Δυτικά Ιμαλάια: σύγκρουση νησιωτικού τόξου-ηπείρου.

Δυτικά Ιμαλάια: σύγκρουση νησιωτικού τόξου-ηπείρου.

(Απαιτούνται γνώσεις: Πετρολογίας, Τεκτονικής Γεωλογίας-Γεωδυναμικής - τεκτονοστρωματογραφικών πεδίων.)

Η οροσειρά των Ιμαλαῒων είναι αποτέλεσμα του κλεισίματος του Ωκεανού της Τηθύος και της επακόλουθης σύγκρουσης της Ινδίας με την Ασία.

Τα Δυτικά Ιμαλάια, στα βόρεια του Πακιστάν αποτελούνται από τρείς τεκτονικές ενότητες:

1) Στα βορειότερα, η Ασιατική πλάκα περιλαμβάνει τον Άνω Κρητιδικό – Μειόκαινο Βαθόλιθο του Καρακορούμ.

2) Στα νοτιότερα, η Ινδική πλάκα περιλαμβάνει την παραμορφωμένη και μεταμορφωμένη ιζηματογενή πλατφόρμα (υφαλοκρηπίδα) η οποία καλύπτει το Προκάμβριο υπόβαθρο όπου διεισδύσαν γρανίτες και αλκάλια Ηώκαινου (Υπρέσιο – Λουτέτιο) καθώς και μαγματικά πετρώματα Λιθανθρακοφόρου – Πέρμιου. Ακόμη στην τεράστια λεκάνη της προ-χώρας αποτέθηκαν Μολασσιακά ιζήματα Τεταρτογενούς.

3) Μεταξύ των λιθοσφαιρικών πλακών Ινδίας και Ασίας, το τεκτονοστρωματογραφικό πεδίο (ΤΣΠ terrane) του Τόξου του Κοχιστάν ορειοθετείται από δύο μεγάλα ρήγματα: βόρεια από τον Ασιατικό Βαθόλιθο του Καρακορούμ με την Συρραφή (suture) Καρακορούμ – Κοχιστάν ή Κύριο Ρήγμα Καρακορούμ (Main Karakoram Thrust ΜΚΤ) και στα νότια από την Ινδία με την Συρραφή Indus-Tsangpo ή Κύρια Μανδυακή Επώθηση (Main Mantle Thrust ΜΜΤ) για τους μανδυακούς συμπιεζόμενους περιδοτίτες στη ζώνη επαφής.

Το σύμπλεγμα Κοχιστάν συσχετίζεται προς τα ανατολικά με το βαθολιθικό τόξο Ladakh στην Νοτιοδυτική Ινδία και ο ηπειρωτικός Βαθόλιθος του Καρακορούμ συσχετίζεται με τη Δια-Ιμαλαϊκή Πλουτώνια Ζώνη (Transhimalaya Plutonic Βelt  ΤΡΒ) στο νότιο Θιβέτ όπου η συρραφή Yalu Tsangpo είναι η ανατολικότερη συνέχιση της συρραφής Indus. Το σύμπλεγμα Kohistan-Ladakh σχηματίστηκε ως νησιωτικό τόξο στον Ωκεανό της Τηθύος στο Μεσοζωικό, επωθούμενο νότια πάνω στο Ινδικό περιθώριο με αποτέλεσμα να συμπιεστεί μεταξύ των συγκλινόντων πλακών Ινδίας και Ασίας. Τα Δυτικά Ιμαλάια είναι επομένως ένα παράδειγμα σύγκρουσης τόξου – ηπείρου (Σχήματα Α1, Δ και Θ).

Συγκρουσιακά συστήματα τόξου – ηπείρου είναι σχετικά σπάνια διότι συνήθως παρουσιάζουν ένα ενδιάμεσο βήμα, αυτό του κλεισίματος ωκεανού και έτσι έχουν μικρή σχετική διάρκεια ζωής (όπως το σύστημα της obduction του Ομάν). Είναι γνωστό πλέον ότι η σύνθεση των περισσότερων νησιωτικών τόξων είναι ασταθής. Αρκετά τόξα συχνά διαχωρίζονται, ζώνες υποβύθισης αντιστρέφουν την πολικότητα από την μία άκρη του τόξου στην άλλη καθώς επίσης μια ζώνη υποβύθισης μπορεί να “εγκαταλείψει” το τόξο για μία αλλή κατεύθυνση διαφορετικού προσανατολισμού.

Έτσι ακόμα και αν οι υποβυθιζόμενες ζώνες προσδιορίζουν το χώρο γένεσης πυριτικο-αργιλικών υλικών (ηπειρωτικός φλοιός), τα τόξα σπανίως παραμένουν άθικτα καθώς κινούνται σε σχέση με τις ηπείρους και η ηπειρωτική ανάπτυξη δημιουργείται ως αποτέλεσμα τεκτονικής επαύξησης με τη συμμετοχή της σύγκρουσης τόξου - ηπείρου. Για παράδειγμα η Taiwan είναι περίπτωση μίας ενεργούς επαύξησης ηφαιστειακού τόξου πάνω στο ανατολικό όριο της Ευρασίας καθώς επίσης το τόξο Banda συγκρούεται με το Timor και η Ν. Γουινέα παρουσιάζει επίσης μία σύγχρονη (σημερινή) σύγκρουση τόξου – ηπείρου.

Παλαιομαγνητικά και κινηματικά δεδομένα.

Άνοιγμα ωκεανού Τηθύος

Γρανιτογνεύσιοι και θολεϊτικοί μεταβασάλτες Περμίου βρέθηκαν στο βόρειο άκρο της Ινδικής ηπείρου οι οποίοι σχηματίστηκαν από τον μαγματισμό κατά την διάρκεια του σταδίου της ρηξιτάφρου που οδήγησε στον διαχωρισμό της Πανγαίας. Αυτός ο διάχυτος μαγματισμός υποδηλώνει ότι η Ινδία ήταν το άνω παθητικό περιθώριο ενός ασύμμετρου εκτατικού συστήματος. Κατά το Πέρμιο/Λοπιγκίνιο επίκλυση σηματοδοτεί την θερμική υποχώρηση, με περαιτέρω θαλάσσια βάθυνση κατά το Κάτω Τριαδικό. Στο Μέσο – Άνω Ιουρασικό ανθρακικές και πελαγικές ακολουθίες χαρακτηρίζουν το επίπεδο της θάλασσας και γενικότερα την παλαιογεωγραφία του παθητικού περιθώριου της Τηθύος.

Περίοδος κλεισίματος Τηθύος

Η Τηθύς χαρακτηρίζεται, στην περιοχή του Ισημερινού, από ευρεία διάνοιξη μέχρι το Άνω Ιουρασικό/Κιμμερίδιο – Κάτω Κρητιδικό/Βερριάσιο (155-140 Ma) οποτέ και αλλάζει αναπτύσσοντας, νοτιοδυτικά, διασπορά διανοίξεων ρηξιτάφρων οι οποίες τεμαχίζουν την Γκοντβάνα [ρηγμάτωση του ΤΣΠ Argo-Burma από την ΒΔ Αυστραλία και τον διαχωρισμό της Μαδαγασκάρης από την Αφρική].

Στα 140Ma, η Ινδία σταματά να περιστρέφεται δεξιόστροφα και αρχίζει την αριστερόστροφη περιστροφή η οποία είναι ακόμη σε εξέλιξη (Schettino and Scotese 2005). Ισόχρονα, ξεκινά την προς βορά κίνησή της και φαίνεται να εισέρχεται σε έναν στάδιο, μεταξύ 100 και 80Ma (Κενομάνιο - Κονιάσιο), χωρίς να εμφανίζει κατά γεωγραφικό πλάτος σύγκλιση. (Σχήμα :Β).

Το ΤΣΠ της Ινδίας ταξίδευσε περίπου 5200χλμ. μέχρι της αλλαγής* στο φαινομενικό ίχνος της διαδρομής των διαδοχικών θέσεων του παλαιομαγνητικού πόλου (apparent polar wander path –APWP) στα 40Ma (τέλος της ολικής συγκρουσιακής επαφής).

* (ξαφνικές αλλαγές στο ίχνος της διαδρομής του πόλου προκαλούνται, συνήθως, από συγκρούσεις ηπειρωτικών πλακών).

Το σχετικά γρήγορο κλείσιμο της Τηθύος (15-25εκ/έτος) ξεκινά περίπου στα 80 Ma. Πάντως από την εύρεση απολιθωμάτων αμφίβιων Pelobatidae και στις δύο πλευρές δείχνουν ότι η Ασία και η Ευρασία είχαν ήδη συνδεθεί στα 67 Ma (Μααστρίχιο) μέσω τεμαχών ηπειρωτικών γεφυρωμάτων ή από ενδοωκεάνια νησιωτικά τόξα ανεπτυγμένα σε εύρος ισημερινών συντεταγμένων. Το κλείσιμο της Τηθύος στο Δάνιο τεκμηριώνεται από τις λιθοστρωματογραφικές και τεκτονικές δομές και των δύο πλευρών του τόξου του Κοχιστάν. Στα ανατολικά αντίθετη επώθηση (obduction) και αλληλεπιδράσεις μεταξύ Ινδίας και Ασίας χρονολογούνται στα >50Ma για τα Ladakh Himalaya (σχήμα Α1) και περίπου στα 65 Ma για τα Κεντρικά Ιμαλάια.

Ενδο–ωκεάνια υποβύθιση.

Η δημιουργία του μαγματικού τόξου ξεκίνησε στο Μέσο με Άνω Ιουρασικό σε χρονική σύμπτωση με μία θεμελιώδη αλλαγή στις κινήσεις των πλακών καθώς η Ινδική ηπειρωτική ξεκίνησε να στρέφεται βορείως ανοίγοντας τον Ινδικό Ωκεανό στα νότια, ενώ στα βόρεια έκλεινε ο Ωκεανός της Τηθύος. Σ’ αυτό το χρονικό διάστημα το ενδο-ωκεάνιο τόξο του Κοχιστάν σχηματίστηκε πάνω σε μία ζώνη υποβύθισης, στα βόρεια, η οποία βυθίστηκε κάτω από το τόξο. Όλα αυτά τα επεισόδια είχαν ως αποτέλεσμα το ξεκίνημα του σχηματισμού των Ιμαλαῒων στο Κάτω Κρητιδικό.

(“κόκκινα στρώματα”: ιζηματογενή πετρώματα, κυρίως ψαμμίτων με κόκκους αιματίτη).

Η παλαιογεωγραφική θέση του νησιωτικού τόξου του Κοχιστάν είναι αβέβαιη. Τα διαθέσιμα δεδομένα την περιορίζουν στο Άνω Κρητιδικό (100 - 80 Ma) στην ισημερινή ζώνη και πλησίον του Ευρασιατικού περιθωρίου του Καρακορούμ. Ισόχρονα, οι λεκάνες Tajikistan και Tarim της Ευρασίας, βρισκόντουσαν σε περισσότερο από 2000χλμ. βορείως των τεμαχών Καρακορούμ και Κοχιστάν, ενώ η Ινδία ήταν ακόμη στο νότιο ημισφαίριο. Παλαιομαγνητικά δεδομένα και το APW για την Ινδική πλάκα δείχνουν ότι η προς τα βόρεια κίνηση της Ινδικής ηπειρωτικής ήταν γρήγορη μέχρι περίπου στα 58Ma (Παλαιόκαινο/ Θανέτιο). Αυτή η χρονολόγηση προσδιορίζει την έναρξη της τεκτονικής αλληλεπίδρασης μεταξύ Ινδίας και Ασίας. 

Καρακορούμ: παλαιό-ενεργό περιθώριο της Ευρασίας.

Η «ραχοκοκαλιά» του Καρακορούμ δημιουργήθηκε, από το Άπτιο εως το Υπρέσιο (120-55 Ma), με σύνθεση από τοναλίτες, διορίτες και γρανοδιορίτες σε ένα ασβεσταλκαλικό περιβάλλον. Αυτά τα γρανιτοειδή συγκρότησαν τη σύνθεση του Βαθόλιθου του Καρακορούμ ο οποίος είχε διεισδύσει σε Πρωτεροζωικού υπόβαθρου ιζήματα Πέρμιου - Τριαδικού της Ασιατικής πλάκας Αυτή η δημιουργία περιθωρίου τύπου Άνδεων – νότιας Ασίας απαιτεί τουλάχιστον μίας βαθιάς, βόρειου προσανατολισμού, ζώνης υποβύθισης εντός της Συρραφής Καρακορούμ – Κοχιστάν (Σχήμα Δ).

Σημαντικές λιθοστρωματογραφικές ομοιότητες των εμφανιζόμενων πετρωμάτων στη σύνθεση, ηλικία και χημεία δείχνουν ότι ο Βαθόλιθος του Καρακορούμ αποτελεί τη δυτικότερη συνέχεια του Δια-Ιμαλαϊκού Βαθόλιθου στο νότιο Θιβέτ.

Η επακόλουθη συσχέτιση δείχνει δεξιόστροφη κίνηση, 150χλμ. περίπου, κατά μήκος του ρήγματος οριζόντιας ολίσθησης (KKF) τύπου wrench* στο ανατολικό περιθώριο του ΤΣΠ του Καρακορούμ.

Στα νότια του Βαθόλιθου του Καρακορούμ μία νέα (20-3Ma) LP/HT ζώνη μεταμορφωτικών πετρωμάτων συσχετιζόμενη με μιγματίτες έχει επικαλύψει ένα τεκτονικό – μεταμορφωτικό επεισόδιο Παλαιόκαινου - Ηώκαινου (65-35 Ma) το οποίο χρονικά αντιστοιχεί με την έναρξη της Ινδοασιατικής σύγκρουσης. Το χαμηλότερο και νοτιότερο τμήμα της στρωματογραφικής στήλης, πάνω από τη Συρραφή Καρακορούμ – Κοχιστάν, αποτελείται από χαμηλού βαθμού, Κάμβριου – Ορδοβίσιου, τουρβιδίτες και ασβεστόλιθους.

Στα νότια, η νοτιοδυτικής κατεύθυνσης Κύρια Επώθηση Καρακορούμ (ΜΚΤ) (Σχήμα Δ) διαχωρίζει πετρώματα πρασινοσχιστολιθικών φάσεων από παραγενέσεις μεταμορφωτικού βαθμού αμφιβολιτικών φάσεων (σταυρόλιθος – κυανίτης –γρανάτες). Ανώτεροι τεκτονικοί όροφοι σε συνθήκες φάσεων αμφιβολίτη, ήρθαν σε επαφή με τον Βαθόλιθο (ζώνη σιλλιμανίτη 650 – 750⁰C, 10kbar). Η αιχμή αυτής της φάσης της πύκνωσης του φλοιού – μερικής τήξης κρυσταλλικών πετρωμάτων, είχε ως αποτέλεσμα λευκογρανιτικό μαγματισμό στο Μπαρτόνιο (40-35Ma). Το νεότερο (< 21 Ma) μεταμορφωτικό επεισόδιο αποδίδεται σε οριζόντια μεταφορά (advection) μαγμάτων από τον μανδύα και το κατώτερο φλοιό εντός του πηγμένου φλοιού του Καρακορούμ. Λίγα είναι γνωστά για την πάχυνση της πλάκας του Καρακορούμ εκτός από το ότι η Moho βρίσκεται σε βάθος 50χλμ.

Η Συρραφή Καρακορούμ – Κοχιστάν

Η Συρραφή αποτελείται από λεπιωμένα ηφαιστειακά και ηφαιστειοκλαστικούς πρασινόλιθους (γρανοβλαστίτες με την ορυκτολογική σύνθεση του πρασινοσχιστόλιθου), κόκκινους σχιστοπηλούς, ασβεστόλιθους, αργιλικούς σχιστόλιθους και σερπεντινίτες. Όπως και με την ανατολική της συνέχεια, η Συρραφή Shyok (SSZ: Σχήμα Δ), εξηγείται είτε ως μια ευρεία πλευρά υποβύθισης του Ωκεανού της Τηθύος, είτε ως μια περιθωριακή λεκάνη κατά μήκος του νότιου περιθωρίου της Ασίας. Λεπιώσεις εντοπίστηκαν τόσο εντός όσο και από τις δύο πλευρές της Συρραφής οι οποίες οφείλονται σε μια σειρά από πρόσφατα εύθραυστα ρήγματα που αλλοίωσαν την αρχική δομή της. Ακόμη, απαραμόρφωτα πλουτωνικά πετρώματα του Ηώκαινου βρέθηκαν και στις δύο πλευρές της Συρραφής καθώς ένα απαραμόρφωτο dyke (εικόνα) των 75Ma έχοντας διασχίσει φυλλοειδή πετρώματα, θεωρείται ως ένδειξη ότι η Συρραφή έκλεισε στο Άνω Κρητιδικό μεταξύ 100-85Ma. Πάντως ο ασβεσταλκαλικός μαγματισμός συνεχίστηκε μέχρι τα 35Ma στο Τόξο του Κοχιστάν καθώς επίσης μερικά γρανιτοειδή του Καρακορούμ είναι σχετικά νέα (περίπου 20Ma).

Παλαιομαγνητικά, τεκτονικά, μεταμορφωτικά και γεωχημικά στοιχεία φαίνεται να το επιβεβαιώνουν, όπως και πρόσφατες ερμηνείες δείχνουν, ότι το κλείσιμο της Συρραφής Καρακορούμ – Κοχιστάν έγινε μετά τη σύγκρουση του Τόξου του Κοχιστάν με την Ινδία. Σε κάθε περίπτωση, κάποια ίχνη σχάσης ²³⁸U χρονολόγησης σε απατίτη και στις δύο πλευρές της Συρραφής, δείχνουν ότι υπήρξαν ανεπαίσθητες ή μηδενικές κάθετες διαφορικές κινήσεις κατά μήκος αυτής της ρηξιγενούς ζώνης από το Μειόκαινο/ Σερραβάλλιο – Τορτόνιο (11–13 Ma) μέχρι σήμερα.

Το νησιωτικό τόξο του Κοχιστάν.

Η ακολουθία του Κοχιστάν διαχωρίζει ένα τεκτονικά συνεκτικό παχύ τμήμα, 30 – 40χλμ, από το ΤΣΠ του νησιωτικού τόξου που αποτελείται από μεταμορφωμένα, πλουτώνια, ηφαιστειακά και ιζηματογενή πετρώματα:

Βόρεια πλευρά του νησιωτικού τόξου

Πετρώματα, νότια από τη Συρραφή του Καρακορούμ, αποτελούνται από ενδιαστρώσεις ηφαιστειοκλαστικών ιζημάτων, ηφαιστίτες και μάλλον ανώριμους τουρβιδίτες αποτιθεμένους σε περιβάλλον βαθιών νερών:.

Ιζήματα Ομάδας Yasin (Σχήμα Α1 ) είναι σχιστοπηλοί γραουβάκες και ηφαιστειοκλαστικά πετρώματα από μία πιθανή λεκάνη οπισθότοξου του Κρητιδικού. Εμφανίζονται σε λεπτόκοκκους σχιστοπηλούς και τόφφους με ασβεστόλιθους στο Άλβιο – Άπτιο (100-120 Ma).

Ηφαιστείτες Chalt είναι ασβεσταλκαλικοί ανδεσίτες με ρυόλιθους επακόλουθο ανδεσιτικών λαβών, τόφφων και συναγμάτων (agglomerate >75% ηφαιστειακά λιθάρια) Κάτω Κρητιδικού. Εντοπίστηκαν και καλοδιατηρημένες μαξιλαροειδείς θολεϊτικές λάβες του πρωταρχικού νησιώτικου τόξου, οι οποίες πιθανόν αντιπροσωπεύουν μέρος από συσσώρευση οφιόλιθων που επωθήθηκαν και την διάρκεια της σύγκρουσης Κοχιστάν - Ασίας. Το μέγεθος αυτής της ωκεάνιας λεκάνης (σε σχέση με το Κοχιστάν) δεν είναι καθορισμένο.

Λεκάνες εντός του νησιώτικου τόξου

Στα νοτιοδυτικά και εντός του Συμπλέγματος του Κοχιστάν, μετα-ιζηματογενείς πελαγικές ακολουθίες (οι ενότητες Dir και Kalam επικαλύφθηκαν από τους ασβεσταλκαλικούς ηφαιστείτες Utror -Σχήμα Α1) απέθεσαν απολιθώματα Παλαιόκαινου 60-55Μa (Σελάνδιου-Θανέτιου) σε ασβεστόλιθους άνω τεκτονικών ορόφων. Μοντέλα για τις εν λόγω αποθέσεις θεωρούν ότι διεύρυναν, αρκετά σε μέγεθος, τις λεκάνες του τόξου (εμπροσθο- και εντός-) ώστε να εξελιχθούν σε εκτατικές βαθιών νερών. Οι συσχετιζόμενες ηφαιστειακές και ηφιαστειοκλαστικές ακολουθίες με ασβεσταλκαλικούς βασάλτες, βασαλτικούς ανδεσίτες και ανδεσίτες διαμορφώνουν ομοίως μία ωκεάνια οπισθολεκάνη ανάλογου μεγέθους (Treloar et al. 1996).

Βαθόλιθος του Κοχιστάν.

Ο Βαθόλιθος είναι χαρακτηριστικός από τη συγκέντρωση ασβεσταλκαλικών γρανιτοειδών. Οι παλαιότεροι πλουτωνίτες είναι περίπου 155Ma και ο μαγματισμός του τόξου ήταν σε σταθερή κατάσταση μέχρι περίπου στα 50Ma. Οι εν λόγω πλουτωνίτες έχουν ισοτοπικές “υπογραφές*” χαρακτηριστικές της μανδυακής τους καταγωγής, ενώ των νεότερων δείχνουν μια αυξημένη αναλογία φλοιού προς μανδύα με τα τελευταία μάγματα να προέρχονται εξολοκλήρου από τον φλοιό. Αυτή η εξέλιξη ερμηνεύεται ως το αποτέλεσμα της πύκνωσης του τόξου και της τήξης του κατώτερου τμήματός του κατά την συρραφή με την Ασία (Σχήμα Α2).

  *[πρόκειται για τον λόγο ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr ο οποίος χρησιμοποιείται για την χρονολόγηση και την προέλευση  των μαγμάτων. Ο λόγος αυξάνεται όσο το μάγμα ανέρχεται στον φλοιό λόγω της συγκέντρωσης Rb και της μόλυνσης από πετρώματα φλοιού:

Μάγματα	87Sr/86Sr	Προέλευση
M	0,703 – 0,704	Μανδύα
I	0,704 – 0,706	Μανδύα και μερική τήξη φλοιού
S	0,706 – 0,709	Ιζήματα και λίγο μανδύα
A	0,709 – 0,712	Φλοιό

Γαββρονορίτες

Ένα συμπαγές σώμα, Σύμπλεγμα Chilas, από διαστρωμένους γαββρονορίτες που διατρέχει τον άξονα του Τόξου (Σχήματα Α1&Ε), με μήκος 300χλμ και πάχος 8χλμ., εικάζεται ότι ήταν ένα μαγματικός θάλαμος ο οποίος διείσδυσε εντός του Τόξου στο Κρητιδικό. Είναι ένα στρωματόμορφο σύμπλεγμα  νορίτων, νοριτικών γάββρων και μίας σειράς διαφόρων φακοειδών υπερμαφικών – μαφικών ανορθοσιτών (UMA).

Οι γαββρονορίτες ψύχθηκαν και ισορρόπησαν στους 600-800⁰C και 6-8 kbar. Χρονολόγηση μεθόδου Sm-Nd (αναφέρεται στο post “Oμάν”) έδωσε ηλικία περίπου 70 Ma, η οποία μπορεί να θεωρηθεί ότι είναι συμβατή με την συνηθισμένη U-Pb ζιρκονίου η οποία χρονολόγησε στα 85 Ma.

Οι αμφιβολίτες της Kamila (Σχήματα:Ν&Ζ) σχημάτισαν μία παχιά απόθεση από λεπιωμένους ασβεσταλκαλικούς λακκόλιθους κατανεμημένους σε αμφιβολιτικές φάσεις και χρονολογημένοι στα 110 και 75 Ma. Χρονολόγηση της ψύξης με την ⁴⁰Ar/³⁹Ar μέθοδο σε συμπλέγματα κεροστίλβης έδωσε περίπου 80Ma.

Μανδύας

Το Σύμπλεγμα Jijal-Pattan (Σχήμα: Η) αποτελείται από τουλάχιστον 3χλμ πάχους υπερμαφικών πετρωμάτων στα οποία υπερτίθενται γρανατο-πλαγιόκλαστοι γρανουλίτες. Γρανάτες και πλαγιόκλαστα χωρίς περιδοτίτες και λίγοι πυροξενίτες απαρτίζουν το χαμηλότερο τμήμα. Οι περιδοτίτες στο Jijal βρίσκονται στον υποκείμενο μανδύα του Τόξου.

Η αιχμηρή επαφή μεταξύ των υπερμαφικών πετρωμάτων και των υπερτιθέμενων γρανουλίτων σε διατηρημένες πυριγενείς τεκτονικές δομές, δεν είναι παρά η διείσδυση του κατώτερου φλοιού εντός των πετρωμάτων του μανδύα, η οποία αποτελεί και το χαμηλότερο όριο του φλοιού του Τόξου.

Αυτή η ακολουθία αποτελεί στο σύνολό της μια πλουτωνική ασβεσταλκαλική διείσδυση στον ωκεάνιο φλοιό και η οποία επικαλύφθηκε από ασβεσταλκαλικές λάβες και με τα σύνοδα ιζήματα. Επομένως, πρόκειται για ένα ενδοωκεάνιο τόξο το οποίο αναπτύχθηκε στο Κρητιδικό στη Τηθύς και υπάρχει αντιστοίχηση με τους οφιόλιθους του Ομάν.

Διαχωρισμός Τόξου

Οι ασβεσταλκαλικοί νορίτες και οι νοριτικοί γάββροι της ενότητας Chilas απεδείχθει, από γεωχημικές αναλύσεις, ότι δημιουργήθηκαν από μία ενδο-τοξική διάρρηξη και τον επακόλουθο μανδυακό διαπειρισμό, καθώς οι γαββρονορίτες έχουν υποστεί διείσδυση από ηφαιστειακά και ιζηματογενή συστατικά του Τόξου. Το ανερχόμενο στην επιφάνεια σύμπλεγμα των UMA δείχνει ότι ο μανδυακός διαπειρισμός που προκάλεσε τον διαχωρισμό του Τόξου, είναι ο βασικός μηχανισμός του ανοίγματος των οπισθότοξων λεκανών μεταξύ του ηφαιστειακού και του εναπομείναντος τόξου, το οποίο τώρα φαίνεται ως πέτρωμα που σκεπάζει τον Βαθόλιθο του Κοχιστάν.

Αντίθετη επώθηση (Obduction)

Ισοστατικές συνθήκες

Ισοστατικοί υπολογισμοί έδειξαν ότι ωκεάνια λιθόσφαιρα πάχους 100χλμ (7χλμ φλοιό) με ενδοωκεάνιο τόξο μπορεί να υποβυθιστεί εάν ο φλοιός του τόξου έχει πάχος 8 με 10χλμ. για γρανιτικό ή βασαλτικό μαγματισμό αντίστοιχα. Το ερώτημα που προκύπτει είναι για πόσο χρονικό διάστημα θα πρέπει το τόξο να είναι ενεργό ώστε να πυκνώσει έως το σημείο που η πλευστότητα θα εμποδίσει την υποβύθιση όταν το τόξο εισέρχεται σε μία τάφρο: Τα 10 Ma θεωρούνται αρκετά για τόξα που δημιουργήθηκαν με γρήγορο μαγματισμό ενώ τα 40 Ma για τόξα αργού μαγματισμού, τα οποία εκτιμάται ότι είναι και το άνω όριο της πλευστότητας. Να σημειωθεί ότι για την εκτίμηση δεν έλαβαν υπόψη την επίδραση της θερμότητας που οφείλεται στην οριζόντια μεταφορά της από πλουτωνίτες.

Μεταμορφωτικά δεδομένα

Τα ΤΣΠ του τόξου του Κοχιστάν και της Ινδίας συνενώθηκαν κατά το κλείσιμο της Τηθύος με την δημιουργία επώθησης κατά μήκος της Συρραφής Indus. Εντός της Συρραφής μια ασυνέχεια με ζώνη εύρους πάνω από 20χλμ αποτελούμενη από λεπιωμένους οφιόλιθους, πρασινοσχιστόλιθους και κυανοσχιστόλιθους η οποία αναφέρεται ως “ενότητα mélange”, αποτελεί το κύριο οπισθότοξο από μεταιζηματογενείς και μεταηφαιστειακές ακολουθίες το οποίο εφίππευσε την Ινδική πλάκα. Πάντως δύο ΗΡ μεταμορφωτικά επεισόδια συνόδευσαν την σύγκλιση Ινδίας – Κοχιστάν:

α) κυανοσχιστολιθικές φάσεις μεταμορφισμού στα 80Ma περίπου συνδέονται με τη ωκεάνια υποβύθιση και β) κοεσίτη – εκλογίτη φάσεις μεταμορφισμού στα 50Ma περίπου συνδέονται με την ηπειρωτική υποβύθιση.

Προ-συγκρουσιακά επεισόδια.

Λεπιωμένοι κυανοσχιστόλιθοι εντός της Συρραφής μεταξύ Ινδίας και Τόξου Κοχιστάν χρονολογήθηκαν (⁴⁰Ar-³⁹Ar, Rb-Sr) στα 80Ma και έτσι αποτέλεσαν δείκτες προ-σύγκρουσης με Κρητιδικό μεταμορφισμό, κατά την υποβύθιση της ωκεάνιας λιθόσφαιρας της Τηθύος. Ταχεία ανάδυση και ψύχρανση, αυτών των ΗΡ μεταμορφωτικών πετρωμάτων, πιθανότητα έλαβε χώρα σε ένα σύστημα πρίσματος επαύξησης

Συγκρουσιακά επεισόδια.

Εκλογίτες κοεσίτη στην Κοιλάδα Κagham (Σχήμα Α1), στο υποκείμενο τέμαχος της Συρραφής Indus, προέρχονται από το Πέρμιο-Τριαδικό (Κισουράλιο 275-Άνσιο 245 Ma) σε βασαλτικά dykes το οποία έχουν εισχωρήσει στο Ινδικό ηπειρωτικό περιθώριο κατά τη διάρκεια του διαχωρισμού της Γκοντβάνας. Επομένως, αποτελούν απόδειξη ότι το προεξέχον άκρο (Nanga Parbat-Σχήμα: Θ) της Ινδικής ηπείρου υποβυθίστηκε σε βάθος κάτω από το τόξο του Κοχιστάν (μεταμορφωτικές πιέσεις των 2.7 – 3.2 GPa σε περίπου 100χλμ βάθος δηλαδή όσο και η λιθοσφαιρική πίεση). Μέθοδοι χρονολόγησης (U-Pb, Rb-Sr και Nd-Sm) υπολογίζουν την ηλικία των εκλογιτικών μεταμορφωτικών φάσεων στα 50-45 Ma (Υπρέσιο). Αυτή η χρονολόγηση είναι συμβατή με (U-Pb zircon) των γνεύσιων και των παραπάνω αναφερόμενων εκλογιτών του υποκείμενου τεμάχους της Συρραφής Indus κάτω από το Τόξο του Ladakh. (Σχήμα Θ).

Το μεγαλύτερο ποσοστό μεταμορφισμού των πετρωμάτων της Ινδικής πλάκας στο υποκείμενο της Συρραφής Indus ήταν τύπου Barrovian με παραγένεση χλωρίτη σιλλιμανίτη και χρονολογείται στα 50 -45Ma. Οι συν-μεταμορφωτικές τεκτονικές δομές και υφές αυτών των πετρωμάτων έχουν καταγράψει ένα σημαντικό τμήμα των συγκρούσεων και μετατοπίσεων του Τόξου του Κοχιστάν με την Ινδική πλάκα. Χρονολόγηση ορυκτών (⁴⁰Ar/³⁹Ar) δείχνουν ηλικία  ψύχρανσης της κεροστίλβης στα 38 Ma και του μοσχοβίτη στα 30 Ma.

Τεκτονικές δομές και κινηματική

Κοχιστάν

Στους χαμηλότερους τεκτονικούς ορόφους του ΤΣΠ του Συμπλέγματος του Κοχιστάν εντοπίζεται μία συνεχής διαστροφική παραμόρφωση του μάγματος σε στερεά κατάσταση κατά την διάρκεια της ψύχρανσης γαββρικών και διοριτικών πλουτωνίτων μεταξύ 108 και 83 Ma (Κενομάνιο – Καμπάνιο). Η συναφής παραμορφωτική διάτμηση, πιθανώς, συντελεί στη παραμόρφωση του τόξου κατά την υποβύθιση της ωκεάνιας λιθόσφαιρας της Τηθύος κάτω από το Σύμπλεγμα του Τόξου του Κοχιστάν καθώς ένα μεγάλο σύγκλινο (Jaglot) φαίνεται να επηρεάζει την ολότητα του φλοιού του. Τα πετρώματα των ανώτερων τεκτονικών ορόφων κάτω όμως από τη ζώνη συρραφής αποτελούν μια ακολουθία χαμηλού βαθμού μεταμορφισμού η οποία  θεωρείται ότι αντιπροσωπεύει ιζήματα της Τηθύος.

 

Συμπιεστικές δομές

Το βόρειο περιθώριο της Ινδικής πλάκας αποτελείται από χαμηλού έως μεγάλου βαθμού ασβεστοσχιστόλιθων, κατωτέρων μαρμάρων και αμφιβολιτών καθώς και γνεύσιων υποβάθρου οι οποίοι έχουν στοιβαχτεί σε σειρές επωθητικών ενοτήτων των οποίων συσχετιζόμενες δείχνουν νότιας κατεύθυνσης επωθήσεις.

Γραμμώσεις, με διατμητική φορά σχεδόν παράλληλη με διεύθυνση Β-Ν, αποτελούν δείκτες σε πετρώματα αμφιβολιτικών φάσεων της Ινδικής πλάκας και συσχετίζονται με σχηματισμό νοτίων επωθήσεων (obduction).

Μεταμορφωτικές, νότιας κατεύθυνσης, λεπιώσεις πετρωμάτων που ανήκουν στο βόριο άκρο της Ινδίας προκαλούν έντονες μεταμορφωτικές ασυνέχειες κατά μήκος διατμητικών ζωνών (εύπλαστων).

Υψηλού βαθμού πετρώματα υπέρκεινται άλλων χαμηλού βαθμού ούτως ώστε το μεταμορφωτικό προφίλ να δείχνει μια συνολική τεκτονική αναστροφή. Η ανεστραμμένη μεταμορφωτική γεωμετρία αποδίδεται σε διαδοχικές επαυξήσεις μεταμορφωμένων πετρωμάτων της Ινδικής πλάκας πάνω σε χαμηλού βαθμού πετρώματα τα οποία ανήκουν σε ήδη επωθούμενα τμήματα της πλάκας..

Οι μετα Ηώκαινες (~30Ma) επωθητικές διευθύνσεις δημιούργησαν συμπλέγματα, επαναπτυχωτικές επωθήσεις, πτυχώσεις μεγάλων τμημάτων πλακών και γρήγορη ανάδυση με σύνοδα  εύθραυστα ρήγματα και σεισμική δραστηριότητα. Καμία σημαντική κίνηση δεν έλαβε χώρα, καθώς φαίνεται, κατά μήκος της Συρραφής Indus τα τελευταία 20Ma.

Εκτατικές δομές

Πτυχές και διατμητικές ζώνες “υπαινίσσονται” ύστερη επαναδραστηριοποίηση της Συρραφής Indus ως κανονικό ρήγμα σε πλαστικο-ρηξιγενή ζώνη. Παραγενέσεις ορυκτών, που περιλαμβάνονται και σε επωθητικές και εκτατικές διατμητικές ζώνες, συνάδουν με το ότι λειτούργησαν συγχρόνως κατά τη διάρκεια της μετάβασης από την αμφιβολιτική στην πρασινοσχιστολιθική φάση. Χρονολόγηση  αμφιβολιτών (Ar-Ar) δείχνει ότι αυτό συνέβη στα 40-42 Ma (Ηώκαινο/Λουτέτιο), η δε κανονική ρηγμάτωση κατά μήκος της συρραφής ήταν ακόμη (ή ξανά) ενεργή μεταξύ 29 και 15 Ma (Ολιγόκαινο/Ρουπέλιο και Μειόκαινο/Βουρδιγάλιο):

Πρόσφατες Συμπιεστικές δομές

Ρηξιγενή ανάστροφα ρήγματα αντιπροσωπεύουν το τελικό στάδιο ρηγμάτων και δείχνουν ότι η σύμπτυξη διήρκησε περισσότερο από τη κανονική ρηγμάτωση. Ειδικότερα, οι πρόσφατες πτυχές και επωθήσεις στην Ινδο-Γαγγική λεκάνη της προ-χώρας είναι παράλληλες με την Κύρια Επώθηση Περιθωρίου (Main Boundary Thrust), με το ορεινό μέτωπο και με την Κύρια Μετωπική Επώθηση (Main Frontal Thrust) περί τα 100χλμ νότια. Πυκνές, αποθετικού τύπου, μολάσσες καταγράφουν την ανάπτυξη της λεκάνης της προ-χώρας από τα 22 Ma (Ακουϊτάνιο). Επαυξανόμενες υποχωρήσεις καθόλη την προ-χώρα δείχνει ότι η ΜΒΤ ξεκίνησε σημαντικές κινήσεις γύρω στα 11 Ma (Τορτόνιο).

Τα Salt Range και Potwar Plateau αποτελούν τις εξωτερικές και πλέον πρόσφατες εκφράσεις της σύμπτυξης των Ιμαλαῒων (Σχήματα: Κ&Λ). Σεισμικά δεδομένα αποκαλύπτουν ότι μία επιδερμική ζώνη πτυχών και επωθήσεων αποκολλήθηκε από παχύ στρώμα εβαπορίτων (κυρίως αλίτη) του Κάτω Κάμβριου ~530 Μa (Τερρενεούβιο) δημιουργώντας επωθήσεις κατά μήκος της προ-χώρας. Η MFT, μεταφέροντας το Salt Range, αντιπροσωπεύει την κύρια αποκόλληση η οποία κινήθηκε ανοδικά και αναδύθηκε στα νότια. Το Potwar Plateau μετατοπίσθηκε, παθητικά, λόγω παραμόρφωσης (translated) νότια και επί του επιπέδου της αποκόλλησης.

Ένα δεξιόστροφο ρήγμα οριζόντιας ολίσθησης, τύπου wrench, (Kallar Kahar Fault: KKF Σχήμα: Λ1) οριοθετεί το δυτικό όριο του Salt Range με πλευρικό όριο τους εβαπορίτες. Η αλλαγή στη τεκτονική δομή και στις δύο πλευρές αυτής της ρηξιγενούς ζώνης, οφείλεται στη πλευρική αλλαγή της ρεολογίας της αποκόλλησης, λόγω αδύναμης τριβής πάνω στους εβαπορίτες έναντι δυνατής τάσης διάτμησης στην επιφάνεια του υποβάθρου.

Η ζώνη των πτυχών και επωθήσεων, της προ-χώρας μπροστά από το Κοχιστάν, είναι ακόμη ενεργή στην περιοχή όπως κατέδειξε ο σεισμός της 8.10.2005 (Mw=7,6)

Τεκτονικά, η περιοχή (Σχήματα Λ1,Λ2) απαρτίζεται από τρείς διακριτές ζώνες με αντιτιθέμενες τεκτονικές δομές (Jaswal et al., 1997;Jadoon et al., 1997):

1. Η Βόρεια Παραμορφωτική Ζώνης Potwar (NPDZ) είναι μία ζώνη φτωχή σε εκτεθειμένα στρώματα Μειόκαινου και υπόκειται στρωμάτων Καμβρίου Ηώκαινου τα οποία είναι πτυχωμένα και επωθημένα σε ένα νότιας απόκλισης λεπιωμένο duplex (δίδυμο) στο υποκείμενο τέμαχος του ΜΒΤ

2. Στο κέντρο (νότια της NPDZ) το Potwar Plateau είναι καταλυμένο από το ευρύ ασύμμετρο σύγκλινο Soan καθώς και από άλλες εμπλεκόμενες ελαφρώς παραμορφωμένες δομές όπως ο Νεοπροτεροζωικός Σχηματισμός του Salt Range, στρώματα Κάμβριου – Ηώκαινου και μολασσιακά ιζήματα Μειόκαινου – Πλειόκαινου.

3. Στο νότιο περιθώριο του Salt Range, η αναδυόμενη ομώνυμη επώθηση (SRT) τοποθετεί τον σχηματισμό Salt Range και τους Καμβρίου – Ηώκαινο εβαπορίτες πάνω στα ιζήματα της λεκάνης Punjab (Gee, 1980; Yeats et al., 1984).

Σχήμα Λ2: Γεωλογικές εγκάρσιες τομές όπου σημειώνονται στο αντίστοιχο σχήμα Λ1:

(a) Τομή ΑΑ´: από το ΜΒΤ στα βόρεια έως την Πεδιάδα Punjab στα νότια, δείχνει την NPDZ, τα σύγκλινα Soan και Baun, το Salt Range και το αντίκλινο Lilla. Σημειώνονται τα κανονικά ρήγματα κάτω από το σύγκλινο Soan και το βόρειο σκέλος του Salt Range

(b) Τομή ΒΒ´: λεπτομέρεια διαμέσου του Salt Range όπου φαίνεται η συγγένειά του με το SRT να υπόκειται του ρήγματος υποβάθρου και η προς τα πάνω προβολή του (διακεκομμένη γραμμή).

(c) Τομή CC´: διαμέσου της NPDZ, από την ΜΒΤ έως το βόρειο σκέλος του σύγκλινου Soan.Φαίνονται οι δομές οπισθο-επωθήσεων (back-thrust) δηλ. η δημιουργία ανάστροφων ρηγμάτων αντίθετου κλίσης λόγω της γεωμετρίας των ραμπών πάνω από το επίπεδο αποκόλλησης.

(d) Τομή DD´: φαίνονται οι τεκτονικές δομές στο ανατολικό Potwar Plateau μεταξύ του κέντρου του σύγκλινου Soan και των Pabbi Hills. Σημειώνονται ευρείας κλίμακας παραμορφώσεις και τυφλές δομές που περιλαμβάνουν επωθήσεις διττής φοράς κατάκλισης καθώς και δομές με σχετικά ανυψωμένα τμήματα του υπερκείμενου τεμάχους (pop-up structures) οι οποίες δημιουργούνται από back-thrusting. Αυτές υπέρκεινται κατά μήκος της κύριας, ρηχής βύθισης, αποκόλλησης του Νεοπρωτεροζωικού Σχηματισμού Salt Range πάνω από το σχεδόν ανέπαφο κρυσταλλικό υπόβαθρο.

Η τεκτονική εξέλιξη της σύγκρουσης τόξου – ηπείρου:

1. Το προεξέχον άκρο του Ινδικού ηπειρωτικού περιθωρίου εισήλθε στην τάφρο στα 60-55 Ma (Παλαιόκαινο/Σελάντιο – Ηώκαινο/Υπρέσιο). Λόγω της πλευστότητάς του, η υποβύθιση ενός προοδευτικά αυξανόμενου τμήματος της ηπειρωτικής λιθόσφαιρας αύξησε την συμπιεστική τάση της υποβυθιζόμενης λιθόσφαιρας και στην εφιππεύουσα πλάκα. Η ηπειρωτική υποβύθιση προχώρησε έως ότου η εφιππεύουσα πλάκα κατέληξε σε συζυγείς επωθήσεις και στις δύο πλευρές του τόξου. Το κύριο, νότιας απόκλισης, επωθητικό σύστημα θα συμπέσει με την Συρραφή Indus και το συζυγές, βόρειας κλίσης, σύστημα θα αναπτυχθεί κατά μήκος της Συρραφής Καρακορούμ – Κοχιστάν (Σχήμα:Α1), όπου έχουν επισημανθεί επωθήσεις βόρειας κατεύθυνσης. (Γνωστή περίπτωση, σήμερα, είναι η υποβύθιση βάθους (100-150χλμ) μίας παλαιο-ηπείρου κάτω από το Τόξο Banda στη Ανατολική Ινδονησία).

2. Λόγω της εν εξελίξει σύγκλισης, στη βόρειας διεύθυνσης υποβύθιση, εμπλέκονται τόσο ο Ινδικός ηπειρωτικός φλοιός όσο και ένα μεγάλο τμήμα τα περιοχής του εμπροσθότοξου το οποίο στηριζόταν στην υποβυθιζόμενη ηπειρωτική λιθόσφαιρα. Επειδή το εμπροσθότοξο παρουσιάζει μία σχετικά κρύα ωκεάνια λιθόσφαιρα, η υποβύθισή της συντελεί να επιτευχθεί χαμηλή θερμοκρασία στην υποβυθιζόμενη ήπειρο και η οποία, σε επαφή με τις ασθενοσφαιρικές θερμοκρασίες, δημιουργεί τις κατάλληλες Ρ και Τ συνθήκες για τον σχηματισμό κοεσιτικών εκλογιτών.

3. Η προς τα άνω εξώθηση του βυθισμένου ηπειρωτικού περιθωρίου οφείλεται στη σχετικά αρνητική πλευστότητα. Καθώς το ηπειρωτικό τέμαχος που ανέρχεται προκαλεί απόξεση σε προηγούμενα βυθιζόμενα υλικά τα οποία περιλαμβάνουν οφιόλιθους, μετα-οφιόλιθους και HP/LT πετρώματα. Αυτό επεξηγεί την ύπαρξη εκλογιτών και κυανοσχιστόλιθων στην Συρραφή Indus συμπεριλαμβανομένων τους ήδη ευρισκόμενους εντός της Ινδικής ηπείρου. Η εν λόγω ανάδυση του ηπειρωτικού τεμάχους συνοδεύεται από δύο μεγάλα συστήματα ρηγμάτων: α) ένα κανονικό ρήγμα κατά μήκος του άνω τέμαχους του περιθωρίου, το οποίο θα συντελέσει στην επαναδραστηριοποίηση της κανονικής ρηγμάτωσης της Συρραφής Indus και β) ένα ανάστροφο στο υπόβαθρο. Η ενεργοποίηση των δύο παραπάνω ρηγμάτων έχει ως αποτέλεσμα την δημιουργία διαφορετικής προέλευσης και μεταμορφωτικού βαθμού πετρωμάτων. Το κύριο επωθητικό σύστημα ενεργοποιεί επωθήσεις νοτιότερα οι οποίες συμβαίνουν ταυτόχρονα με εκτατικές δομές εντός της Συρραφής. Ως τέτοιες, οι κανονικές κινήσεις κατά μήκος της Συρραφής Indus, παρουσιάζουν τέτοια χαρακτηριστικά πλευστότητας ώστε οι πρασινοσχιστολιθικές φάσεις να αναδυθούν (exhumation) κατά την ογκώδη σύγκλιση στα 40Ma (Ηώκαινο/Μπαρτόνιο).

4. Το αποκομμένο ηπειρωτικό τμήμα διεισδύει στο όριο μεταξύ της εφιππεύουσας και της υποβυθιζόμενης πλάκας και διαμορφώνει μία ευρεία αντίμορφη περιοχή, πετρώματα της οποίας χρονολογήθηκαν και έδειξαν ότι το αποκομμένο τέμαχος ψύχθηκε περίπου στα 20 Ma (Βουρδιγάλιο). Στο Πακιστάν η περιοχή του αντίμορφου θα αντιστοιχισθεί σε μεγάλους δόμους μεταξύ της Συρραφής και με τα οφιολιθικά τεκτονικά ράκη (klippe: υπολείμματα καλυμμάτων από διάβρωση) Dargai (Σχήματα: Α1, Κ) τα οποία προέρχονται από ωκεάνια λιθόσφαιρα πάνω στην οποία “εγκαταστάθηκε” το Τόξο του Κοχιστάν.

Η τεκτονική εξέλιξη των Δυτικών Ιμαλαῒων

Διπλή, βόρειας κλίσης, υποβύθιση.

Το μοντέλο της περιγραφής της τεκτονικής των Ιμαλαῒων (Besse et al. 1984, Schettino & Scotese, 2005)

απαιτεί διπλή υποβύθιση κατά το Κρητιδικό/ Χωτερίβιαν – Κενομάνιο (130–95 Ma), διότι ο συσχετιζόμενος μαγματισμός υπήρχε εντός του Ευρασιατικού περιθωρίου του Καρακορούμ αλλά και εντός του Κοχιστάν και δείχνει ότι η ζώνη υποβύθισης της Συρραφής Καρακορούμ – Κοχιστάν (KKS) (Σχήματα Α1, Θ) έκλεισε περίπου στα 95 Ma. Η έλλειψη τεκμηρίωσης της υποβύθισης μίας μεγάλης ωκεάνιας πλάκας (slab) κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η KKS αντιπροσωπεύει μία κλειστή λεκάνη οπισθότοξου όπως απεικονίζεται στο παρακάτω σχήμα γεωλογικής τομής της περιοχής:

Το θέμα παραμένει ανοικτό όσο αφορά τη σύνδεση της παύσης της σύγκλισης / υποβύθισης με το  πλήρες κλείσιμο  της λεκάνης κατά μήκος της ζώνης σύγκρουσης του εμπροσθότοξου του Καρακορούμ με το οπισθότοξο του Κοχιστάν.

Κατά το Μεσο Κρητιδικό (Άπτιο – Κενομάνιο) δεσπόζει ο ασβεσταλκαλικός μαγματισμός στον Βαθόλιθο του Καρακορούμ ο οποίος δείχνει βόρειας κατεύθυνσης υποβύθιση του βόρειου τμήματος του Ωκεανού της Τηθύος κάτω από την Ασία. Μεταγενέστερες προσαυξήσεις του Συμπλέγματος του Κοχιστάν με την Ασία, κατά μήκος της KKS, έχουν τοποθετηθεί μεταξύ 102 και 75 Ma (Κρητιδικό/ Άλμπιο – Καμπάνιο) ή μετα από την σύγκρουση Κοχιστάν – Ασίας στα 60-55 Ma (Παλαιόκαινο/ Δάνιο- Ηώκαινο/Υπρέσιο).

Γεωχρονολογικές μελέτες (Bouihol et al. 2013) των μαγματικών πετρωμάτων από το Τόξο Kohistan / Ladakh προσδιορίζουν τη σύγκρουση με την Ινδία στα 50.2±1.5 Ma και τη σύγκρουση του συνολικού Ινδικού Τόξου – Ευρασίας κατά μήκος της KKS και της ανατολικής της συνέχειας Shyok (Σχήμα: Δ) στα 40.4±1.3 Ma (Ηώκαινο/ Λουτέτιο). Η τεκτονική και μαγματική δραστηριότητα συνεχίστηκε, μέχρι περίπου 30 Ma (Ολιγόκαινο/ Ρουπέλιο), στη συρραφή από την πλευρά του Κοχιστάν, δίνοντας έτσι χρόνο να κλείσουν τα πιθανά απομεινάρια της ωκεάνιας λεκάνης τα οποία περιλαμβάνουν τουλάχιστον το εμπροσθότοξο του Καρακορούμ.

Το σύμπλεγμα του Chilas (Σχήμα: Ε) των μανδυακών διαπείρων και των μαγματικών δομών των γρανοδιορίτων και των συσχετιζόμενων πλουτωνικών πετρωμάτων προσδιορίζει ένα μεγάλου όγκου, νότιας κλίσης, εκτατικό σύστημα.

Αυτές οι παρατηρήσεις έρχονται σε συμφωνία με γεωλογικά και πετρολογικά δεδομένα καθώς όλα δείχνουν τη διάρρηξη του Κοχιστάν στα 85 Ma περίπου (Κρητιδικό/Σαντόνιο) με την αρχική ρηξιγένεια να λαμβάνει χώρα κατά μήκος όλου του νησιωτικού τόξου.

Το πάχος του φλοιού του Κοχιστάν ήταν περίπου 50χλμ. γύρω στα 100 Ma (το βάθος αντιστοιχίζεται με τη μεταμορφωτική πίεση των γρανουλίτων) και μειώθηκε τουλάχιστον τοπικά σε 20-25χλμ κατά τη διάρκεια των εφελκυστικών τάσεων. Η ανάδρομη έλξη (rollback) της πλάκας (slab) του Ωκεανού της Τηθύος εικάζεται ότι ξεκίνησε νωρίς, πριν από 105 Ma, η οποία μαζί με την επακόλουθη ευρεία εκτατικότητα του υπερκείμενου τεμάχους της πλάκας, προκάλεσαν την ανάδυση των κυανοσχιστόλιθων στη σφήνα προσαύξησης της Συρραφής Indus, μεταξύ  90 και 80 Ma, καθώς επίσης ενεργοποίησαν την παύση της υποβύθισης κάτω από το Καρακορούμ.

Απλή υποβύθιση.

Το μεγάλο μέγεθος της σύγκλισης και ο γρήγορος ρυθμός κατά τον οποίο η Ινδία μετακινήθηκε κατά το Άνω Κρητιδικό – Παλαιόκαινο αποτελούν, προφανώς, δείκτες της ωκεάνιας υποβύθισης νότια του Τόξου του Κοχιστάν, δημιουργώντας, μετά τα 80 Ma, τον ασβεσταλκαλικό βαθόλιθο ενώ η Ινδία πλησίαζε το Τόξο καταναλώνοντας τον ενδιάμεσο ωκεανό. Η παράλληλη αναδρομή έλξη παρέμεινε ενεργή μέχρι τα 55–50 Ma δίνοντας χώρο για την εξώθηση των υψηλής πίεσης θραυσμάτων του φλοιού, του Ινδικού προεξέχοντος άκρου, εντός την περιοχής της τάφρου.

Εφόσον το κενό της τάφρου του τόξου εξαρτάται από τη γωνία κλίσης της υποβύθισης, τότε η προς Βορά μετακίνηση του μαγματικού μετώπου στο Κοχιστάν μπορεί να οφείλεται στην επιπεδοποίση της πλάκας. Ένας σημαντικός μηχανισμός υποβύθισης επίπεδης-πλάκας είναι η πλευστότητα (Uyeda S.-1984). Επομένως είτε η λιθόσφαιρα της Τηθύος υποβυθίστηκε συντελώντας στην προσέγγιση και είσοδο της ωκεάνιας ράχης εντός της τάφρου ή ένα υποθαλάσσιο plateau αποτέλεσε το επίπεδο τμήμα της υποβυθισμένης πλάκας της Τηθύος.

Αντίστοιχα μοντέλα των ενδο-ωκεάνιων υποβυθιζόμενων συστημάτων (Boutelier et al. 2003) δίνουν μία επιπρόσθετη επεξήγηση για την προσωρινή παραλλαγή της μαγματικής δραστηριότητας: Το μαγματικό μέτωπο μπορεί να είχε μετακινηθεί με την τάφρο ενώ το εμπροσθότοξο υποβυθιζόταν. Η υποβύθιση του τόξου θα μπορούσε να επεξηγήσει την σφήνα επαύξησης και την απουσία οφιολοθικών καλυμμάτων μαζί με τις σχετικές χαμηλές θερμοκρασίες που καταγράφονται από βαθιά υποβυθιζόμενα τμήματα της Ινδικής λιθόσφαιρας.

Το επακόλουθο κλείσιμο του Ωκεανού της Τηθύος πραγματοποιήθηκε περίπου στα 65-55 Ma (Παλαιόκαινο/ Δάνιο – Υπρέσιο). Γύρω στα 55 Ma, ξεκινούν τεκτονικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ των ηπειρωτικών περιθωρίων της Ινδίας και της Ευρασίας και τα μετωπικά τμήματα της Ινδικής ηπείρου υποβυθίστηκαν σε βάθος πεδίου σταθεροποίησης κοεσίτη πριν από 45 Ma.(Kaneko et al.2003) Ο μαγματισμός του τόξου ήταν ακόμη ενεργός δημιουργούμενος από την κύρια πλάκα της Τηθύος και/ή από το ωκεάνιο εμπροσθότοξο. Η υποβυθιζόμενη Ινδική λιθοσφαιρική πλάκα συμπεριφέρεται ως ράμπα κατά μήκος της οποίας το Τόξου του Κοχιστάν και το εμπροσθότοξο επωθήθηκαν (obducted) πάνω από την Ινδία με νότια κατεύθυνση. 

Επωθήσεις νότιας κατεύθυνσης της Ινδικής Ηπείρου έγιναν συγχρόνως με την επαναδραστηριοποίηση της Συρραφής Indus ως ένα ευθραυστο-πλαστικό κανονικό ρήγμα συνοδευόμενο από πτυχές πάρελξης Αυτές οι τεκτονικές δομές αποδίδονται σε εξωθήσεις, λόγω πλευστότητας, βαθιά υποβυθιζόμενων ηπειρωτικών πετρωμάτων τα οποία επωθήθηκαν πάνω στο εισερχόμενο άκρο της Ινδικής Ηπείρου. Αυτό είναι ένα σημαντικό τμήμα της παραμόρφωσης των Ιμαλαῒων το οποίο θα δημιουργήσει περαιτέρω συν- και μετα-μεταμορφωτικές επωθήσεις λεπιώσεων στα άκρα του Ινδικού περιθωρίου με ψύχρανση από τους 500⁰C μεταξύ 40 και 35 Ma (Ηώκαινο/ Μπαρτόνιο.-Πριαμπόνιο).

Αυξανόμενες οριζόντιες τάσεις στο απολεπτυσμένο συγκρουσιακό σύστημα, κατά το Ηώκαινο – Μειόκαινο, οδηγούν στο συνολικό τερματισμό του και το κλείδωμα των συρραφών.

Χρονολόγηση απατίτη έδειξε ότι το κλείσιμο των συρραφών και των λεκανών είχε ολοκληρωθεί μέχρι τα 15 Ma κατά μήκος και της KKS και της Συρραφής Indus.

Σύνοψη

Τα βορειοδυτικά Ιμαλάια αποτελούν οροσειρά που προήλθε από τη σύγκρουση μεταξύ ενός νησιωτικού τόξου και μίας ηπείρου. Η γεωλογία του Κοχιστάν αποδεικνύει την ύπαρξη ενός απολιθωμένου επωθούμενου (obducted) νησιωτικού τόξου, τα οποίο αναπτύχθηκε κατά την διάρκεια του Μεσοζωικού, στην βόρεια πλευρά της Νέο-Τηθύος, ενώ  η νότια πλευρά της υποβυθιζόταν, με βόρεια κατεύθυνση, κάτω από το τόξο. Η μαγματική ιστορία δείχνει ότι τα μαγματικά τόξα είναι οι κύριες περιοχές όπου δημιουργείται φλοιός. Η διάρκεια ζωής ενός τέτοιου τόξου είναι περιορισμένη και ασταθής και  χαρακτηρισμένη από σημαντικές αλλαγές τόσο στα τεκτονικά όσο και στα μαγματικά στοιχεία.

Η ηπειρωτική υποβύθιση παραπέμπει σε αντίθετη επώθηση και βαθμιαία αύξηση των οριζόντιων τάσεων εως ότου η συμπίεση να είναι επαρκώς δυνατή για να ξεκινήσει την πλήρη σύγκρουση και το κλείσιμο όλων των ωκεάνιων λεκανών κατά τη διάρκεια του Ηώκαινου – Μειόκαινου. Το τόξο παγιδεύτηκε και επαυξήθηκε μεταξύ Ινδίας και Ασίας στο Κάτω Ηώκαινο. Η παύση του ασβεσταλκαλικού μαγματισμού στο Κοχιστάν σηματοδοτεί την εξασθένηση των σταδίων αυτής της πλήρους σύγκρουσης, ενώ ξεκινά ηπειρωτική σύγκρουση υψηλών τάσεων.  

Η οροσειρά των Ιμαλαῒων αντιπροσωπεύει μια ζώνη επωθήσεων της προ-χώρας, η οποία παραμένει ενεργή στο νότιο όριο της στο Salt Range, όπου η κύρια επώθηση εξακολουθεί να κινείται ως αποτέλεσμα σύγκρουσης τόξου – ηπείρου μερικές εκατοντάδες χιλιόμετρα βορείως.

Β. Ανδρώνης

Αναφορές

Besse J., Courtillot V., -1988: Paleomagnetic maps of the continent bordering the Indin Ocean since early Jurassic. Geophys J Res93 (B10):11808 – 11971.

Brown Dennis, Ryan Paul D – 2011: Arc-Continent Collision. Springer Science & Business Media, Verlag Berlin Heidelberg

Burg Jean-Pierre – 2017: Structural Geology and Tectonics, ETH Zürich Geologisches Institut.

Burg J.-P., Arbaret L., Chaudhry N. M., et al. Shear strain localization from the upper mantle to the middle crust of the Kohistan Arc (Pakistan) Geological Society, London, Special Publications 2005; v. 245; p. 25-38

Schettino A., Scotese CR. -2005: Apparent polar wander paths for the major continents (200Ma to the present day): a paleomagnetic reference frame for global plate tectonics reconstruction. Geophys J Int 103(2):727-759

Heuberger, Stefan & Schaltegger, Urs & Burg, Jean-Pierre & Villa, Igor & Frank, Martin & Dawood, H & Hussain, Shahid & Zanchi, Andrea. (2007): Age and isotopic constraints on magmatism along the Karakoram-Kohistan Suture Zone, NW Pakistan: Evidence for subduction and continued convergence after India-Asia collision. Swiss Journal of Geosciences. 100. 85-107. 10.1007/s00015-007-1203-7.

Treloar Peter J., Khan M. Asif, Khan Ahmed, Khank, Tahseenullah, Qazi M. Sufyan and Jan M. Qasim Geology of the Chalt-Babusar transect, Kohistan terrane, N. Pakistan: implications for the constitution and thickening of island-arc crust. Journal of Asian Earth Sciences, 1998.

Treloar P.J., Petterson M.G., Qasim Jan M.& Sullivan M.A.-1996. A re-evaluation of the stratigraphy and evolution of the Kohistan arc sequence, Pakistan Himalaya: implications for magmatic and tectonic arc-building processes. Journal of the Geological Society of London 153 (5), 681-693.

Kondo, Hisao & Nakata, Takashi & S. Akhtar, Sardar & Wesnousky, Steven & Sugito, Nobuhiko & Kaneda, Heitaro & Tsutsumi, Hiroyuki & M. Khan, Abdul & Khattak, Waliullah & B. Kausar, Allah. (2008):. Long recurrence interval of faulting beyond the 2005 Kashmir earthquake around the northwestern margin of the Indo-Asian collision zone. Geology. 36. 10.1130/G25028A.1.

Vaidya,K.S., Sanwal Jaishri :Neotectonism in the Indian Subcontinent: Landscape Evolution

Park R.G: Geological Structures and Moving Plates

Jadoon, I.A.K., Frisch, W., Kemal, A., Jaswal, T.M., 1997.: Thrust geometries and kinematics in the Himalayan foreland (North Potwar Deformed Zone), North Pakistan. Geol. Rundsch. 86, 120e131.

Jaswal, T.M., Lillie, R.J., Lawrence, R.D., 1997.: Structure and evolution of the northern Potwar deformed zone, Pakistan. Am. Assoc. Petrol. Geol. Bull. 81, 308e328.

Gee, E.R., 1980. Salt Range: Series Geological Maps: Directorate of Overseas Surveys, United Kingdom, for Government of Pakistan and Pakistan Geological Survey, 6 Sheets, Scale 1:50,000.

Yeats, R.S., Khan, S.H., Akhtar, M., 1984.: Late Quaternary deformation of the Salt Range of Pakistan. Geol. Soc. Lond. Bull. 95, 958e966.

Qasim M.Jan  2010: An overview of the Jijal Complex, the roots of the Kohistan

magmatic arc in the Himalaya of Pakistan. Journal ofNepal Geological Society,2010, YoL4l

Uyeda S -1984: Subduction zones: Their diversity, mechanism and human impacts. GeoJournal 8:381–406.

Khan Shuhab D., Walker Douglas J. Stuart A. Hall, Kevin C. Burke, Shah Mohammad T, Stockli Lisa: Did the Kohistan-Ladakh island arc collide first with India. Geological Society of America Bulletin  March 2009

Boutelier D, Chemenda A, Burg J-P -2003: Subduction versus accretion of intra-oceanic volcanic arcs: Insight from thermo-mechanical analogue experiments. Earth Planet Sci Lett 212 (1-2):31–45

Baker Dan M 1987:Balanced Structural Cross-Sections of the Central Salt Range and Potwar Plateau of Pakistan Shortening and Overthrust Deformation .A THESIS submitted to Oregon State University in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Science Completed June 4, 1987

Petterson Michael, G Treloar Peter J-2013: Volcanostratigraphy of arc volcanic sequences in the Kohistan arc, North Pakistan: volcanism within island arc, back-arc-basin, and intra-continental tectonic settings. Journal of Volcanology and Geothermal Research 2710 (2003) 1-32

Cotton James T., Koyi Hemin A. Modeling of thrust fronts above ductile and frictional detachments:

Application to structures in the Salt Range and Potwar Plateau, Pakistan. GSA Bulletin (2000) 112 (3): 351-363.

Arif1 Muhammad, Islam Ihtisham and Rizwan Muhammad :Petrography and physicomechanical properties of the granitic rocks from Kumrat valley, Kohistan Batholith, NW Pakistan. AshEse Journal of Physical Science Vol. 1(1), pp. 001-008, April, 2015

Faisal Shah, Dixon  John M.: Physical analog (centrifuge) model investigation of contrasting structural styles in the Salt Range and Potwar Plateau, northern Pakistan. Journal of Structural Geology Volume 77, August 2015, Pages 277-292

Rehman Hafiz Ur, Yamamoto Hiroshi, Ayub M., Khan Khalil, Nakamura Eizo, Zafar Muhammad and Khan Tahseenullah: Metamorphic history and tectonic evolution of the Himalayan UHP eclogites in Kaghan valley, Pakistan. Journal of Mineralogical and Petrological Sciences, Volume 103, page 242─254, 2008

Ringuette Lucie, Martignole Jacques, Windley Brian F-1999: Magmatic crystallization, isobaric cooling, and decompression of the garnet-bearing assemblages of the Jijal sequence (Kohistan terrane, western Himalayas) Geological Society of America, 27 (2): 139-142

Anczkiewicz R., Burg J.-P, Hussain S., Dawood H,. Ghazanfar M. and Chaudhry M. N:Stratigraphy and structure of the Indus Suture in the Lower Swat, Pakistan, NW Himalaya. Journal of Asian Earth Sciences, Vol. 16, Nos. 2±3, pp. 225±238, 1998

Kaneko Y, Katayama I, Yamamoto H, Misawa K, Ishikawa M, Rehman HU, Kausar AB, Shiraishi K -2003: Timing of Himalayan ultrahigh-pressure metamorphism: Sinking rate and subduction angle of the Indian continental crust beneath Asia. J metamorphic Geol 21 (6):589–599

Stampfli G, Borel GD -2002: A plate tectonic model for the Paleozoic and Mesozoic constrained by dynamic plate boundaries and restored synthetic oceanic isochrons. Earth Planet Sci Lett 196 (1-2):17–33.