Die akadische Orogenese ist das Ergebnis einer schrägen Konvergenz oder einer größeren transzendenten Bewegung entlang einer großen Streik-Slip-Verwerfung, die die Konvergenzzone zwischen Laurussia/Laurentia (Nordamerika) und Avalon-Terranen darstellt. Eines oder mehrere der Avalon-Terrane akkretierten mit dem östlichen Rand von Laurentia, höchstwahrscheinlich beginnend im späten Frühdevon.
Die Beweise für die akadische Orogenese sind in den nördlichen Appalachen reichlich vorhanden und weit verbreitet, was durch den Plutonismus und die Wanderung der Deformationsfront der nördlichen Appalachen in Richtung des Kratons belegt wird. In den zentralen und südlichen Appalachen sind die Belege für die akadische Orogenese dürftig und finden sich vor allem im Plutonismus des Blue Ridge und im Metamorphismus des Cat Square Terranes.
Die akadische Orogenese erlebte mindestens drei große Deformationsphasen, und an einigen Stellen wurden Diskordanzen erkannt. Diese Phasen wurden als Tektophasen bezeichnet und stellten die Abfolge von Kollisionen dar, die sich aus dem Zusammenwachsen der avalonischen Terrane mit Laurentia ergaben. Infolge dieser Tektophasen bildeten sich Deltas in den angrenzenden Teilen des stabilen Kratons am östlichen Rand von Laurentia. Diese Deltas werden als Vorlandbecken, deltakomplexe klastische Keile beschrieben, die für die großen Mengen an Sedimenteintrag in das Appalachenbecken verantwortlich sind.
KollisionBearbeiten
Wie bereits erwähnt, bildete sich die Akadische Orogenese aus der schrägen Konvergenz oder der großen transkurrenten Bewegung entlang einer großen, sich in südöstlicher Richtung bewegenden Streik-Slip-Verwerfung. Avalonische Terrane stießen im späten bis mittleren Devon an den östlichen Rand von Laurentia. Es handelte sich um eine Kontinent-Kontinent-Kollision, bei der Baltica/Avalonia schräg unter den östlichen Laurentia-Rand subduzierte, wodurch der südliche Iapetus-Ozean geschlossen wurde und ein Hochgebirgsgürtel entstand.
Die Kollision setzte eine Abfolge von Ereignissen in Gang, bei denen die älteren Gesteine auf Laurentia und Avalonia Deformationen, Plutonismus, Metamorphismus und Hebungen unterworfen wurden, die über ein großes Gebiet im östlichen Laurentia stattfanden (Naylor). Im Laufe der Orogenese bildeten sich neue Verwerfungen, während ältere Verwerfungen reaktiviert wurden. Die akadische Deformation und Metamorphose verlief asymmetrisch entlang des Streichens des Orogens. Die acadischen Plutone intrudierten in jeden Gürtel, im Gegensatz zur Deformation/Metamorphose in Avalonia, wo die an anderen Orten beobachtete Alteration kaum stattfand (Bradley). Während des Mitteldevon bildeten sich in der Neuengland-Region Zentren für Vulkane und Hebungen, die feinkörniges klastisches Material in einen Binnensee schütteten, der einen großen Teil der südlichen und zentralen Appalachen bedeckte. Heute kommen Teile der alten Avalonia-Landmasse in verstreuten Aufschlussgürteln entlang des östlichen Randes von Nordamerika vor. Ein Gürtel befindet sich in Neufundland, ein anderer bildet das Grundgestein eines Großteils der Küstenregion Neuenglands vom östlichen Connecticut bis zum nördlichen Maine, wo er als lithotektonischer Küstenblock bekannt ist.
Die Kollision zwischen Laurentia und den Avalonischen Terranen ist in Wirklichkeit komplexer als oben beschrieben. Die Kollision wird in drei oder möglicherweise vier Tektophasen unterteilt, die eine sukzessive Kollision der Avalonischen Terrane mit dem östlichen Laurentia darstellen.
TektophasenBearbeiten
Da die großen klastischen Keile und basalen Ablagerungen in südwestlicher Richtung verteilt sind, wird angenommen, dass sie aus Gebieten in der Nähe von Vorgebirgen stammen, also aus Gebieten entlang des Kontinentalrandes, in denen die Deformation konzentriert ist. Wie bereits erwähnt, wurde postuliert, dass es drei, möglicherweise vier Tektophasen gibt, die eine verstärkte Konvergenz oder eine mögliche Kollision zwischen den Vorgebirgen am Kontinentalrand und den Avalon-Terranen darstellen. Die früheste Tektophase befand sich am St.-Lorenz-Promontorium im nördlichen Neuengland und in den kanadischen Maritimprovinzen. Die St.-Lorenz-Tektophase war während des frühen bis mittleren Devons aktiv und führte zu einer intensiven transpressiven Deformation, die ein Becken auf der Gaspé-Halbinsel, im nördlichen New Brunswick und im nördlichen New England bildete. In diesem Gebiet gab es klastische Keile, die jedoch durch den nachfolgenden Tektonismus größtenteils zerstört wurden.
Die zweite Tektophase während des Mitteldevon stellt die Kollision mit dem New Yorker Vorgebirge dar. Die südwärts gerichtete Wanderung der Deformation spiegelt die dritte Tektophase wider, die die Kollision der Avalon-Terrane mit dem Virginia-Vorgebirge im mittleren bis späten Devon markiert. Die Auswirkungen des New Yorker und des Virginia-Vorgebirges bildeten zusammen den Catskill-Delta-Komplex.
Als die Verformung entlang der Verwerfungszone weiter nach Süden wanderte, kam es im frühen Mississippi zur endgültigen Kollision mit dem Alabama-Vorgebirge. Ettensohn bezeichnete die vierte Tektophase später als Mississippianische Tektophase der Akadischen Orogenese, da sie eine ungewöhnlich lange Dauer aufwies (Mississippian-Early Pennsylvanian). Anschließend füllten die dem Pocono & entsprechenden klastischen Keile im Wesentlichen das epikontinentale Meer. Die Ablagerung der Karbonate des mittleren Mississippiums markiert das Ende der Akadischen Orogenese und des Catskill-Delta-Komplexes.
Das Acadian VorlandbeckenBearbeiten
Vorlandbecken sind ein Produkt tektonischer Deformationsbelastung oder Krustenverdickung entlang des Orogens, eine Folge von Überschiebung und Faltung. Das Acadian-Vorlandbecken wird als Retroarc-Vorlandbecken eingestuft, das auf der überlagernden kontinentalen Lithosphäre angrenzend an einen Vorland-Faltenthrust-Gürtel hinter einem Kontinentalrandbogen entsteht. Das anfängliche Ergebnis der Belastung ist eine Ausbuchtung und Hebung des Vorlandes, die eine lokale Diskordanz erzeugt. Die Verteilung der Diskordanzen zeigt ein asymmetrisches Muster in Bezug auf die Vorgebirge. Subsidenz folgt auf die Ausbuchtung und Hebung und wird auf der kratonischen Seite des Orogens durch die regionale isostatische Anpassung an die Belastung durch die Lithosphäre erzeugt. Sobald die Schubausbreitung nachlässt, haben sich ein beträchtliches Relief und Entwässerungsnetze entwickelt, und das daraus resultierende gröbere klastische Sediment wird erodiert und in das Vorlandbecken transportiert.
Die Grundgebirgsstrukturen des Vorlandbeckens der Appalachen zu Beginn der Akadischen Orogenese wurden während der Lithosphärenvorlandflexion reaktiviert. Diese Strukturen wirkten sich auf die Entwicklung des Vorlandbeckens und die Sedimentationsmuster aus, und die bereits vorhandenen Verwerfungen teilten das Becken in Regionen mit verwerfungsgesteuerten Hebungen und Depositionszentren auf.
Der Acadian Delta ComplexEdit
Das Appalachenbecken ist während des Mitteldevon und des frühen Mississippi durch große Mengen deltaartiger Sedimentgesteine gekennzeichnet, die im Acadian-Vorlandbecken als Reaktion auf die Acadian-Orogenese abgelagert wurden. Diese Ablagerungen erstrecken sich von Zentral-New York und Pennsylvania westwärts bis nach Ohio und südlich entlang der Appalachen durch Virginia und Tennessee bis nach Alabama. Der Acadian-Delta-Komplex wird in zwei Deltas eingeteilt: das Catskill-Delta aus dem mittleren und oberen Devon und das Price-Rockwell-Delta (Pocono) aus dem späten Devon und frühen Mississippi. Der Acadian-Delta-Komplex ist mit den vier Tektophasen der Acadian-Orogenese gekoppelt, und zwar sowohl hinsichtlich der Herkunft als auch der Ablagerungsbedingungen. Das aus der Orogenese resultierende Relief war die grundlegende Quelle der Deltasedimente.
Der Catskill-Delta-Komplex besteht aus einer vergröberten, aufwärts gerichteten Gesteinsfolge. Seine Mächtigkeit ist im östlichen Pennsylvania am größten und nimmt nach Westen hin bis nach Ohio ab. Die Paläogeographie der Catskills scheint aus vielen kleinen Flüssen zu bestehen, die ihre Sedimentfracht entlang einer Hunderte von Kilometern langen Schwemmlandebene an der Küste ablagerten.
Die mitteldevonischen bis untermissippischen siliklastischen Schichten, die vom Catskill-Delta abgelagert wurden, umfassen schwarzen Schiefer, grauen Schiefer, Sandstein, rote Schichten und geringfügig tonhaltigen Kalkstein. Die Ablagerung der Schichten erfolgt in einem vierstufigen Muster, das in jeder Tektophase zu beobachten ist. Die Bildung des Vorlandbeckens durch rasches Absinken leitete eine transgressive Abfolge ein, die die basalen Schwarzschiefer ablagerte. Nach der Ablagerung der Schwarzschiefer setzt sich die Deformationswanderung nach Süden fort, und es dominiert die Regression, insbesondere an der Ostseite des Beckens. Als sich die Kollisionen verstärkten, ging die Senkung im Vorlandbecken zurück, und die Sedimentation wurde durch einen Zustrom von kalkhaltigen, schluffigen Schiefern und Karbonaten ersetzt. Diese Ablagerungen spiegeln kleine transgressiv-regressive Zyklen in einem Delta-Front- und Delta-Plattform-Umfeld wider. Die dritte Phase ist durch eine regionale Hebung gekennzeichnet, die mit der Kollision eines Avalon-Terrains mit einem Vorgebirge einherging und anschließend zu einer regionalen Diskordanz führte. Das vierte und letzte Stadium ist durch tektonische Ruhe mit einer weit verbreiteten Karbonatablagerung in einem langsam transgressiven Meer gekennzeichnet.