Тусклые меловые слои
Самым молодым подразделением мезозойской эры является меловой период. Ближе к началу этого периода продолжали отлагаться ярко окрашенные породы. Затем регион Титон, как и большая часть Вайоминга, был частично, а временами и полностью, затоплен мелководными мутными морями. В результате ярко пестрые слои были покрыты 10 000 футов в основном тускло окрашенного песка, ила и глины, содержащих некоторые угольные пласты, слои вулканического пепла и небольшое количество гравия.
Меловое море окончательно отступило на восток из региона Титон около 85 миллионов лет назад, после отложения песчаника Бэкон-Ридж (рис. 40). По мере его отступления вдоль морского побережья развивались обширные угольные болота. Летопись этих болот сохранилась в угольных пластах мощностью от 5 до 10 футов в верхнемеловых отложениях. Угольные пласты теперь видны в заброшенных шахтах вдоль восточной окраины парка. Уголь образуется из уплотненных растительных остатков; около 5 футов этого материала требуется для формирования 1 дюйма угля. Таким образом, пышная растительность должна была процветать в течение длительных периодов времени, вероятно, в жарком влажном климате, подобном тому, который сейчас преобладает в Эверглейдс во Флориде.
Спорадически в течение мелового периода мелкозернистый пепел выбрасывался из вулканов на западе и северо-западе и отлагался в тихой мелководной воде. Впоследствии пепел был изменен в тип глины, называемый бентонитом, который используется в литейной промышленности и в буровых растворах для нефтяных скважин. В Джексон-Хоул лоси и олени лижут обнажения бентонита, чтобы получить горькую соль, и, там, где пласты насыщены водой, любят «топать» по ним. Бентонит набухает при намокании и вызывает множество оползней вдоль подъездных дорог в Джексон-Хоул (рис. 17).
Меловые породы в регионе Титон являются частью огромного сужающегося к востоку клина, который здесь имеет мощность почти 2 мили. Большая часть обломочного материала была получена из медленно поднимающихся гор на западе.
Меловые осадочные породы представляют гораздо больший интерес, чем просто научный; они содержат месторождения полезных ископаемых, важные для экономики Вайоминга и страны. Вайоминг лидирует среди штатов по добыче бентонита, весь он добывается из меловых пород. Эти слои дали гораздо больше нефти и газа, чем любая другая геологическая система в штате, и добыча широко распространена географически. Они также содержат огромные запасы угля, некоторые в пластах мощностью от 50 до 100 футов. Одни только энергетические ресурсы мелового периода в Вайоминге делают его бесценным для нашего индустриального общества.
Рисунок 40. «Линейка» и море. Заштрихованная часть «линейки» показывает 500-миллионный интервал, в течение которого палеозойские и мезозойские моря периодически проносились через место будущего хребта Титон. Когда они окончательно отступили около 85 миллионов лет назад, осталось чуть более 5/8 дюйма «линейки».
ABSOLUTE TIME (Millions of years ago) INCHES {submerged} 85-585 ⅝-4⅝ CENOZOIC 0-80 0-½ MESOZOIC 80-180 ½-⅞ PALEOZOIC 180-570 ⅞-4⅞ PRECAMBRIAN 570- 4⅞-
По мере приближения конца мелового периода, чуть более 80 миллионов лет назад, плоский монотонный ландшафт (рис. 41), который преобладал в течение большей части позднемелового времени, почти не давал намека на то, что сцена подготовлена для одной из самых захватывающих и важных глав в геологической истории Северной Америки.
Рождение Скалистых гор
Эпизод горообразования, который привел к формированию прародительских Скалистых гор, давно известен как Ларамийская революция. К западу и юго-западу от Вайоминга горы уже сформировались, более старые — так далеко, как Невада, и так давно, как юрский период, более молодые — поднимались постепенно все дальше на восток, подобно гигантским волнам, движущимся к побережью. Первое движение земной коры в районе Титона началось в самом конце мелового периода, когда в приблизительной области нынешнего хребта Титон и гор Грос-Вентр развился широкий низкий свод, вытянутый на северо-запад. Однако это поднятие не имело никакого сходства с Титонами, какими мы их знаем сегодня, поскольку нынешний хребет сформировался 70 миллионов лет спустя.
Рисунок 41. Регион Национального парка Гранд-Титон чуть более 80 миллионов лет назад, непосредственно перед началом Ларамийской революции. Последнее меловое море все еще задерживалось в центральном Вайоминге.
Одним из доказательств (есть и другие) первого Ларамийского горообразования к западу от Титона является огромное отложение обломков кварцитовых валунов (объемом в несколько сотен кубических миль), полученных из поднятия Тарги (рис. 42). Нигде поднятие сейчас не обнажено, но по размеру, составу и распределению фрагментов горных пород, которые произошли из него, мы знаем, что оно находилось к северу и западу от северной оконечности нынешнего хребта Титон. Мощные потоки несли валуны, песок и глину на восток и юго-восток через место будущего Джексон-Хоул и отлагали их в формации Хэрбелл (таблица 4). Вперемешку с этим осадком были крошечные чешуйки золота и небольшое количество ртути. Мелкозернистые обломки переносились еще дальше на восток и юго-восток в два огромных прогиба осадконакопления в центральном и южном Вайоминге. Большая часть крупных фрагментов горных пород была получена из докембрийских и, возможно, нижнепалеозойских кварцитов. Это означает, что по крайней мере 15 000 футов перекрывающих палеозойских и мезозойских слоев должны были быть сначала сорваны с поднятия Тарги, прежде чем кварциты были обнажены для эрозии.
Рисунок 42. Регион Титон в конце мелового периода около 65 миллионов лет назад. Прародительское поднятие Титон-Грос-Вентр поднялось, и был хорошо установлен заметный юго-восточный дренаж от поднятия Тарги. См. рисунок 41 для границ штатов и карты местоположения.
Остатки четвероногих рогатых цератопсовых динозавров, возможно, трицератопсов (рис. 43), отражающие последний демографический взрыв этих рептилий, были найдены в галечном песчанике формации Хэрбелл в дорожных выемках на дороге перевала Тогвоти в 8 милях к востоку от парка.
Рисунок 43. Трицератопс, рогатый динозавр того типа, который населял Джексон-Хоул около 65 миллионов лет назад. Эскиз С. Х. Найта.
Ближе к концу мелового периода широкие пологие поднятия также начали проявляться на местах будущих горных хребтов во многих частях Вайоминга. Прародительский свод Титон-Грос-Вентр продолжал расти. Связанной с ним и параллельной ему была серия резких крутосклонных вытянутых северо-западных складок (антиклиналей). Одну из них можно увидеть там, где она пересекает шоссе у кемпинга Лава-Крик недалеко от восточной окраины Национального парка Гранд-Титон.
Во время этих эпизодов горообразования, эрозии и осадконакопления динозавры вымерли по всему миру. «Эра млекопитающих» была готова начаться.
ТРЕТИЧНЫЙ ПЕРИОД — ВРЕМЯ МЛЕКОПИТАЮЩИХ, ГОР, ОЗЕР И ВУЛКАНОВ
Рисунок 44. Последний дюйм «линейки», увеличенный для показа подразделений кайнозойской эры.
STRATIGRAPHIC SCALE THE LAST INCH OF THE YARDSTICK ABSOLUTE TIME (million years ago) CENOZOIC QUATERNARY Recent and Pleistocene 0 0 TERTIARY Pliocene 0 0 Miocene ⅛ 12 Oligocene ¼ 25 Eocene ⅜ 40 Paleocene ⁷/₁₆ 55 MESOZOIC CRETACEOUS ½ 65
Кайнозой (таблица 1), последняя и самая короткая из геологических эр, включает третичный и четвертичный периоды. Она началась около 65 миллионов лет назад и представлена только последним полудюймом нашей воображаемой «линейки» времени (рис. 19). Тем не менее, это эра, в течение которой Титоны поднялись в своей нынешней форме, а ландшафт был высечен в панораму красоты, которую мы видим сейчас. Чтобы показать многие третичные и четвертичные события в регионе Титон, необходимо значительно увеличить последнюю часть «линейки» (рис. 44). Есть две причины необычайно ясной и полной летописи. Во-первых, регион Титон был относительно активной частью земной коры, характеризующейся многими опущенными блоками. Количество событий велико, и их летописи сохранились в осадках, захваченных в опускающихся бассейнах. Во-вторых, геологически недавнее прошлое гораздо легче увидеть, чем гораздо более тусклое, далекое прошлое; породы, которые фиксируют более поздние события, свежее, менее изменены, более полны и легче интерпретируются, чем те, которые рассказывают нам о более старых событиях.
Таблица 5. Кайнозойские осадочные породы и рыхлые отложения в регионе Титон.
Age Formation Thickness (feet) Description Where exposed QUATERNARY Recent Modern stream, landslide, glacial and talus deposits 0-200± Sand, gravel, and silt along present streams; jumbled broken rock in landslides and on talus slopes; debris around existing glaciers. Floor of Jackson Hole and in canyons and on mountainsides throughout the region. Pleistocene Glacial deposits and loess 0-200± Gravel, sand, silt, and glacial debris. Floor of Jackson Hole. Unnamed upper lake sequence 0-500 Shale, brown-gray, sandstone, and conglomerate. Gros Ventre River Valley. Unnamed lower lake sequence 0-200 Shale, siltstone, and sandstone, gray, green, and red. National Elk Refuge. ? Pleistocene or Pliocene Bivouac Formation 0-1,000 Conglomerate, with purplish-gray welded tuff in upper part. Signal Mountain and West Gros Ventre Butte. TERTIARY Pliocene Teewinot Formation 0-6,000 Limestone, tuff, and claystone, white, soft. National Elk Refuge, Blacktail Butte, and eastern margin of Antelope Flat. Camp Davis Formation 0-5,500 Conglomerate, red and gray, with white tuff, diatomite, and red and white claystone. Southernmost tip of Jackson Hole. Miocene Colter Formation 0-7,000 Volcanic conglomerate, tuff, and sandstone, white to green-brown, with locally-derived basalt and andesite rock fragments. Pilgrim and Ditch Creeks, and north end of Teton Range. Oligocene Wiggins Formation 0-3,000 Volcanic conglomerate, gray to brown, with white tuff layers. Eastern margin of Jackson Hole. Eocene Unnamed upper and middle Eocene sequence 0-1,000 Tuff, conglomerate, sandstone, and claystone, green, underlain by variegated claystone and quartzite pebble conglomerate. Eastern margin of Jackson Hole. Wind River and Indian Meadows Formations 2,000-3,000 Claystone and sandstone, variegated, and locally-derived conglomerate; persistent coal and gray shale zone in middle. Eastern margin of Jackson Hole. Paleocene Unnamed greenish-gray and brown sandstone and claystone sequence 1,000-2,000 Sandstone and claystone, greenish-gray and brown, intertonguing at base with quartzite pebble conglomerate. Eastern margin of Jackson Hole. Pinyon Conglomerate 500-5,000 Conglomerate, brown, chiefly of rounded quartzite; coal and claystone locally at base. Eastern part of Jackson Hole, Mt. Leidy and Pinyon Peak Highlands, and north end of Teton Range.
Рисунок 45. Конгломерат Пиньон палеоценового возраста вдоль северо-западной окраины хребта Титон.
В течение ранней части третичного периода горообразование и опускание бассейнов были доминирующими типами движения земной коры. Моря отступили на юг вниз по долине Миссисипи и больше никогда не вторгались в район Титона. Среды на недавно поднятой суше были разнообразными и благоприятными для развития новых форм растений и животных.
Поднятие и погребение гор
Огромная секция третичных осадочных пород в районе Джексон-Хоул (таблица 5) является одной из самых впечатляющих в Северной Америке. Если бы были сложены максимальные мощности всех формаций, они составили бы более 6 миль, но нигде такое количество породы не накапливалось в единой неразрывной последовательности. Ни один другой регион в Соединенных Штатах не содержит более мощной или более полной неморской третичной летописи; во многих областях ее мало или нет совсем. Накопление в Джексон-Хоул отражает активные поднятия близлежащих гор, которые поставляли обильные обломки горных пород, одновременное опускание близлежащих бассейнов, в которых могли сохраняться осадки, и близость к великой вулканической области Йеллоустоун-Абсарока, одному из самых активных континентальных вулканических полей в Соединенных Штатах. Объем и состав третичных слоев, следовательно, являются ясным свидетельством нестабильности коры и подкоровых слоев.
Рисунок 46. Регион Титон около конца отложения палеоценовых пород, чуть менее 60 миллионов лет назад. Прародительское поднятие Титон-Грос-Вентр сформировало частичный барьер между бассейнами осадконакопления Джексон-Хоул и Грин-Ривер; основные дренажи от поднятия Тарги распространили огромный слой гравия на 100 миль на восток. См. рисунок 41 для границ штатов и карты местоположения.
Многие мощные слои конгломерата являются свидетельством быстрой эрозии близлежащих высокогорий. Конгломерат Пиньон (рис. 45), например, содержит зоны мощностью до 2500 футов удивительно хорошо окатанных гальки, гравия и валунов, главным образом из кварцита, идентичного тому, что находится в подстилающей формации Хэрбелл, и полученного из того же источника — поднятия Тарги. Как и Хэрбелл, матрица содержит небольшие количества золота и ртути. Фрагменты горных пород увеличиваются в размере к северо-западу в сторону области источника (рис. 46), и большинство из них демонстрируют следы ударов, свидетельство свирепого дробления, которое происходило во время транспортировки мощными, быстрыми реками и крутыми градиентами.
Рисунок 47. Регион Титон в период кульминации Ларамийской складчатости, от 50 до 55 миллионов лет назад. См. рисунок 41 для ознакомления с границами штатов и картой расположения.
Конгломераты, такие как формация Пиньон, — не единственный ключ к определению времени горообразования. Другой тип доказательств — разломы — продемонстрирован на рисунке 16. Самые молодые горные породы, разрезанные разломом, всегда старше самого разлома. Многие разломы и породы по обе стороны от них перекрыты более молодыми неповрежденными отложениями. Следовательно, они должны были отложиться уже после того, как движение по разлому прекратилось. Датируя как породы, затронутые разломом, так и перекрывающие их неповрежденные отложения, можно определить временной интервал активности разлома.
Наблюдения такого рода в западном Вайоминге указывают на то, что Ларамийская складчатость достигла кульминации в раннем эоцене, 50–55 миллионов лет назад. Горные поднятия, сформировавшиеся в этот период, обычно ограничивались с одной стороны либо обратными, либо надвиговыми разломами (рис. 16B и 16C), а промежуточные блоки прогибались, образуя крупные и очень глубокие бассейны. Амплитуда перемещения горных блоков относительно бассейнов варьировалась от десятков миль в хребтах Снейк-Ривер, Солт-Ривер, Вайоминг и Хобак, расположенных непосредственно к югу от Титонов, до менее чем 5 миль на восточной окраине Джексон-Хоул (западный склон хребта Уошаки, показанный на рисунке 1). Древнее поднятие Титон-Грос-Вентр продолжало расти, но оставалось одним из наименее заметных горных хребтов в регионе (рис. 47).
Разлом Бак-Маунтин — крупный обратный разлом, расположенный к западу от высочайших пиков Титона (см. геологическую карту и поперечный разрез), — сформировался либо в это время, либо в ходе более позднего эпизода тектонических движений, затронувших также юго-западную окраину гор Грос-Вентр. Разлом Бак-Маунтин имеет особое значение, поскольку он поднял сегмент докембрийских пород на несколько тысяч футов. Позднее, когда весь хребет в его нынешнем виде был поднят в результате движений вдоль разлома Титон, твердые породы фундамента в этом ранее поднятом сегменте продолжали возвышаться над породами в соседних частях хребта. Все основные пики Титонов вырезаны в этом дважды поднятом блоке.
Ярко окрашенные песчаники, аргиллиты и глинистые сланцы формаций Индиан-Медоуз и Уинд-Ривер (нижний эоцен) в восточной части Джексон-Хоул образовались из пестроцветных триасовых, юрских и нижнемеловых пород, обнажающихся на склонах соседних гор. Ископаемые остатки в этих эоценовых формациях показывают, что поднятиям потребовалось менее 10 миллионов лет, чтобы подвергнуться глубокой эрозии и частично погребению под собственными обломками.
Ларамийская складчатость в районе Национального парка Гранд-Титон завершилась в эоцене, между 45 и 50 миллионами лет назад, и по мере стабилизации гор и бассейнов появился новый элемент. Во многих частях региона Йеллоустоун-Абсарока на поверхность прорвались вулканы, и постоянно увеличивающийся объем их эруптивных обломков стал основным фактором скорости заполнения бассейнов и погребения гор по всему Вайомингу. Весь этот процесс занял всего около 20 миллионов лет, и вдоль восточной окраины Джексон-Хоул он был в значительной степени завершен в олигоцене (рис. 48). Однако к востоку и северо-востоку от озера Джексон впоследствии сформировался миоценовый прогиб, в котором накопилось не менее 7000 футов местных отложений вулканического происхождения.
Рисунок 48. Регион Титон ближе к концу олигоценового осадконакопления, от 25 до 30 миллионов лет назад, с указанием районов крупных вулканов и лавовых потоков. См. рисунок 41 для ознакомления с границами штатов и картой расположения.
Первое большое озеро
Озеро Тивинот (рис. 49), первое большое пресноводное озеро в Джексон-Хоул, образовалось в плиоцене, около 10 миллионов лет назад, и в нем отложилась формация Тивинот. Эти озерные пласты состоят из более чем 5000 футов белого известняка, тонкослоистых аргиллитов и туфа (затвердевшего пепла, состоящего из крошечных фрагментов вулканических пород и осколков вулканического стекла). Аргиллиты содержат ископаемых улиток, моллюсков, кости и зубы бобров, водных мышей, чукучановых рыб и другие окаменелости, указывающие на отложение в условиях мелководного пресноводного озера. Эти пласты залегают под отелем Jackson Lake Lodge, Национальным убежищем лосей, частью холма Блэктейл-Бьют и отчетливо видны в виде белых обнажений, напоминающих сугробы на верхних склонах вдоль восточной окраины парка, напротив Гранд-Титона через долину.
Рисунок 49. Регион Титон ближе к концу среднего плиоцена, около 5 миллионов лет назад, с указанием районов крупных вулканов и лавовых потоков. См. рисунок 41 для ознакомления с границами штатов и картой расположения.
Озеро Тивинот сформировалось на опущенном блоке и было запружено с северной стороны разломом, который проходит в восточном направлении через дно Джексон-Хоул у южной границы парка. Озера — одни из самых недолговечных геологических объектов, поскольку силы природы вскоре стремятся заполнить их осадками или осушить. Это озеро существовало, возможно, 5 миллионов лет в течение среднего плиоцена; оно было мелководным и оставалось таковым, несмотря на поступление слоя осадков толщиной в милю. Это указывает на то, что опускание дна озера происходило почти синхронно с осадконакоплением.