Геология Аппалачей
Геология Аппалачей насчитывает более 1,2 миллиарда лет назад, в мезопротерозойскую эру. [1] когда два континентальных кратона столкнулись, образовав суперконтинент Родиния , за 500 миллионов лет до развития хребта во время формирования Пангеи . Породы, обнаженные в сегодняшних Аппалачах, обнаруживают удлиненные пояса складчатых и надвиговых морских осадочных пород , вулканических пород и осколков древнего океанского дна — убедительное свидетельство того, что эти породы были деформированы во время столкновения плит . Рождение Аппалачей знаменует собой первое из нескольких столкновений горных плит, кульминацией которых стало образование Пангеи с Аппалачами и соседними горами Анти-Атлас (ныне в Марокко) недалеко от центра. Эти горные хребты, вероятно, когда-то достигали высоты, аналогичной высотам Альп и Скалистых гор, прежде чем они подверглись эрозии. [2] [3]
Геологическая история
[ редактировать ]Обзор
[ редактировать ]Аппалачи сформировались в результате серии горообразовательных событий за последние 1,2 миллиарда лет: [4] [5]
- Гренвиллская складчатость началась 1250 миллионов лет назад (млн лет назад) и продолжалась 270 миллионов лет.
- Таконическая складчатость началась 450 млн лет назад и продолжалась 10 миллионов лет.
- Акадская складчатость началась 375 млн лет назад и длилась 50 миллионов лет.
- Аллеганская складчатость началась 325 млн лет назад и длилась 65 миллионов лет.
Протерозойская эра
[ редактировать ]Гренвиллская складчатость
[ редактировать ]
Первое столкновение тектонических плит, образующее гору, которое положило начало строительству того, что сегодня является Аппалачами, произошло в мезопротерозойскую эпоху, по крайней мере, один миллиард лет назад, когда досевероамериканский кратон под названием Лаврентия столкнулся с другими континентальными сегментами, особенно с Амазонией . Примерно в это же время столкнулись все остальные кратоны Земли, образовав суперконтинент Родинию, окруженный одним океаном . горообразование, называемое Гренвиллской складчатостью По границам кратонов происходило . В нынешних Аппалачах есть по крайней мере две области, состоящие из скальных образований, образовавшихся во время этого складчатого процесса: горы Голубого хребта и Адирондака . [1]
Распад Родинии
[ редактировать ]После Гренвиллской складчатости направление дрейфа континентов изменилось, и Родиния начала распадаться. Горы, образовавшиеся в эпоху Гренвилля, подверглись эрозии в результате выветривания , оледенения и других природных процессов, что привело к выравниванию ландшафта. Эродированные отложения этих гор способствовали образованию осадочных бассейнов и долин.
Например, на территории нынешних юга США бассейн Окои образовался . Морская вода наполнила бассейн. Реки из окружающей сельской местности несли в бассейн глину, ил, песок и гравий, подобно тому, как современные реки несут осадки из региона среднего континента в Мексиканский залив . Осадок слоями рассыпался по дну бассейна. Бассейн продолжал опускаться, и в течение длительного периода времени, вероятно, миллионов лет, накопилась большая толщина отложений. [6]
В конце концов тектонические силы, разделившие два континента, стали настолько сильными, что океан Япета у восточного побережья Лаврентийской окраины образовался . Породы провинции Долины и хребта формировались на протяжении миллионов лет на территории Япета. Раковины и другие твердые части древних морских растений и животных накапливались, образуя известковые отложения, которые позже стали известняком . Это тот же процесс, посредством которого образуется известняк в современных океанах. В результате выветривания известняка, обнаженного на поверхности земли, образуются богатые известью почвы, которые так распространены на плодородных сельскохозяйственных угодьях провинции Вэлли и Ридж. [6]
Во время распада континентов, примерно 600–560 миллионов лет назад, вдоль тектонических окраин присутствовала вулканическая активность. Есть свидетельства этой деятельности в сегодняшних горах Голубого хребта. Горы Роджерс , Уайттоп и Пайн-Маунтин являются результатом вулканической активности, произошедшей примерно в это время. [7] Свидетельства подземной деятельности ( дайки и силлы, внедряющиеся в вышележащие породы) также присутствуют на Голубом хребте. Например, основные породы были обнаружены вдоль разлома Фрайс в центральной части Блу-Ридж в округе Монтгомери, штат Вирджиния . [8]
Палеозойская эра
[ редактировать ]
В самой ранней части палеозоя континент , который позже стал Северной Америкой, располагался по обе стороны экватора . Регион Аппалачей представлял собой пассивную окраину плиты , мало чем отличающуюся от сегодняшней провинции Атлантической прибрежной равнины . В течение этого периода регион периодически погружался под мелководное море. Толстые слои осадочных пород и карбонатных пород отложились на мелководном морском дне, когда этот регион был затоплен. Когда уровень моря отступил, преобладали наземные осадочные отложения и эрозия. [10]
В течение среднего ордовика (около 458-470 миллионов лет назад) изменение движения плит подготовило почву для первого палеозойского горообразования ( Таконическая орогения ) в Северной Америке. Некогда спокойная пассивная окраина Аппалачей превратилась в очень активную границу плиты, когда соседняя океаническая кора , Япет, столкнулась с Северо-Американским кратоном и начала погружаться под него. С созданием этой новой зоны субдукции появились первые Аппалачи. [10]
Вулканы выросли вдоль окраины континента , что совпало с началом субдукции. Надвиговые разломы подняли и деформировали более древние осадочные породы, залегающие на пассивной окраине. Когда горы поднялись, эрозия начала их разрушать. Потоки сносили обломки горных пород вниз по склону и откладывали их в близлежащие низменности. [10]
Горообразование продолжалось периодически в течение следующих 250 миллионов лет ( Каледонский , Акадский , Уашитский , Герцинский и Аллеганский складчатые образования). Континент за континентом надвигался и пришивался к Северо-Американскому кратону по мере того, как Пангея начала обретать форму. Микроплиты , более мелкие кусочки коры, слишком маленькие, чтобы их можно было назвать континентами, сметались один за другим, чтобы привариться к растущей массе. [10]
Примерно 300 миллионов лет назад ( пенсильванский период) Африка приближалась к Северо-Американскому кратону. Коллизионный пояс распространился на регион Озарк - Уашита и через район Марафонских гор в Техасе. Столкновения континентов подняли цепь Аппалачей-Уашиты до высокого горного хребта масштабов современных Гималаев . Массивная часть Пангеи была завершена ближе к концу палеозойской эры ( пермский период), когда Африка ( Гондвана ) впахлась в континентальную агломерацию с горами Аппалачи-Уачита около середины. [10]
Мезозойская эра и позже
[ редактировать ]Пангея начала распадаться около 220 миллионов лет назад, в раннем мезозое (поздний триас ). Когда Пангея раскололась , родилась новая пассивная тектоническая окраина, и силы, создавшие Аппалачи, Уашиту и Марафонские горы, успокоились. Преобладали выветривание и эрозия, и горы начали разрушаться. [10]
К концу мезозоя Аппалачи превратились в почти плоскую равнину. [10] Только когда этот регион был поднят в кайнозойскую эпоху, сформировалась своеобразная топография настоящего. [11] Подъем омолодил потоки, которые быстро отреагировали, врезавшись в древнюю скальную породу. Некоторые потоки текли по слабым слоям, определяющим складки и разломы, созданные много миллионов лет назад. Другие потоки текут так быстро, что прорезают устойчивые складчатые породы горного ядра, прорезая каньоны в слоях горных пород и геологических структурах. [10] Хребты ядра Аппалачей представляют собой устойчивую к эрозии породу, которая осталась после того, как скала над ней и рядом с ней была размыта. [10]
Физиографические провинции
[ редактировать ]Географические границы Аппалачей соответствуют определению, которое охватывает всю территорию суши в Соединенных Штатах и Канаде, используемому Геологической службой США и Геологической службой Канады с использованием физиографических исследований. США используют термин «Аппалачское нагорье», а Канада использует термин «Аппалачское нагорье» для определения смежных регионов, имеющих схожую геологию, топографию, историю и местные сообщества растений и животных. (Аппалачи не являются синонимом Аппалачского плато , которое является одной из провинций Аппалачского нагорья). [ нужна ссылка ]
Аппалачский бассейн
[ редактировать ]Аппалачский бассейн представляет собой прибрежный бассейн, содержащий палеозойские осадочные породы от раннего кембрия до ранней перми . С севера на юг провинция Аппалачского бассейна пересекает Нью-Йорк , Пенсильванию , восточный Огайо , Западную Вирджинию , западный Мэриленд , восточный Кентукки , западную Вирджинию , восточный Теннесси , северо-западную Джорджию и северо-восточную Алабаму . Северная оконечность Аппалачского бассейна простирается от берега до озер Эри и Онтарио до границы США и Канады. Провинция занимает площадь около 185 500 квадратных миль (480 000 км2). 2 ) и имеет длину 1075 миль (1730 км) с северо-востока на юго-запад и ширину от 20 до 310 миль (30–500 км) с северо-запада на юго-восток. [12]
Северо-западный фланг бассейна представляет собой широкую гомоклиналь , которая плавно падает на юго-восток от арки Цинциннати . сложным надвиговым и складчатым террейном (Аппалачский складчатый и надвиговый пояс или Восточный надвиговый пояс), образованным в конце палеозоя аллеганской складчатостью . Восточное крыло бассейна характеризуется Метаморфические и магматические породы надвигового пояса Голубого хребта , который ограничивает восточную часть провинции Аппалачского бассейна, были надвинуты на запад более чем на 150 миль (240 км) над осадочными породами нижнего палеозоя. [12]
Добыча угля, нефти и газа
[ редактировать ]Аппалачский бассейн — один из важнейших угледобывающих регионов США и один из крупнейших в мире. Битуминозный уголь добывался на протяжении последних трех столетий. В настоящее время уголь в основном используется на востоке США или экспортируется для производства электроэнергии , но некоторая его часть пригодна для металлургического использования. Экономически важные угольные пласты отлагались в основном в пенсильванское время в утолщающемся на юго-восток бассейне предгорья. Уголь и связанные с ним породы образуют обломочный клин, который утолщается с севера на юг, от Пенсильвании до юго-востока Западной Вирджинии и юго-запада Вирджинии. [13]
Открытие нефти в 1859 году в колодце Дрейк , округ Венанго, штат Пенсильвания , положило начало нефтегазовой промышленности в Аппалачском бассейне. Открытие открыло перспективу развития богатых месторождений нефти и газа, добываемых из верхнего девона , Миссисипи и Пенсильвании, коллекторов песчаника которые простираются от южного Нью-Йорка, через западную Пенсильванию, центральную часть Западной Вирджинии и восточный Огайо до восточного Кентукки. [12]
Вторая важная тенденция добычи нефти и газа в Аппалачском бассейне началась с открытия в 1885 году нефти и газа в нижнесилурийских коллекторах из песчаника Клинтона в округе Нокс, штат Огайо . К концу 1880-х и началу 1900-х годов эта тенденция распространилась как на север, так и на юг через восточно-центральный Огайо и охватила несколько округов на западе Нью-Йорка, где газ был обнаружен в песчаниках нижнего силурийского периода Медины. Около 1900 года большие запасы нефти были обнаружены в силурийских и девонских карбонатных резервуарах в восточно-центральном Кентукки. Важные открытия газа в песчанике Орискани нижнего девона в округе Гернси, штат Огайо , в 1924 году; Округ Шайлер, Нью-Йорк , 1930 год; и округ Канава, Западная Вирджиния , в 1936 году открыл крупную тенденцию добычи газа в некоторых частях Нью-Йорка, Пенсильвании, Мэриленда, Огайо, Западной Вирджинии, Кентукки и Вирджинии. [12] Еще один бум бурения произошел в 1960-х годах в округе Морроу, штат Огайо , где нефть была обнаружена в верхнекембрийской части Доломитовых Альп Нокс . [12]
Кристаллические Аппалачи
[ редактировать ]
Провинции Голубой хребет, Пьемонт, Адирондак и Новая Англия известны под общим названием Кристаллические Аппалачи, поскольку они состоят из докембрийских и кембрийских магматических и метаморфических пород. [14]
Провинция Надвигового пояса Голубого хребта лежит в основе частей восьми штатов от центральной Алабамы до южной Пенсильвании. Вдоль своей западной окраины Голубой хребет надвинут на складчатую и нарушенную окраину Аппалачского бассейна, так что широкий сегмент палеозойских пластов простирается на восток на десятки миль и погребен под этими субгоризонтальными кристаллическими надвиговыми пластинами. [15] На поверхности Голубой хребет представляет собой гористую или холмистую местность, основным компонентом которой являются горы Голубого хребта, простирающиеся от Джорджии до Пенсильвании. Поверхностные породы состоят в основном из ядра кристаллических метаморфических или магматических пород среднего и высокого ранга, которые из-за своей превосходной устойчивости к выветриванию и эрозии обычно возвышаются над прилегающими областями низкосортных метаморфических и осадочных пород. Провинция ограничена на севере и западе палеозойскими отложениями Аппалачского бассейна, а на юге — меловыми и более молодыми осадочными породами Прибрежной равнины Мексиканского залива . На востоке он ограничен метаморфическими и осадочными породами провинции Пьемонт . [16]
Провинции Адирондак и Новая Англия включают осадочные, метаосадочные и плутонические магматические породы, в основном кембрийского и ордовикского возраста, литологически сходные с породами в провинциях Блу-Ридж и Пьемонт на юге. Поднятые, почти круглые горы Адирондак состоят из ядра древних докембрийских пород, окруженных перевернутыми кембрийскими и ордовикскими осадочными породами. [16]
Примечания и ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Томас, Уильям А.; Хэтчер-младший, Роберт Д. (2021). «Южно-Центральные Аппалачи-Уашитский ороген». Энциклопедия геологии . 4 – через Elsevier Science Direct.
Фундамент Аппалачско-Уашитского орогена был заложен после завершения сборки суперконтинента Родиния. Коллизионные события сопровождались интенсивным метаморфизмом и магматизмом в период Гренвильской складчатости во временном интервале 1300–950 млн лет назад.
- ^ Берарделли, Фил (2 ноября 2009 г.). «Горы, которые заморозили мир» . Научный журнал . АААС. Архивировано из оригинала 20 января 2013 года . Проверено 4 апреля 2012 г.
- ^ «Геология Грейт-Смоки-Маунтинс» . Геологическая служба США. Архивировано из оригинала 17 января 2013 года . Проверено 4 апреля 2012 г.
- ^ «Геологические события, затрагивающие восточную часть Северной Америки» . Колумбийский университет.
- ^ Байерли, Дон В. (2013). Последний миллиард лет: геологическая история Теннесси . Университет Теннесси Пресс. ISBN 978-1572339743 .
- ^ Jump up to: а б Кларк, Сандра Х.Б. (1996). Рождение гор: геологическая история Южных Аппалачей (PDF) . Геологическая служба США. п. 4.
- ^ Рэнкин, Джеймс В. (1993). Вулканогенная формация Маунт-Роджерс и вышележащая гляциогенная формация Коннарок: две позднепротерозойские толщи на юго-западе Вирджинии . Геологическая служба США. дои : 10.3133/b2029 .
- ^ Кайги, Патти Бойд (1994). Разлом Фрайс возле Ринера, штат Вирджиния: пример полидеформированной зоны пластической деформации . ВТ работает.
- ^ Блейки, Рон. «Палеогеография и геологическая эволюция Северной Америки» . Глобальная тектоника плит и палеогеография . Университет Северной Аризоны. Архивировано из оригинала 21 июня 2008 года . Проверено 4 июля 2008 г.
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я
В этой статье использованы общедоступные материалы из Геологические провинции США: Провинция Аппалачское нагорье . Геологическая служба США . Архивировано из оригинала 14 января 2008 года . Проверено 2 сентября 2007 г.
- ^ Поаг, К. Уайли; Севон, Уильям Д. (сентябрь 1989 г.). «Записи об Аппалачской денудации в пострифтовых мезозойских и кайнозойских осадочных отложениях среднеатлантической континентальной окраины США». Геоморфология . 2 (1–3): 119–157. Бибкод : 1989Geomo...2..119P . дои : 10.1016/0169-555X(89)90009-3 .
- ^ Jump up to: а б с д и В этой статье использованы общедоступные материалы из РТ Райдер. Провинция бассейна Аппалачей (067) (PDF) . Геологическая служба США .
- ^ В этой статье использованы общедоступные материалы из Лесли Ф. Руперт. Резюме — Оценка ресурсов угля в отдельных угольных пластах и зонах угольных регионов Северного и Центрального Аппалачского бассейна (PDF) . Геологическая служба США .
- ^ «Осадочные Аппалачи» . Региональная геология Нью-Йорка . Архивировано из оригинала 16 мая 2011 года . Проверено 20 мая 2010 г.
- ^ Харрис, доктор медицинских наук; Харрис, AG; де Витт-младший, В.; Байер, К.К. (1981). «Оценка юго-восточного надвигового пояса под надвигом Блу-Ридж-Пьемонт». Бюллетень Американской ассоциации геологов-нефтяников . 65 (12): 2497–2505. doi : 10.1306/03b599ef-16d1-11d7-8645000102c1865d .
- ^ Jump up to: а б В этой статье использованы общедоступные материалы из Роберт С. Миличи. Надвиговый пояс Голубого хребта (068), провинция Пьемонт (069), провинция Атлантического побережья (070), провинция Адирондак (071) и провинция Новая Англия (072) (PDF) . Геологическая служба США .
- Гудж, Дж.В.; Верворт, JD; Фаннинг, СМ; Брекке, Д.М.; Фермер, GL; Уильямс, Исландия; Миров, ПМ; ДеПаоло, диджей (2008). «Положительный тест на сопоставление Восточной Антарктиды и Лаврентии на суперконтиненте Родиния» (PDF) . Наука 321 (5886): 235–240. Бибкод : 2008Sci...321..235G . дои : 10.1126/science.1159189 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 18621666 . S2CID 11799613 . Получено февраля 4 ,
- Лоуи, СЛ; Далзил, IWD; Писаревский С.; Коннелли, JN; Тейт, Дж.; Хэнсон, RE; Буллен, Д. (2011). «Блок земной коры Земли Коатса, Восточная Антарктида: тектонический индикатор Лаврентии?» . Геология . 39 (9): 859–862. Бибкод : 2011Geo....39..859L . дои : 10.1130/G32029.1 . Проверено 24 января 2016 г.