מתחם דולות

מתחם דוּלוּת (באנגלית : Duluth Complex), מתחם מפרץ ביוור (Beaver Bay Complex) המשויך אליו (ושלעיתים קרובות מתייחסים אליו כחלק ממתחם דולות), והמתחם הגעשי נורת שור (North Shore Volcanic Group) הקשור אליהם הם תצורות סלעים הבונות את מרבית תשתית סלע האם של צפון-מזרח מדינת מינסוטה. מתחם דולות ומתחם מפרץ ביוור הם מחדרים שכבתיים שנוצרו בעת היווצרות אזור ההעתקים המרכז-יבשתי (Midcontinent Rift System) של אמריקה הצפונית. סלעי המתחמים גובלים בסלעים הגעשיים של המתחם הגעשי של נורת שור שנוצרו במהלך אותו אירוע גאולוגי, ולעיתים מובלעים בתוכם. תצורות אלו הן חלק מ"סופריור אפלנד" (Superior Upland), אזור פיזיוגאוגרפי בארצות הברית, בעצמו חלק מ"לאורנטין אפלנד" (Laurentian Upland) של החבל הגאולגי השילד הקנדי, הליבה של קראטון אמריקה הצפונית. מתחם דולות כולל את מרבית "חבל ראש החץ" (Arrowhead Region) צפונית לימת סופיריור. מתחם דולות ומתחם מפרץ ביוור משתרעים דרומית לקו דמיוני המתחיל במערב בסמוך לדולות, מתעקל צפונה ולצפון-מזרח עד בערך קו הרוחב 48° צפון דרומית לאגם נייף (Knife Lake), ממשיך מזרחה במקביל לקו רוחב זה במרחק שנע בין חמישה לעשרים קילומטרים מקו הגבול בין קנדה לארצות הברית עד לקרבת קו האורך 90°, שם הוא מתחבר לקו הגבול בנהר פיג'ן (Pigeon River), ואז ממשיך מזרח בסמוך לגבול ובקרבתו עד ימת סופיריור. אורכו של מתחם דולות כ-240 קילומטרים ושטחו כ-4,715 קמ"ר. בקרבה לימת סופיריור מתמזגים סלעי מחדרים אלו עם הסלעים של המתחם הגעשי נורת שור, אף הוא שריד מהיווצרות אזור ההעתקים המרכז-יבשתי, תוך יצירת פסיפס מורכב. מתחמי דולות ומפרץ ביוור נמשכים למרחק קצר מתחת לימת סופיריור דרומית לקו החוף הנוכחי, אך במרבית המקומות לאורך חוף זה ובקרבתו מכוסה חלקם הדרומי בסלעים הגעשיים של המתחם הגעשי נורת שור. לפני כ-1,100 מיליון שנים החל קראטון אמריקה הצפונית להתפצל עקב היווצרות הבקע של אזור ההעתקים המרכז-יבשתי. במשך תקופה בת 15 עד 22 מיליון שנים, עלתה מאגמה דרך קרום כדור הארץ, כשהיא מפרידה בין התצורות הקדומות ויוצרת מסלע חדש באזור הבקע. שכבות המסלע שנוצרו כך מכונות חבורת העל קווינאוון (Keweenawan Supergroup). סלעים מחבורה זו צפונית לימת סופיריור מהווים את השכבות של החבורה געשית של נורת שור והתצורות הצמודות של מתחמי דולות ומפרץ ביוור. הסלעים הגעשיים של מתחם נורת שור נוצרו בין לפני 1,109 מיליון שנים ל-1,096 מיליון שנים ממאות קילוחי לבה נפרדים, תוך יצירת שש רמות משופעות נבדלות שבחלק מהמקרים נערמו זו על גבי זו והגיעו לעובי של יותר מ-8,000 מטרים. רמות אלו משופעות כלפי הקער שמתחת לימת סופיריור, כפי שניתן לראות בתמונה המצורפת של הרי סואוטות (Sawtooth Mountains), שמדרונותיהם משקפות את שיפועם של הסלעים שלחוף הימה. אף שהרכבם בזלתי, כוללים קילוחים אלו ריוליטים וסוגים אחרים. כחלק מרצף קווינאוון (Keweenawan sequence) מהמזופרוטרוזואיקון, מהוות שכבות געשיות אלו חלק ממתחם רמת לבה שהוא בין המתחמים הקדומים ביותר, הגדולים ביותר ושהשתמרו בצורה הטובה ביותר בעולם מסוגו. הסלעים הגעשיים של נורת שור יצרו את "סלעי הגג" שלתוכם נוצקו הסלעים המאפיים של מתחם דולות. הם נוצרו, בעיקר, לפני פחות מ-1,102 מיליון שנים. התצורות הקדומות ביותר נמצאות ליד דולות, והחדשות יותר בסמוך לעיירה טופטה (Tofte) במינסוטה. סלעי הגג היוו מבודד תרמי למאגמה שעלתה מלמטה שהצטננה באיטיות עקב כך, ולכן הסלע המאפי שנוצר הוא בעל גרגרים גדולים יחסית. מחדרים פלוטוניים אלו יצרו סיל שעוביו כ-16 קילומטרים, הבנוי בעיקר מגברו, אבל עם כמויות משמעותיות של אנורתוזיט, וגם מחדרים של טרוקטוליט, גרנודיוריט וגרניט. מתחם דולות הוא אחד ממחדרי הגברו הגדולים ביותר בעולם, ואחד מהמחדרים השכבתיים הגדולים הידועים, שני רק למתחם בושוולד בדרום אפריקה. החלק התחתון של המחדר לאורך השוליים הצפון-מערביים בנוי מסלעי הצטברות יחד עם ריכוזים של ניקל, נחושת ומתכות מקבוצת הפלטינה. החלק העליון מכיל אנורתוזיט הנושא אילמניט ולברדוריט. לאורך שוליו הצפונים גובל מתחם דולות במבנים גאולוגיים קדומים יותר, החגורה הירוקה של איליי (Ely Greenstone belt), חגורה געשית מעידן הארכאיקון שסלעיה נחשבו פעם כסלעים הקדומים ביותר שנחשפו על פני כדור הארץ, והרכסים מכילי עפרות הברזל: רכס מסאבי (Mesabi Range), ורכס גנפלינט (Gunflint Range), עפרות שהושקעו כחלק מחבורת אנימיקי (Animikie Group) מאורוגנזת פנוקאן (Penokean orogeny), אירוע שיצר רכסי הרים בתקופת הפלאופרוטרוזואיקון. על פי ההשערה המקובלת היו שני רכסי הרים אלו פעם רכס רצוף אחד, אבל המאגמה הפולשנית של מתחם דולות אפתה וקברה את מרכז הרכס והפרידה אותו לשני הרכסים של ימינו. במזרח המתחם נסמך על תצורת רוב (Rove Formation) ופולש לתוכה. תצורת רוב היא מבנה קדום יותר הבנוי מסלעי משקע. כיוונם הכללי של מבני הגברו והדיאבז של מתחם דולות הוא מדרום מערב לצפון מזרח, והסחיפה המשתנה הותירה סדרה של רכסים הבנויים מהסלעים המאפיים הקשים יותר כשהוא נישאים מתוך סלעי המשקע הרכים יותר של תצורת רוב. אגמים מוארכים רבים שוכנים במרבית השקעים הללו. בדרום, בסמוך לימת סופיריור, שוכנים שכבות המסלע של מתחמי דולות ומפרץ ביוור מתחת לסלעי הפרץ של המתחם הגעשי נורת שור, או מתמזגים בהם. מתחם מפרץ ביוור שוכן במרכז מתחם נורת שור, וסלעיו צעירים במקצת מהסלעים המאפיים האחרים של מתחם דולות, והם מתוארכים מלפני 1,096 מיליון שנים. פעם חשבו שסלעים אלו וסלעי משקע צעירים יותר כוסו על ידי מתחם דולות לרוחב כל ימת סופיריור עד ויסקונסין, שגם שם קיימים תצורות גברו. ההשערה הייתה שמתחם דולות הוא לופולית ענק, מבנה בצורת עדשות השקוע במרכז, המחבר בין מחשופי הגברו משני צדי הימה, אך כיום ידוע שהמתחם משתרע רק כמה קילומטרים דרומית לחוף הצפוני של ימת סופיריור. סלע האם מעידן העל של הפרקמבריון של מתחם דולות והמתחם הגעשי נורת שור אינם קבורים מתחת לשכבות סלעי משקע מאוחרים יותר, כפי שנפוץ דרומה מהם, מרבית סלע אם זה קרוב לפני השטח או מהווה אותם. קרחונים סחפו קרקעות קדומות יותר, וכמקובל בשילד הקנדי, הקרקעות החדשות שנוצרו אחר-כך דקות ודלות, ומקורן מהסלעים שמתחתן או מסלעים סמוכים ולא מהשכבות העמוקות של המשקעים הקרחוניים, שהם מקוטעים ויחסית רדודים במרבית האזור. עקב כך מרבית סלע האם נחשף, למעט משקעים ומשקעים קרחוניים בפרשת המים של הנהרות סנט לואיס (Saint Louis River) וקלוקט (Cloquet) מערבה בפנים היבשת. מחשופים של גברו מצויים משני קצות המתחם. הם שולטים על קו הרקיע של העיר שנתנה למתחם דולות את שמו וגם מהווים חלק מנקודת פיג'ן (Pigeon Point), הנקודה המזרחית ביות של מינסוטה. בין הקצוות הושווה קו החוף של ימת סופיריור בין דולות לבין קו הגבול הבינלאומי עם קנדה למחשוף געשי אחד ארוך, עם הפסקות מדי פעם בשל חלקים ממתחם מפרץ ביוור, כדוגמת צוקי האנורתוזיט בפארק מגדלור ספליט רוק (Split Rock Lighthouse) בסמוך לשפכי בזלת. שרידים בולטים לפעילות געשית כוללים את הצוקים הריוליטיים בכף "פאליסד הד" (Palisade Head), שפכי הלבה הבזלתית במפלי גוזברי (Gooseberry Falls), והרי סואוטות (Sawtooth Mountains), מזרחה יותר. לאורך חופי הימה אפשר למצוא את אבני החן: תומסוניט - סוג של זאוליט שבהם יש טבעות קונצנטריות במגוון צבעים, שחור, לבן, כתום, ורוד, אדום וגוונים רבים של ירוק, ואגט ימת סופיריור, שנוצרו כאשר מינרלים מילאו את החללים בלבה שהצטננה. רמות בפני הארץ כוללות את הר העיט (Eagle Mountain - ההר הגבוה ביותר במינסוטה) ואת הרי מיסקיואה (Misquah Hills). מרבית החלק המזרחי של היער הלאומי סופריור (Superior National Forest) ואזור הנופש המכונה "אזור הפרא קאנו של מימי הגבול" ("Boundary Waters Canoe Area Wilderness"), השייך לו, שוכנים במתחם דולות, וסלעי האם משלהי הפרקמבריון שנחשפו יצרו רבים מצורות הנוף האופייניות לאזור זה. האגמים שבפנים היבשת שוכנים בתוך שקעים שנוצרו מהסחיפה המשתנה של מחדרי הגברו. שקעים אלו קיבלו את צורתם הסופית בעזרת שחיקה קרחונית במהלך תקופות הקרח האחרונות, תוך יצירת אגמים חסרי צורה מוגדרת שחופיהם סלעיים, שהם מסימני ההיכר של אזור הפרא. מדיה וקבצים בנושא מתחם דולות בוויקישיתוף Mineral potential and geology of the Duluth Complex Geology and Mineral Deposits of the Duluth Complex, Minnesota Duluth Complex Tapestry of Time and Terrain האזור הצפון-מזרחי של מינסוטה, הכולל כמה נפות שצורתו דמוית חץ Geologic Map of the Duluth Complex Peter Laznicka, Giant Metallic Deposits: Future Sources of Industrial Metals, עמ' 520 Mesoproterozoic Midcontinent Rift System, Lake Superior Region, USA תקציר Ojakangas and Dickas, 1.1-Ga Midcontinent Rift System, central North America - תקציר Ojakangas & Matsch (1982)עמ' 54-50 S. Th. Schmidt, S. Th Schmidt, Regional and local patterns of low-grade metamorphism in the North Shore Volcanic Group, Minnesota, USA, Journal of Metamorphic Geology 11, 1993, עמ' 401–414 doi: 10.1111/j.1525-1314.1993.tb00157.x - תקציר, John Green, Volcanic and Sedimentary Rocks of the southwestern sequence of the North Shore Volcanic Group (2004), עמ' 52 Green עמ' 52 Paul k. Sims, The Duluth Complex in the Gabrrro Lake Quadrangle, Minnesota The Duluth Complex Geology and resources of titanium in the United States עמ' D2 Geology and Natural History of the BWCA and Quetico Park סלעים עתיקים יותר נמצאו במינסוטה ("גנייס מורטון" (Morton Gneiss) של דרום מערב מינסוטה), בגרינלנד, בלברדור והסלעים העתיקים ביותר הידועים כיום הם מקוויבק (World's oldest rocks found in Quebec‏, Canada home to world's oldest rocks, researchers say) למעשה נחשב מתחם דולות אבטיפוס של לופולית glacial till - שלמה שובאל מגדיר זאת כ" שפוכת סלעית בלתי-משוכבת ובלתי-ממוינת, הנוצרת כשטריד קרחוני משתחרר מן הקרח ומצטבר באזור ההפשרה שבחזית קרחון ובשוליו" Split Rock Lighthouse State Park Info