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Bitte verwenden Sie diesen Link, wenn Sie dieses Dokument zitieren oder verlinken wollen: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:9-000669-5

Late Cretaceous to Miocene tectonic reconstruction of the northwestern Caribbean - regional analysis of Cuban geology

  • The Caribbean is a geologically complex region with several different plate boundary interactions. Geodynamic reconstructions of the northwestern Caribbean region have been particularly controversial in terms of the number of arcs, subduction polarity, and timing of collision. This thesis develops a refined tectonic reconstruction for the northwestern Caribbean based on a review of geological data of Cuba and a regional analysis within the northwestern Caribbean context. With regard to plausibility, significant emphasis was put on the degree and qualitiy of visualization. Three crustal sections across key areas in western, central, and eastern Cuba have been constructed in order to conduct an evolutionary interpretation in three dimensions. Western and central Cuba constitute an orogenic belt resulting from the collision of a mid- to Late Cretaceous volcanic arc - the "Great Caribbean Arc" - with the southern paleomargin of North America. The collision process apparently started in the Campanian, but major north- to northeast-directed thrusting processes at the southern Bahamas margin culminated during the Paleocene. A continous southwest-dipping polarity of the "Great Caribbean Arc", at least from the Aptian-Albian, can be infered from (1) its Late Cretaceous approach towards the North American margin, (2) the magnitude of top to the north directed tectonic transport in the Cuba orogenic belt, and (3) the internal structures of the metamorphic fore-arc assemblages and their evolution on the north side of the arc. An Early Cretaceous southwest-dipping origin of the "Great Caribbean Arc" along the northern fringe of the Chortís Block appears to be in all probability. This concept provides a link between (1) middle Late Cretaceous collision processes along the Matagua suture zone, (2) the Turonian termination of "Great Caribbean Arc"-activity on Jamaica, and (3) the late Campanian onset of collision in the Cuba orogenic belt. The collision of the "Great Caribbean Arc" with the Bahamas margin hampered relative northward motion of the Caribbean Plate from the late Campanian onward. Continued northward push finally resulted in the commencement of north-dipping subduction. Late Cretaceous commencement of north-dipping subduction was accompanied by superposition of oceanic crust and large-scale north-directed gravity sliding on the upper plate, as documented by ophiolitic slide-masses and Maastrichtian olistostromes in eastern Cuba (Nipe - Cristal and Moa Baracoa ophiolite massifs) as well as on Jamaica (ophiolites of the Bath-Dunrobin Complex) and the southern peninsula of Hispaniola. Progress of north-dipping subduction was responsible for the emergence of a Paleocene to Middle Eocene volcanic arc which spanned the northwestern Caribbean along the southern boundary of the Yucatán Basin while the Chortís Block and the Nicaragua Rise were still in a paleoposition to the south of the Maya Block. North-dipping subduction and the associated volcanic arc isolated the Yucatán Basin from its original affiliation to the Caribbean Plate. Relative northward motion of the Caribbean Plate and activity of the Paleogene volcanic arc stopped after the Eocene arrival of thickened oceanic crust of the Caribbean Large Igneous Province at the north-dipping subduction zone. After the late Early Eocene commencement of spreading at the Mid-Cayman Rise, North America - Caribbean relative motion was taken up along the sinistral Oriente Fault with estimated amounts of 800 to 1000 km offset since the Middle Eocene. This transform margin dissmembered the northwestern Caribbean extend of the Paleocene to Middle Eocene volcanic arc. Its eastern bend was uncoupled in the course of this process and may be represented by the Aves Ridge. South-central Hispaniola can be restored to a Middle Eocene position to the south of eastern Cuba, which accounts for an approximate Cenozoic displacement of 200 to 300 km. Therefore, most of the western prolongation of the Oriente Fault must be accommodated at the northern bounding-faults of the southern peninsula of Hispaniola. The proposed synthesis is in clear accordance with the paradigm of plate tectonics, corroborating its capability to incorporate even a complex region like the Caribbean.
  • Die Karibik ist ein geologisch kompliziert gebautes Gebiet mit zahlreichen Plattengrenzen. Streitpunkte der geodynamischen Rekonstruktionen sind die Anzahl der beteiligten magmatischen Bögen, Subduktionsrichtungen und Kollisionszeiträume. Diese Arbeit entwickelt eine verfeinerte plattentektonische Rekonstruktion für den nordwestlichen karibischen Raum. Die Zusammenfassung der geologischen Daten Kubas wird im regionalgeologischen Kontext analysiert. Die tektonischen Rekonstruktionen dieser Arbeit werden in für jeden Zeitschnitt dreidimensional dargelegt. Ausgangspunkt des Models sind drei geologische Schnitte durch Schlüsselgebiete im Westen, im Zentrum und im Osten Kubas. Den Westen und das Zentrum Kubas unterlagert ein Orogen, das auf die Kollision eines mittel- bis spätkreidezeitlichen magmatischen Bogens, dem „Great Caribbean Arc“, mit dem südlichen Paläokontinentalrand Nordamerikas zurückgeht. Der Kollisionsprozess beginnt offenbar im Campan, aber der Höhepunkt Nord- bis Nordost gerichteter Deckenüberschiebungen am südlichen Bahamasschelf fällt in das Paleozän. Eine zumindest ab dem Apt / Alb kontinuierlich nach Südwest abtauchende Polarität des „Great Caribbean Arc“ ergibt sich aus: (1) seiner oberkreidezeitlichen Annäherung an den passiven Kontinentalrand Nordamerikas, (2) der Größenordnung des nordgerichteten tektonischen Transports im kubanischen Orogen, (3) den Internstrukturen und der metamorphen Entwicklung des ‚fore-arc’ an der Nordflanke des magmatischen Bogens. Der wahrscheinlich bereits nach Südwest gerichtete Ursprung des „Great Caribbean Arc“ liegt an der unterkreidezeitlichen Nordflanke des Chortís-Blocks. Dieses Modell verknüpft (1) die Kollisionen längs der Matagua-Suturzone während der mittleren Oberkreide, (2) das Ende der magmatischen Aktivität auf Jamaika im Turon und (3) dem Beginn der Kollision im kubanischen Orogen während des späten Campan. Ab dem Campan wirkt die Kollision des „Great Caribbean Arc“ mit dem Bahamasschelf der relativen Norddrift der karibischen Platte entgegen. Fortgesetzter Nord-gerichteter Schub der karibischen Platte resultiert schließlich in Nord-gerichteter Subduktion. Zu Beginn der Subduktion in der Oberkreide wird ozeanische Kruste gestapelt, ophiolitische Gleitmassen und Olistostrome werden auf die Oberplatte geschüttet. Solche Einheiten sind im Osten Kubas (Nipe – Cristal und Moa-Baracoa-Ophiolithmassive), auf Jamaika (Ophiolithe des Bath-Dunrobin-Komplexes) und auf der südlichen Halbinsel Hispaniolas aufgeschlossen. In Fortsetzung der Nord-gerichteten Subduktion entwickelt sich während des Paläozäns bis in das Mitteleozän ein magmatischer Bogen, der sich entlang der Südflanke des Yucatan-Beckens erstreckt. Der Chortís-Block einschließlich des Nicaragua-Rückens befanden sich zu dieser Zeit noch unmittelbar südlich des Maya-Blocks. Die relative Nordbewegung der karibischen Platte und die Aktivität des paläogenen magmatischen Bogens enden, nachdem die karibische Flutbasaltprovinz (Caribbean Large Igneous Province) die Subduktionszone erreicht. Die ozeanische Spreizung entlang des Kayman-Rückens beginnt während des späten Untereozäns. Mindestens seit diesem Zeitraum ist ein Großteil der Relativbewegung zwischen Nordamerika und der karibischen Platte entlang der sinistralen Oriente-Störung lokalisiert. Seit dem Mitteleozän summiert sich die Relativbewegung auf 800 bis 1000 km. Die transforme Plattengrenze zerschert den nordwestkaribischen Ausläufer des Paläozänen bis Mitteleozänen magmatischen Bogens. Der östliche Bogen wurde abgeschert und ist möglicherweise im Aves-Rücken zu finden. Der südliche Zentralteil Hispaniolas kann auf eine mitteleozäne Position südlich der Ostspitze Kubas zurückgeführt werden, woraus sich ein Seitenverschiebungsbetrag von 200 bis 300 km ergibt. Daher muß ein Großteil des restlichen Seitenverschiebungsbetrages in östlicher Verlängerung der Oriente-Störung entlang der Nordrandstörung der südlichen Halbinsel Hispaniolas lokalisiert sein. Die vorliegende Arbeit stützt sich auf die Modellvorstellungen der Plattentektonik. Das Ergebnis untermauert deren Tauglichkeit, auch einen geologisch komplexen Raum wie die Karibik genetisch herzuleiten.

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Metadaten
Author: Max Sommer
URN:urn:nbn:de:gbv:9-000669-5
Title Additional (German):Spätkreidezeitlich bis miozäne tektonische Rekonstruktion der nordwestlichen Karibik - Regionalgeologische Analyse der Geologie Kubas
Advisor:Dr. habil. PD Heiko Hüneke, Prof. Dr. Martin Meschede
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Date of Publication (online):2009/10/09
Granting Institution:Ernst-Moritz-Arndt-Universität, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät (bis 31.05.2018)
Date of final exam:2009/07/01
Release Date:2009/10/09
Tag:Cayman Trog, Great Caribbean Arc, Karibische Flutbasaltprovinz, Oriente, Protokaribik
Caribbean region, Cuba, geology, plate tectonics, tectonic reconstruction
GND Keyword:Geodynamik, Geologie, Hispaniola, Jamaika, Karibik, Karibik <Nordwest>, Kuba, Plattentektonik, Tektonik
Faculties:Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät / Institut für Geographie und Geologie
DDC class:500 Naturwissenschaften und Mathematik / 550 Geowissenschaften, Geologie