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2023-11-22T17:10:26Z

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Als '''Vishnu Basement Rocks''' wird das [[Paläoproterozoikum|paläoproterozoische]] polymetamorphe kristalline [[Grundgebirge]] bezeichnet, das im [[Vereinigte Staaten|US-amerikanischen]] Bundesstaat [[Arizona]] gelegenen [[Grand Canyon]] ansteht.

== Etymologie ==
Die Vishnu Basement Rocks – [[Deutsche Sprache|Deutsch]] ''Vishnu-Grundgebirge'' – leiten ihren Namen von der [[Hinduismus|Hindugottheit]] [[Vishnu]] ab – wie auch das [[Vishnu Canyon]] und vor allem der [[Vishnu Temple]], der im Jahr 1880 von [[Clarence Dutton]] wegen seiner an einen Vishnu-Tempel erinnernden Form so bezeichnet worden war. Seitdem wurde es Tradition, hervortretende Geländepunkte im Grand Canyon nach mythologischen Gottheiten zu benennen.

== Erstbeschreibung ==
Die Vishnu Basement Rocks, alternativ auch als ''Vishnu Complex'', ''Vishnu Metamorphic'', ''Granite Gorge Metamorphic Suite'' oder ''Vishnu Group'' bezeichnet, wurden im Jahr 1894 erstmals von [[Charles Doolittle Walcott]] beschrieben.<ref>{{Literatur |Autor=Charles D. Walcott|Titel=Precambrian igneous rocks of the Unkar terrain. Grand Canyon, Arizona|Sammelwerk=U.S. Geol. Survey Ann. Kept.|Band=v. 14|Seiten=497–524|Datum=1894}}</ref>

== Vorkommen ==
Die Vishnu Basement Rocks erscheinen in der [[Inner Gorge]] des [[Colorado River]]s im Grand Canyon des nordwestlichen Arizonas. Ausgehend vom [[Mineral Canyon]] im Osten (Flussmeile 78) finden sich Aufschlüsse bis zur Flussmeile 247 im Westen am [[Lake Mead]],<ref>{{Literatur |Autor=Owen Philip Shufeldt|Titel=Archean detrital zircons in the Proterozoic Vishnu Schist of the Grand Canyon, Arizona: implications for crustal architecture and Nuna reconstructions|Sammelwerk=Doktorarbeit|Verlag=University of New Mexico|Ort=Albuquerque, New Mexico|Seiten=117|Datum=2010|Online=https://digitalrepository.unm.edu/eps_etds/81}}</ref> d. h. über eine Distanz von 169 Meilen bzw. 272 Flusskilometer.

== Geologische Einführung ==
Die Vishnu Basement Rocks sind die tiefstgelegene und älteste geologische Einheit der Inner Gorge des Colorado Rivers. Das Grundgebirge im Grand Canyon verdankt seine Entstehung im Wesentlichen der [[Yavapai-Gebirgsbildung]], die vor 1720 bis 1680 Millionen Jahren Gesteine eines [[Backarc-Becken]]s mit dem dazugehörenden magmatischen [[Inselbogen]] (das [[Yavapai-Terran]], [[Englische Sprache|Englisch]] ''Yavapai province'') unter das [[Mojave-Terran]] (engl. ''Mojave province'') im Nordwesten presste. Die Ausgangsgesteine wurden in mehreren Phasen stark [[Metamorphose (Geologie)|metamorphosiert]] und tektonisch verformt. Die Metamorphose erreichte gewöhnlich die obere [[Grünschieferfazies]]/untere [[Amphibolitfazies]], in einigen Krustenblöcken wurde sogar die untere [[Granulitfazies]] mit [[Migmatit]]bildung realisiert. Aufgrund dieser orogenen Veränderungen sind die Vishnu Basement Rocks verständlicherweise recht kompliziert aufgebaut und können in viele einzelne geologische Einheiten unterteilt werden. Die recht heterogenen Gesteine lassen sich aber dennoch jeweils einer der folgenden Gruppen zuordnen:
* [[Kontinent]]fragment des Mojave-Terrans
* Metamorphe Backarc-Sedimente
* [[Inselbogen]]magmatismus
* Anorogene Intrusiva

== Lagerungsverhältnisse ==
Der [[Hangendes|Hangendkontakt]] der Vishnu Basement Rocks ist eine bedeutende [[Diskordanz|Winkeldiskordanz]], der die [[Mesoproterozoikum|mesoproterozoische]] [[Bass-Formation]] der [[Unkar Group]] bzw. der [[Grand Canyon Supergroup]] aufliegt – die [[Greatest Unconformity]]. An ihr wurden die Grundgebirgsgesteine und eventuell auflagernde Schichten über einen Zeitraum von nahezu 500 Millionen Jahren um mindestens 25 Kilometer herausgehoben und erosiv entfernt. Auf die Vishnu Basement Rocks kann aber auch noch die nächsthöhere Winkeldiskordanz – die [[Great Unconformity]] – herabgreifen. Auf die Grundgebirgsgesteine folgt dann in diesem Fall diskordant die [[Kambrium|kambrische]] [[Tonto Group]] mit dem [[Tapeats Sandstone]].

== Kontinentfragment des Mojave-Terrans ==
[[Datei:Grand Canyon Vincent Bloch.jpg|mini|hochkant=1.6|Grand Canyon mit Vishnu Basement Complex unterhalb flachliegenden Gesteinen der Unkar Group. Erkennbar die steilstehende Schieferung und helle granitoide Intrusiva]]

Ältestes Gestein der Vishnu Basement Rocks ist der [[Elves Chasm-Gneis]], der [[Radiometrische Datierung|radiometrisch]] auf 1840 Millionen Jahre datiert wurde. Es handelt sich hierbei um einen [[Orthogneis]], dessen Protolithe (Ausgangsgesteine) ein mafischer [[Tonalit]] ([[Hornblende]]-[[Biotit]]-Tonalit) und ein intermediärer [[Quarzdiorit]] waren. Außerdem sind flächige [[Amphibolit]]lagen im Gneis anzutreffen, die wahrscheinlich ehemalige [[Gang (Geologie)|Ganggesteine]] darstellen. Der Elves Chasm-Gneis ist also demzufolge aus einem Pluton hervorgegangen, der dann zu einem Orthogneis metamorphosiert wurde. Sein hohes Alter rückt ihn in die Nähe der Gesteine des etwas weiter westlich gelegenen kontinentalen Mojave-Terrans, zu dem ihn auch viele Geologen rechnen.

Das Mojave-Terran reicht im Grand Canyon bis an die [[Crystal shear zone]] heran, eine 2 Kilometer breite hochplastische [[mylonit]]ische
Zone – die Grenze zum Yavapai-Terran. Gesteine unmittelbar westlich wie der [[Tuna Creek Granodiorite]] führen z. B. rezyklierte [[Zirkon]]e mit Mojave-typischem Alter, wohingegen die ostwärts folgenden Gesteine des Yavapai-Terrans alle wesentlich jünger sind.

== Metamorphe Backarc-Sedimente ==
Zum (jetzt metamorphen) Sedimentstapel des einstigen Backarc-Beckens gehören folgende Einheiten (von jung nach alt):
* [[Vishnu Schist]]<br />Rein [[Sedimente und Sedimentgesteine|sedimentären]] siliziklastischen Ursprungs. Besteht aus Quarzglimmerschiefer, Tonschiefer und metamorphosiertem Arenit. Es dürfte sich hiebei um metamorphosierte [[Turbidit]]e handeln.
* [[Brahma Schist]]<br />Ehemalige [[Vulkanismus|vulkanische]] Gesteine mafischer bis intermediärer Zusammensetzung. Liegen jetzt vor als Amphibolit, Hornblende-Biotit-Plagioklas-Schiefer, Biotit-Plagioklas-Schiefer, Orthoamphibol-führender Schiefer und Gneis. Bemerkenswert das Vorkommen metamorphosierter [[Sulfid]]e. Der Brahma-Schist ist auf 1742 Ma BP datiert worden.
* [[Rama Schist]]<br />Ebenfalls vulkanischer Herkunft meist [[Felsische Minerale|felsischer]] Zusammensetzung. Tritt auf als massiver, feinkörniger Quarz-Feldspat-Schiefer und Gneis und ist rund 1750 Millionen Jahre alt.
Diese suprakrustalen Sedimentgesteine wurden im Zeitraum 1750 ± 2 bis 1741 ± 1 Millionen Jahre abgelagert und erreichten eine Gesamtmächtigkeit von rund 13.000 Metern. Ihre stratigraphische Abfolge ist nicht immer eindeutig, da sie sich ineinander verzahnen können. In Antiklinalbereichen wird aber generell die oben angeführte Abfolge beobachtet.

== Inselbogenmagmatismus ==
Unmittelbar nach Beendigung des Sedimentationsvorgangs im Backarc-Becken erfolgte die ''erste Phase'' [[Magmatismus|magmatischer]] [[Intrusion (Geologie)|Intrusionen]]. Sie war granitischer bis [[granodiorit]]ischer Zusammensetzung:
* der bekannte [[Zoroaster Granite]], 1741 ± 1 Millionen Jahre
* der [[Grapevine Camp Granite]], 1737 ± 1 Millionen Jahre
* und der [[Trinity Granodiorite]], 1730 ± 3 Millionen Jahre.
Mit dem Einsetzen der ersten [[Gebirgsbildung|orogenen Bewegungen]] der Yavapai-Gebirgsbildung (Akkretion des Inselbogens) ging eine ''zweite Phase'' magmatischer (synorogener) kalk-alkalischer Intrusionen einher, welche aber insgesamt etwas mafischer verlief. Es bildeten sich:
* der [[Ruby Granodiorite]], 1717 ± 1 Millionen Jahre
* und der [[Horn Creek Diorite]], 1713 ± 2 Millionen Jahre.
Eine ''dritte Phase'' recht felsischer Natur erfolgte nach dem Höhepunkt der Metamorphose. Im Zeitraum 1698 bis 1662 Millionen Jahre bildeten sich [[Pegmatit|Pegmatit-]] und [[Aplit]]gänge, peraluminose Granite und der [[Phantom Pluton]] um 1662 Millionen Jahre.

== Anorogene Intrusiva ==
Wesentlich später intrudierten dann anorogene Magmatite um 1400 Millionen Jahren, es entstanden Granitintrusionen, Granitgänge und Pegmatite. Sie stehen aber in keinerlei Zusammenhang mit den Akkretionsvorgängen.

== Metamorphose und Deformation während des Akkretionsvorgangs ==
[[Datei:Vishnu Basement rocks.JPG|mini|hochkant=1.6|Die Vishnu Basement Rocks in der Inner Gorge des Colorado Rivers]]

Nach der Beendigung der Sedimentation des 13 Kilometer dicken Sedimentpakets um 1740 Ma BP kam es zur Versenkungsmetamorphose, die auf zwei Pfaden erfolgte. Ein druckbetonter mit der Bildung von [[Disthen]] und [[Granat]] und ein mehr temperaturbetonter mit der Bildung von [[Andalusit]], [[Sillimanit]] und Granat. In beiden Fällen wurden 0,7 [[Pascal (Einheit)|GPa]] (oder 7 Kilobar) an Druck erreicht und es erfolgte stellenweise [[Anatexis|anatektisches Aufschmelzen]] und [[Migmatit]]bildung – entsprechend einer Endteufe von rund 25 Kilometer (untere Mittelkruste).

Die allmähliche Druckerhöhung hatte während des Zeitraums 1730 bis 1700 Millionen Jahre eine erste [[Kontinuumsmechanik|Deformationsphase]] (D1) in den Sedimenten bewirkt, die sich durch relativ flachliegende [[Schieferung]], nach Nordwest ausgerichtetes [[Gefüge (Geologie)|Gefüge]] sowie nach Nordwest erfolgten [[Überschiebung]]en und isoklinalem [[Falte (Geologie)|Faltenbau]] auszeichnete. Bei fortdauernder Südost-Nordwest gerichteter Einengung des Sedimentpakets setzte ab 1713 Millionen Jahren noch vor Erreichen des metamorphen Höhepunkts (1707 bis 1698 Millionen Jahre) eine zweite Deformationsphase (D2) ein, die eine penetrativ steilstehende, Nordost-streichende Schieferung mit dazugehörendem steilstehenden bis überkippten Faltenbau den vorhandenen Strukturen aufprägte. Diese zweite Phase dauerte bis 1685 Millionen Jahre – lange nachdem der Höhepunkt der Metamorphose überschritten war und die Dekompression bereits eingesetzt hatte. In der Dekompressionsphase konnten die Gesteine des Vishnu Basement Complex dann auf eine Teufe von zirka zwölf Kilometer (0,3 bis 0,4 GPa) auftauchen. Ab 1685 Millionen Jahren setzte in diesem Tiefenbereich schließlich isobares Abkühlen von 650 °C auf 450 °C ein.

== Blockarchitektur ==
Strukturell zeichnet sich das Grundgebirge der Vishnu Basement Rocks durch seine Blockarchitektur aus. Es besteht aus insgesamt sechs, bis zu zehn Kilometer breiten, lithotektonischen Krustenblöcken, die durch steilstehende, Nordost-streichende [[Scherung (Mechanik)|Scherzonen]] voneinander abgetrennt werden. Die Scherzonen können bis zu zwei Kilometer breit werden und repräsentieren einen sehr hohen Verformungsgrad. Während der Dynamometamorphose haben sich diese Krustenblöcke unterschiedlich verhalten. Sie dokumentieren zwar alle den gleichen Maximaldruck und befanden sich somit in gleicher Tiefenlage, weisen aber sehr unterschiedliche Maximaltemperaturen auf, die zwischen 520 und 750 °C liegen können. Dieser sehr hohe Temperaturunterschied lässt sich hauptsächlich durch unterschiedliche Wärmezufuhr mittels pegmatitischer Intrusiva erklären – Blöcke mit einem hohen Anteil an Pegmatiten wurden wesentlich stärker aufgeheizt. Die Pegmatitintrusionen machten sich insbesondere während der Dekompressionsphase im Zeitraum 1685 bis 1660 Millionen Jahre bemerkbar und bewirkten ein sekundäres Granatwachstum und somit eine zeitweilige Umkehr im generellen Abkühlungstrend.

== Siehe auch ==
* [[Brahma Schist]]
* [[Geologie des Grand Canyon]]
* [[Rama Schist]]
* [[Vishnu Schist]]

== Quellen ==
* {{Literatur |Autor=Gregory Dumond, Kevin H. Mahan, Michael L. Williams und Karl E. Karlstrom|Titel=Crustal segmentation, composite looping pressure-temperature paths, and magma-enhanced metamorphic field gradients: Upper Granite Gorge, Grand Canyon, USA|Sammelwerk=GSA Bulletin|Band=V. 119|Seiten=202–220|Datum=2007|DOI=10.1130/B25903.1}}
* {{Literatur |Autor=David P. Hawkins, Samuel A. Bowring, Bradley R. Ilg, Karl E. Karlstrom und Michael L. Williams|Titel=U-Pb geochronologic constraints on the Paleoproterozoic crustal evolution of the Upper Granite Gorge, Grand Canyon, Arizona|Sammelwerk=GSA Bulletin|Band=V. 108|Seiten=1167–1181|Datum=1996|DOI=10.1130/0016-7606(1996)108<1167:UPGCOT>2.3.CO;2}}

== Weblinks ==
* {{Literatur |Autor=George H. Billingsley|Titel=Geologic Map of the Grand Canyon 30' by 60' Quadrangle, Coconino and Mohave Counties, Northwestern Arizona|Sammelwerk=U.S. Geological Survey Geologic Investigation Series I-2688|Datum=2000|Online=https://pubs.usgs.gov/imap/i-2688/}}

== Einzelnachweise ==
<references/>

[[Kategorie:Gesteinseinheit des Proterozoikum]]
[[Kategorie:Präkambrium]]
[[Kategorie:Geologie Amerikas]]
[[Kategorie:Grand-Canyon-Nationalpark]]
[[Kategorie:Geographie (Arizona)]]

Vishnu Basement Rocks - Versionsgeschichte

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