мы видели, что докембрийский фундамент, обнаженный в хребте Титон, содержит сложный комплекс пород различного происхождения и возраста. Прежде чем перейти к более молодым породам, обращение к нашей «линейке» может помочь правильно оценить докембрийские события.

За все докембрийское время, которое охватывает более 85 процентов истории Земли (31 из 36 дюймов нашей «линейки»), в хребте Титон датированы только два события: внедрение гранита и пегматита около 2,5 миллиарда лет назад и внедрение черных даек около 1,3 миллиарда лет назад. Эти даты отмечены жирными стрелками на шкале времени (рис. 30). Древние гнейсы и сланцы сформировались когда-то до 2,5 миллиарда лет назад и, вероятно, не старше 3,5 миллиарда лет — возраста самых древних пород, датированных где-либо в мире.

Завершение докембрия — конец начала

Более 700 миллионов лет прошло между внедрением черных даек и отложением первых палеозойских осадочных пород — это более длительный период времени, чем прошел с начала палеозойской эры. В течение этого огромного интервала докембрийские породы были подняты, подверглись эрозии и постепенно стерты до почти плоской равнины, возможно, несколько напоминающей обширные плоские области, в которых подобные докембрийские породы сейчас обнажены в центральной и восточной Канаде. В конце докембрийского времени, около 600 миллионов лет назад, равнина медленно опустилась, и место будущего хребта Титон исчезло под мелководными морями, которые периодически омывали его в течение следующих 500 миллионов лет. Именно к отложениям, сформировавшимся в этих морях, мы обратимся, чтобы прочитать следующую главу геологической истории хребта Титон.

Рисунок 30. Взгляд на «линейку». Геологическая шкала времени показывает положение основных событий, зафиксированных в докембрийских породах Титона.

ABSOLUTE TIME (Years ago) INCHES Beginning of the Paleozoic. First abundant fossils → 4 1 billion 8 Maximum age of black dikes → 10 Oldest known fossils 15 2 billion 16 Old granite and pegmatite 20 3 billion 24 Gneisses and schists formed sometime in this interval 20-27 Oldest dated rocks → 28 4 billion → 32 Minimum age of the earth 36

ПАЛЕОЗОЙСКАЯ ЭРА — ВРЕМЯ ДАВНО ИСЧЕЗНУВШИХ МОРЕЙ И РАЗВИТИЯ ЖИЗНИ

Палеозойская последовательность

К северу, западу и югу от самых высоких пиков Титона парящие шпили и острые как бритва гребни докембрийских пород уступают место округлым отрогам и более низким плоским вершинам, склоны которых окаймлены непрерывными серыми скалами, напоминающими крепостные стены какой-то древней и давно заброшенной крепости (рис. 31). Как упоминалось ранее, эти скалы представляют собой выступающие края слоев осадочных пород палеозойского возраста, которые накапливались в мелководных морях или вдоль их границ. В свое время эти слои образовывали толстое, неразрывное, почти горизонтальное покрывало поверх докембрийских пород фундамента, но последующее поднятие восточного края блока разлома Титон наклонило их на запад. Затем они были сорваны с самых высоких пиков.

Палеозойские и более молодые осадочные породы в регионе Титон подразделяются на формации, каждая из которых имеет свое название. Формация состоит из слоев горных пород, которые из-за своих схожих физических характеристик могут быть отличимы от перекрывающих и подстилающих слоев. Они должны быть достаточно мощными, чтобы их можно было отобразить на геологической карте. В таблице 2 перечислены различные палеозойские формации, присутствующие в Национальном парке Гранд-Титон и прилегающих районах, а также приведены их мощности и характеристики. Эти осадочные породы представляют особый интерес, поскольку они не только фиксируют важную главу геологической истории, но и содержат нефть и другие месторождения полезных ископаемых в других частях региона.

Палеозойские породы можно рассмотреть вблизи с вершины трамвая Teton Village (рис. 32) на южной границе парка. Менее доступное, но не менее впечатляющее обнажение палеозойских пород находится в бассейне Аляска, вдоль западной границы парка, где они сложены, как ровные слои в гигантском торте (рис. 33).

Бассейн Аляска — место выдающейся летописи горных пород и окаменелостей

Слои в бассейне Аляска с необычайной ясностью фиксируют начальные главы хроники морей, которые наступали и отступали через место будущего хребта Титон в течение большей части палеозойской эры. В различных слоях горных пород записаны истории медленного продвижения и отступления древних береговых линий, штормовых волн, разбивающихся о давно исчезнувшие пляжи, и медленной и сложной эволюции мириад морских существ, населявших эти беспокойные воды.

Рисунок 31. Палеозойские породы на западном склоне хребта Титон, вид с воздуха под углом на запад. Зубчатые пики на переднем плане (гора Бак в центре слева, гора Уистер, вершина которой очерчена снежным пятном, справа) сложены докембрийскими породами. Полосатые скалы на заднем плане — это осадочные породы. Бассейн Аляска находится вверху справа. Бассейн Титон, широкая, активно возделываемая долина в восточном Айдахо, находится вверху. Фото А. С. Поста, Вашингтонский университет, 1963 г.

Тщательное изучение окаменелостей позволяет нам определить возраст каждой формации (таблица 3). Еще более показательно то, что сами окаменелости являются осязаемым свидетельством упорядоченного парада жизни, который проходил по ландшафту Титона в течение более 250 миллионов лет. Здесь представлена летопись экспериментов природы с жизнью: триумфы, неудачи, причудливое, прекрасное.

Таблица 2. Палеозойские осадочные породы, обнаженные в регионе Титон.

Age Formation Thickness (feet) Description Where exposed Permian Phosphoria Formation 150-250 Dolomite, gray, cherty, sandy, black shale and phosphate beds; marine. North and west flanks of Teton Range, north flank of Gros Ventre Mountains, southern Jackson Hole. Pennsylvanian Tensleep and Amsden Formations 600-1,500 Tensleep Sandstone, light-gray, hard, underlain by Amsden Formation, a domolite and red shale with a basal red sandstone; marine. North and west flanks of Teton Range, north flank of Gros Ventre Mountains, southern Jackson Hole. Mississippian Madison Limestone 1,000-1,200 Limestone, blue-gray, hard, fossiliferous; thin red shale in places near top; marine. North and west flanks of Teton Range, north flank of Gros Ventre Mountains, southern Jackson Hole. Devonian Darby Formation 200-500 Dolomite, dark-gray to brown, fetid, hard, and brown, black, and yellow shale; marine. North and west flanks of Teton Range, north flank of Gros Ventre Mountains, southern Jackson Hole. Ordovician Bighorn Dolomite 300-500 Dolomite, light-gray, siliceous, very hard; white dense very fine-grained dolomite at top; marine. North and west flanks of Teton Range, north and west flanks of Gros Ventre Mountains, southern Jackson Hole. Cambrian Gallatin Limestone 180-300 Limestone, blue gray, hard, thin-bedded; marine. North and west flanks of Teton Range and Gros Ventre Mountains. Gros Ventre Formation 600-800 Shale, green, flaky, with Death Canyon Limestone Member composed of about 300 feet of hard cliff-forming limestone in middle; marine. North and west flanks of Teton Range and Gros Ventre Mountains. Flathead Sandstone 175-200 Sandstone, reddish-brown, very hard, brittle; partly marine. North and west flanks of Teton Range and Gros Ventre Mountains.

Регулярность и параллельность слоев в хорошо обнаженных разрезах, таких как разрез в бассейне Аляска, позволяют предположить, что все эти породы отлагались в единой непрерывной последовательности. Однако окаменелости и региональное распределение единиц горных пород показывают, что это не совсем так. Неполный характер этой летописи становится очевидным, если мы нанесем возраст различных формаций на абсолютную геологическую шкалу времени (рис. 34). Промежуток времени от начала кембрийского периода до конца миссисипского периода составляет около 285 миллионов лет. Слои в бассейне Аляска являются летописью примерно 120 миллионов лет. Более половины страниц в геологической истории отсутствуют, хотя по сравнению с большинством других областей книга в целом удивительно полна! В течение этих незафиксированных интервалов времени в районе хребта Титон либо не отлагались осадки, либо, если они отлагались, они были удалены в результате эрозии.

Рисунок 32. Палеозойские морские осадочные породы вблизи южной границы Национального парка Гранд-Титон. Вид на юг с вершины трамвая Teton Village. Фото Службы национальных парков У. Э. Диллея и Р. А. Мебейна.

Madison Limestone Darby Formation Bighorn Dolomite Gallatin Limestone Наступление и отступление кембрийских морей: пример

Первое вторжение и отступление палеозойского моря схематично показаны на рисунке 35. В начале кембрийского времени мелководный морской путь, называемый Кордильерским прогибом, простирался от южной Калифорнии на северо-восток через Неваду в Юту и Айдахо (рис. 35А). Обширная, слегка холмистая равнина на докембрийских породах к востоку дренировалась медленными реками, текущими на запад, которые несли песок и ил в море. Медленное опускание суши привело к тому, что море постепенно распространилось на восток. Песок накапливался вдоль пляжей точно так же, как и сегодня. По мере того как море продвигалось еще дальше на восток, ил отлагался на уже погруженном в воду пляжном песке. В районе Титона самое древнее песчаное отложение называется песчаником Флэтхед (рис. 36).

Ил, отложившийся поверх песчаника Флэтхед по мере продвижения береговой линии на восток через район Титона, теперь называется сланцевым членом Уолси формации Грос-Вентр. Некоторые сланцы демонстрируют узоры трещин, которые образовались, когда накапливающийся ил кратковременно подвергался воздействию воздуха вдоль приливных отмелей. Маленькие животные с фосфатными раковинами, называемые брахиоподами, населяли эти пустынные приливные отмели (рис. 37А и 37В), но, насколько известно, на суше ничего не жило. Многие сланцевые пласты отмечены слабыми следами и ходами червеобразных существ, а некоторые содержат остатки крошечных, очень сложно устроенных существ с головой, глазами, сегментированным телом и хвостом. Они известны как трилобиты (рис. 37С и 37D). Потомки их жили в различных морях, которые пересекали место спящего хребта Титон в течение следующих 250 миллионов лет.

Рисунок 33. Вид на юго-запад через бассейн Аляска, показывающий наклонные слои палеозойских осадочных пород на западном склоне хребта Титон. Фото Службы национальных парков.

Mount Meek Madison Limestone Bighorn Dolomite Death Canyon Limestone Member Flathead Sandstone Precambrian Rock По мере того как береговая линия двигалась на восток, известняковый член Дес-Каньон формации Грос-Вентр (рис. 33) отлагался в чистой воде дальше от берега. После этого море на короткое время отступило на запад. В мелководной мутной воде, образовавшейся в результате этого отступления, отложился сланцевый член Парк формации Грос-Вентр. Местами на морском дне процветали подводные «луга» водорослей, которые создавали обширные рифы (рис. 38А). Время от времени на мелководные участки обрушивались сильные штормовые волны, которые отрывали пластинчатые фрагменты недавно затвердевшего известняка и уносили их в близлежащие каналы, где они погребались и цементировались в тонкие пласты перемешанных фрагментов (рис. 38В), называемые «ребровым» конгломератом. Они широко распространены в сланцах и в перекрывающих и подстилающих известняках.

Таблица 3. Формации, обнаженные в бассейне Аляска.

AGE (Numbers show age in millions of years) FORMATION (Thickness) ROCKS AND FOSSILS (310) MISSISSIPPIAN MADISON LIMESTONE (Total about 1,100 feet, but only lower 300 feet preserved in this section) Uniform thin beds of blue-gray limestone and sparse very thin layers of shale. Brachiopods, corals, and other fossils abundant. (345) LATE AND MIDDLE DEVONIAN DARBY FORMATION (About 350 feet) Thin beds of gray and buff dolomite interbedded with layers of gray, yellow, and black shale. A few fossil brachiopods, corals, and bryozoans. (390) (425) LATE AND MIDDLE ORDOVICIAN BIGHORN DOLOMITE (About 450 feet; Leigh Dolomite Member about 40 feet thick at top) Thick to very thin beds of blue-gray or brown dolomite, white on weathered surfaces. A few broken fossil brachiopods, bryozoans, and horn corals. Thin beds of white fine-grained dolomite at top are the Leigh Member. (440) (500) LATE CAMBRIAN GALLATIN LIMESTONE (180 feet) Blue-gray limestone mottled with irregular rusty or yellow patches. Trilobites and brachiopods. (530) MIDDLE CAMBRIAN GROS VENTRE FORMATION PARK SHALE MEMBER (220 feet) Gray-green shale containing beds of platy limestone conglomerate. Trilobites, brachiopods, and fossil algal heads. DEATH CANYON LIMESTONE MEMBER (285 feet) Two thick beds of dark-blue-gray limestone separated by 15 to 20 feet of shale that locally contains abundant fossil brachiopods and trilobites. WOLSEY SHALE MEMBER (100 feet) Soft greenish-gray shale containing beds of purple and green sandstone near base. A few fossil brachiopods. FLATHEAD LIMESTONE (175 feet) Brown, maroon, and white sandstone, locally containing many rounded pebbles of quartz and feldspar. Some beds of green shale at top. (570) PRECAMBRIAN Granite, gneiss, and pegmatite.

Рисунок 34. Абсолютный возраст формаций в бассейне Аляска. Заштрихованные части шкалы показывают интервалы, для которых нет летописи.

STRATIGRAPHIC SCALE ABSOLUTE TIME (Years ago) ENLARGED PIECE OF YARDSTICK SHOWN ON FIGURE 19 2 PALEZOIC PENNSYLVANIAN ? 300 million MISSISSIPPIAN MADISON DEVONIAN DARBY 3 400 million SILURIAN ORDOVICIAN BIGHORN 500 million 4 CAMBRIAN GALLATIN GROS VENTRE FLATHEAD 600 million PRECAMBRIAN 5

Рисунок 35. Первые вторжения палеозойского моря.

А. В раннекембрийское время рукав Тихого океана занимал глубокий прогиб в Айдахо, Неваде и части Юты. Суша к востоку представляла собой широкую, слегка холмистую равнину из докембрийских пород, дренируемую медленными потоками, текущими на запад. Место хребта Титон было частью этой равнины. Медленное опускание суши привело к тому, что море переместилось на восток в течение среднекембрийского времени, затопив докембрийскую равнину.

В. К позднекембрийскому времени море затопило всю Монтану и большую часть Вайоминга. Песчаник Флэтхед и формация Грос-Вентр отлагались по мере продвижения моря. Известняк Галлатин отлагался, когда береговая линия находилась примерно в положении, показанном на этом рисунке.

С. В раннеордовикское время поднятие суши вызвало отступление моря обратно в прогиб, обнажив кембрийские отложения для эрозии. Кембрийские отложения были частично сорваны с некоторых областей. Доломит Бигхорн отложился во время следующего наступления моря в средне- и позднеордовикское время.

Рисунок 36. Конгломератовый базальный слой песчаника Флэтхед и подстилающий докембрийский гранитный гнейс; контакт обозначен темной горизонтальной линией примерно в 1 футе под молотком. Этот контакт — все, что осталось, чтобы отметить 2-миллиардный разрыв в летописи горных пород истории Земли. Местонахождение находится на гребне хребта Титон в 1 миле к северо-западу от озера Солитюд.

Береговая линия снова поползла на восток, моря очистились, и отложился известняк Галлатин. Галлатин, как и известняковый член Дес-Каньон, отлагался по большей части в тихой, чистой воде, вероятно, на глубинах от 100 до 200 футов. Однако несколько пластов «ребрового» конгломерата указывают на возникновение спорадических штормов. В это время море покрывало весь Айдахо и Монтану и большую часть Вайоминга (рис. 35В) и простиралось на восток через Дакоты, соединяясь с мелководными морями, которые покрывали восточную часть Соединенных Штатов. Вскоре после того, как была достигнута эта максимальная стадия, медленное поднятие вызвало постепенное отступление моря на запад. Место хребта Титон поднялось над волнами, где, насколько сейчас известно, оно могло подвергаться эрозии в течение почти 70 миллионов лет (рис. 35С).

Приведенная выше историческая сводка геологических событий в кембрийское время зафиксирована в кембрийских формациях. Это пример реконструкций, основанных на летописи осадочных пород, которые были сделаны для палеозойских систем в этой области.

Рисунок 37. Кембрийские окаменелости в Национальном парке Гранд-Титон.

А-В. Брахиоподы с фосфатными раковинами, самые древние окаменелости, найденные в парке. Фактическая ширина образцов составляет около ¼ дюйма.

С-D. Трилобиты. Ширина С составляет ¼ дюйма, D — ½ дюйма. Фото Службы национальных парков У. Э. Диллея и Р. А. Мебейна.

А.

В.

С.

D.

Более молодые палеозойские формации

Формации остальных палеозойских систем также представляют интерес из-за того, как они отличаются от уже описанных.

Рисунок 38. Отличительные особенности кембрийских пород.

А. Головки водорослей в сланцевом члене Парк формации Грос-Вентр. Эти известковые холмики были построены водорослями, растущими в мелководном море в кембрийское время. Сейчас они обнажены на водоразделе между ручьями Норт-Ли и Саут-Ли, почти в 2 милях над уровнем моря!

В. Пласт «ребрового» конгломерата в известняке Галлатин. Угловатые пластины затвердевшего известкового ила были оторваны со дна моря штормовыми волнами, снесены в углубления, а затем погребены в известковом иле. Эти фрагменты, видимые в поперечном сечении, создают странный узор на породе. Тонкие известняковые пласты внизу не нарушены. Фото Службы национальных парков У. Э. Диллея.

Доломит Бигхорн ордовикского возраста образует зубчатые твердые массивные светло-серые до белых скалы высотой от 100 до 200 футов (рис. 32 и 33). Доломит — это карбонат кальция-магния, но исходным осадком, вероятно, был ил карбоната кальция, который был изменен богатой магнием морской водой вскоре после отложения. Кораллы и другие морские животные были в изобилии в чистых теплых морях в это время.

Доломит в формации Дарби девонского возраста сильно отличается от доломита Бигхорн; доломит в Дарби темно-коричневый до почти черного, имеет маслянистый запах и содержит слои черного, розового и желтого аргиллита и тонкого песчаника. Морское дно во время отложения этих пород было гнилостным, и часто вода была мутной. Обильные фрагменты окаменелостей указывают на то, что рыбы были обычны впервые. Обнажения формации Дарби узнаваемы по их характерным тускло-желтым тонкослоистым склонам между выступающими серыми массивными скалами формаций внизу и вверху.

Известняк Мэдисон миссисипского возраста имеет мощность 1000 футов и обнажается в эффектных вертикальных скалах вдоль каньонов в северной, западной и южной частях Титона. Он известен обилием остатков прекрасно сохранившихся морских организмов (рис. 39). Окаменелости и относительно чистый сине-серый известняк, в который они заключены, указывают на отложение в теплых спокойных морях. Красивая Ледяная пещера на западной стороне Титона и все другие крупные пещеры в регионе были растворены в этой породе подземными водами.

Пенсильванская система представлена формацией Амсден и песчаником Тенслип. Скалы песчаника Тенслип можно увидеть вдоль реки Грос-Вентр на восточной окраине парка. Амсден, под Тенслипом, состоит из красных и зеленых сланцев, песчаника и тонкого известняка. Сланцы особенно слабые и скользкие, когда подвергаются выветриванию и насыщаются водой. Это те слои, которые составляют плоскость скольжения оползня Лоуэр-Грос-Вентр (рис. 5) к востоку от парка.

Формация Фосфория и ее эквиваленты пермского возраста не похожи ни на какие другие палеозойские породы из-за их необычайного содержания редких элементов. Формация состоит из песчанистого доломита, широко распространенных черных фосфатных пластов и черного сланца, который необычайно богат не только фосфором, но и ванадием, ураном, хромом, цинком, селеном, молибденом, кобальтом и серебром. Формация широко разрабатывается в близлежащих частях Айдахо и в Вайоминге для производства фосфатных удобрений, химического элемента фосфора и некоторых металлов, которые можно получить из пород в качестве побочных продуктов. Эти элементы и соединения не везде сконцентрированы настолько, чтобы представлять экономический интерес, но их долларовая стоимость в региональном смысле сопоставима с некоторыми из величайших месторождений полезных ископаемых в мире.

Рисунок 39. Взгляд на морское дно во время отложения известняка Мэдисон 330 миллионов лет назад, показывающий остатки брахиопод, кораллов и других форм жизни, населявших мелководную теплую воду.

А. Плита, в которой окаменелости несколько разбиты и разбросаны. Масштаб немного уменьшен. Фото Службы национальных парков У. Э. Диллея и Р. А. Мебейна.

В. Плита, в которой окаменелости удивительно полны. Серебряный доллар дает масштаб. Образец находится в Геологическом музее Вайомингского университета.

МЕЗОЗОЙ — ЭРА ПЕРЕХОДА

Мезозойская эра в регионе Титон была временем чередующихся морских, переходных и континентальных сред. Более того, высокодиверсифицированные формы жизни, от морских моллюсков до огромных наземных динозавров, подтверждают и подкрепляют историю горных пород. Живые существа также находились в переходном состоянии, ибо по мере изменения среды многие формы перемещались из моря на сушу, чтобы выжить. Это было время, когда отлагались некоторые из самых эффектно окрашенных слоев горных пород региона.

Красочные первые мезозойские слои

Ярко-красные мягкие триасовые породы мощностью более 1000 футов, известные как формация Чагуотер, составляют большую часть базальной части мезозойской последовательности (таблица 4). Они образуют красочные холмы к востоку и югу от парка. Красный цвет вызван небольшим количеством оксида железа. Трещины усыхания и присутствие окаменелых рептилий и амфибий указывают на отложение в условиях приливной отмели, при этом море находилось в нескольких милях к юго-западу от Джексон-Хоул. Присутствуют несколько пластов белого гипса (сульфата кальция); они, по-видимому, отложились во время испарения мелководных водоемов соленой воды, отрезанных от открытого моря.

По мере того как триасовый период уступал место юрскому, лососево-красный эоловый песок (песчаник Наггет) распространился по более старым красным пластам и в свою очередь был погребен тонкими красными сланцами и мощными гипсовыми отложениями формации Гипсум-Спринг. Затем с Аляски и распространяясь по большей части Вайоминга, пришло море Сандэнс, теплое, мутное, мелководное водоем, которое кишело морскими моллюсками. В нем отложилось более 500 футов сильно окаменелых мягких серых сланцев и тонких известняков и песчаников. Море отступило, и формации Моррисон и Кловерли (юрский и нижнемеловой периоды) отложились на низменных тропических влажных поймах. Эти породы красочны, состоя из красных, розовых, пурпурных и зеленых глинистых пород и аргиллитов, образующих бедленды, и желтых до палевых песчаников. Растительность была обильной, а большие и маленькие динозавры бродили по сельской местности или населяли болота.

Таблица 4. Мезозойские осадочные породы, обнаженные в регионе Титон.

Age Formation Thickness (feet) Description Where exposed CRETACEOUS Harebell Formation 0-5,000 Sandstone, olive drab, silty, drab siltstone, and dark-gray shale; thick beds of quartzite pebble conglomerate in upper part. Eastern and northeastern parts of Jackson Hole. Meeteetse Formation 0-700 Sandstone, gray to chalky white, blue-green to gray siltstone, thin coal, and green to yellow bentonite. Spread Creek area. Mesaverde Formation 0-1,000 Sandstone, white, massive, soft, thin gray shale, sparse coal. Eastern Jackson Hole. Unnamed sequence of lenticular sandstone, shale, and coal. 3,500± Sandstone and shale, gray to brown; abundant coal in lower 2,000 feet. Eastern Jackson Hole and eastern margin of the park. Bacon Ridge Sandstone 900-1,200 Sandstone, light gray, massive, marine, gray shale, many coal beds. Eastern Jackson Hole and eastern margin of the park. Cody Shale 1,300-2,200 Shale, gray, soft; thin green sandstone, some bentonite; marine. Eastern and northern parts of Jackson Hole. Frontier Formation 1,000 Sandstone, gray, and black to gray shale, marine; many persistent white bentonite beds in lower part. Eastern and northern parts and south-western margin of Jackson Hole. Mowry Shale 700 Shale, silvery-gray, hard, siliceous, with many fish scales; thin bentonite beds; marine. Gros Ventre River Valley, northern margin of the park, and southern part of Jackson Hole. Thermopolis Shale 150-200 Shale, black, soft, fissile, with persistent sandstone at top; marine. Gros Ventre River Valley, northern margin of the park, and southern part of Jackson Hole. Cloverly and Morrison(?) Formations 650 Sandstone, light gray, sparkly, rusty near top, underlain by variegated soft claystone; basal part is silty dully-variegated sandstone and claystone. North end of Teton Range and Gros Ventre River Valley. JURASSIC Sundance Formation 500-700 Sandstone, green, underlain by soft gray shale and thin highly fossiliferous limestones; marine. North end of Teton Range, Blacktail Butte, Gros Ventre River Valley. Gypsum Spring Formation 75-100 Gypsum, white, interbedded with red shale and gray dolomite; partly marine. North end of Teton Range, Blacktail Butte, Gros Ventre River Valley. Nugget Sandstone 0-350 Sandstone, salmon-red, hard. North flank of Gros Ventre Mountains, southern Jackson Hole. TRIASSIC Chugwater Formation 1,000-1,500 Siltstone and shale, red, thin-bedded; one thin marine limestone in upper third. North flank of Gros Ventre Mountains, north end of Teton Range, southernmost Jackson Hole. Dinwoody Formation 200-400 Siltstone, brown, hard, thin-bedded; marine. North flank of Gros Ventre Mountains, north end of Teton Range, southernmost Jackson Hole.