Геология Аризоны
 | В этой статье есть несколько проблем. Пожалуйста, помогите улучшить его или обсудите эти проблемы на странице обсуждения . ( Узнайте, как и когда удалять эти шаблонные сообщения )
|
Геология Аризоны в начала формироваться докембрии . Магматические и метаморфические кристаллические породы фундамента, возможно, были намного старше, но были перезаписаны во время складчатости Явапай и Мазацаль в протерозое . Гренвиллская складчатость на востоке привела к тому, что Аризона заполнилась отложениями, которые ушли в мелкое море. Известняк, образовавшийся в море, подвергся метаморфизации основными интрузиями. Великое несогласие — это знаменитый пробел в стратиграфических данных, поскольку в Аризоне на протяжении 900 миллионов лет существовали земные условия, за исключением изолированных бассейнов. этот регион колебался между земными и мелководными условиями океана, В палеозое когда многоклеточная жизнь стала обычным явлением, а три крупных складчатости на востоке сбросили осадки до того, как Северная Америка стала частью суперконтинента Пангея . Распад Пангеи сопровождался субдукцией плиты Фараллон , которая вызвала вулканизм во время Неваданской складчатости и Севьерской складчатости в мезозое , которая покрыла большую часть Аризоны вулканическими обломками и отложениями. Среднетретичная вспышка игнимбрита создала меньшие горные хребты с обширным пеплом и лавой в кайнозое , за которым последовало погружение плиты Фараллон в мантию на протяжении последних 14 миллионов лет, что привело к созданию Провинции Бассейнов и Хребтов . Аризона имеет обширную минерализацию в жилах из-за гидротермальных жидкостей и отличается медно-золотыми порфирами, свинцом, цинком, редкими минералами, образовавшимися в результате обогащения медью, и эвапоритами, среди других ресурсов. [ 1 ] [ 2 ]
Стратиграфия, тектоника и геологическая история
[ редактировать ]Докембрий: 539 миллионов лет назад.
[ редактировать ]Самые старые породы в Аризоне, вероятно, относятся к позднему архею или раннему протерозою , хотя свидетельства более ранней геологии были перезаписаны во время складчатости Явапай и складчатости Мазацаль — крупных событий горообразования, произошедших 1,8–1,6 миллиарда лет назад. В этот период в протерозое сланцевые породы Явапай, Пинал и Вишну образовались в результате интенсивного метаморфизма и были прорваны гранитами . Эти древние деформированные скалы встречаются у подножия Гранд-Каньона, в каньоне Соленой реки и в горных хребтах по всему штату.
Самые старые породы Аризоны в целом представляют собой метаморфизованные вулканические породы, включая базальт , риолит и родственные им осадочные породы, которые сейчас составляют дно Гранд-Каньона и образовались 1,8 миллиарда лет назад. В районе Верде в Джероме в округе Явапай также сохранились камни этого периода. Там древние подводные гидротермальные жерла выбрасывали сульфиды прямо на древнее морское дно, создавая массивные месторождения сульфидов меди и цинка.
Мазацальская складчатость произошла от 1,7 до 1,61 миллиарда лет назад. Во время этого события магматические породы, которые были более обогащены кварцем, чем предыдущие породы, образовали горы Мазацаль и район Нью-Ривер. Пинальский сланец также сформировался в этот период и был прорван гранитом и гранодиоритом . Древнейшие протерозойские метаморфические и магматические породы были прорваны гранитами и пегматитами между 1,45 и 1,4 миллиарда лет назад. Гранит Оракула недалеко от Тусона, Гранит Руин недалеко от района Рэй-Супериор и Гранит Зороастра у подножия Гранд-Каньона содержат розовые кристаллы ортоклаза длиной от одного до двух дюймов . В результате горообразования образовалась Техасская зона — область разломов, трещин и разломов в горных породах, простирающаяся на северо-запад от Техаса до Калифорнии. В Аризоне эти жилы обычно содержат экзотические минералы, включая бериллий и тантал , а также такие элементы, как литий, висмут, уран и вольфрам. Эти минералы были внедрены горячими гидротермальными жидкостями, проходящими через слабые зоны породы.
Основная Гренвиллская складчатость на востоке Прото-Североамериканского континента затронула районы вплоть до Аризоны, образовав крупные рифтовые бассейны между 1,2 и 1 миллиардом лет назад. Рифтовые бассейны были структурно связаны с образованием медных месторождений и базальтовых разломов Кевинаван в Мичигане, а на региональном уровне - с бассейнами, заполненными толстыми слоями осадочных пород в Аризоне. Группа апачей у дна Гранд-Каньона включает речные сланцы и песчаники , а также известняк из мелководного моря, обнаженный в каньоне Соленой реки. В известняке присутствуют остатки строматолита , курганы сине-зеленых водорослей. Группа Апачи была заселена базальтом и диабазом между 1,05 и 1,14 миллиарда лет назад. Мескальский известняк метаморфизировался, образуя асбест , а перегретая диабазовая магма «запекала» известняк в мрамор . Известняк, сланец, кварцит , песчаник и базальт группы Ункар возрастом 1,07 миллиарда лет также обнаружены в Гранд-Каньоне.
Мезопротерозойские образования в Гранд-Каньоне перекрываются осадочными породами неопротерозойской группы Чуар и формации Сикстимайл возрастом 850 миллионов лет . Великое несогласие — это знаменитый разрыв в стратиграфической летописи Большого Каньона продолжительностью 900 миллионов лет между гранитными породами протерозоя и морскими отложениями кембрия . В течение оставшихся 350 миллионов лет протерозоя в Аризоне наблюдалась обширная эрозия, и лишь несколько участков отложения отложений находились в пониженных бассейнах.
Палеозой (539-251 млн лет назад)
[ редактировать ]На протяжении палеозоя , когда многоклеточная жизнь стала обычным явлением, Аризона образовала пассивную западную окраину Северной Америки. Хотя этот регион был тектонически спокойным и не имел вулканической активности или магматических вторжений, на востоке на него повлияла серия крупных складчатых образований. Таконическая складчатость между 490 и 445 миллионами лет назад, Акадская складчатость с 410 по 380 миллионов лет назад и Аллеганская складчатость с 325 по 220 миллионов лет назад привели к образованию высоких горных хребтов. Обширная эрозия этих гор сбрасывала осадки на запад, в мелкое море в Аризоне. Известняк, образовавшийся на мелководье моря, содержит множество пещер штата, важные месторождения руды и высококачественные образцы минералов, такие как вульфенит . Окаменелости беспозвоночных часто встречаются в морских отложениях этого периода.
В среднем кембрии , 520–488 миллионов лет назад, берег моря сдвинулся на восток, отложив песчаники, связанные с пляжем. Они, в свою очередь, перекрыты песчаником, алевролитом и сланцем, отложенными в прибрежных условиях, которые более 515–488 миллионов лет назад были покрыты известняком, прослеженным червячными скважинами, а также тонкими пластами конгломерата . Окаменелости трилобитов и брахиопод появляются в стратиграфических летописях.
Из-за поднятия во время таконической складчатости море отступило, и Аризона вернулась к континентальным условиям в ордовике и силуре , оставив мало пород этих периодов времени. В течение девона в Аризоне чередовались морские и континентальные условия, так как в районе Невады возникла зона субдукции и вулканическая островная дуга. Формация Мартин на юге Аризоны содержит известняк, песчаник, сланец и кремень, отложенные в позднем девоне и насыщенные окаменелостями рыб и беспозвоночных. Затишье между складчатыми образованиями в Миссисипском периоде каменноугольного периода привело к крупной морской трансгрессии и образованию толстых известняков. Известняк Редволл в Гранд-Каньоне и известняк Эсаброса на юге Аризоны относятся к этому периоду и содержат кораллов, брахиопод и криноидей окаменелости . Последующая эрозия образовала большие пещеры в известняке, в том числе пещеру Картчнер в округе Кочиз в Гранд-Каньоне и Рай Веси .
В течение пенсильванского и пермского периода окончательное соединение Аппалачей с возвышением Гималаев произошло с аллеганской складчатостью и образованием суперконтинента Пангея . Оледенение южного полушария подняло и понизило уровень моря в Аризоне, создав топографию уступов и склонов, обычную для Гранд-Каньона, Седоны и Долины Монументов, с чередующимися слоями алевролита, известняка, песчаника, доломита и сланца. Известняк Кайбаб — известное образование того времени, покрывающее большую часть северной Аризоны. [ 3 ]
Мезозой (251-66 миллионов лет назад)
[ редактировать ]В мезозое суперконтинент Пангея начал раскалываться в своем центре, образуя Атлантический океан. Субдукция плиты Фараллон под западную часть Северной Америки остается плохо изученным событием, хотя новые сейсмические и компьютерные томографические модели проливают свет на это событие. Когда океаническая плита опустилась под Северную Америку, это привело к частичному таянию, которое привело к образованию вулканов на поверхности в Калифорнии и Аризоне.
Вулканическая активность началась в западной Аризоне около 205 миллионов лет назад, положив начало Неваданской складчатости , которая продолжалась до 145 миллионов лет назад, охватывая триасовый период и заканчивая юрским периодом . Гранитные интрузии 190 миллионов лет назад обогатили многие жилы минералами и образовали медно-порфировые месторождения золота. Бисби, штат Аризона , в 92 милях к юго-востоку от Тусона, подвергся вторичному окислению и обогащению с образованием высококачественного малахита и азурита .
с высоким содержанием кремнезема Южная Аризона была поднята и испытала извержения вулканов, в результате которых на севере образовалась формация Чинл , которая создала окаменевшую древесину Форест Национального парка Петрифайд- . В юрский период большая прибрежная пустыня, похожая на современную Сахару или пустыню Намиб, занимала северную Аризону до Юты. Вулканический материал переслаивается с песчаниками дюн в горах Санта-Рита , к югу от Тусона, и коррелирует с ацтекским песчаником и песчаником Наваха , простирающимся от северной Аризоны до национального парка Зайон .
В меловом периоде происходила складчатость Севье дальше на запад в Калифорнии, от 140 до 89 миллионов лет назад, и также была связана с субдуцирующей плитой Фараллон. Однако, в отличие от складчатости Невадана, в Аризоне не было значительного минерального образования, связанного с жилами. В регионе отступили морские условия, и раковины моллюсков образовали вокруг Бисби залежи известняка. В отличие от прошлого, морская трансгрессия возникла к юго-востоку и востоку от Западного внутреннего морского пути . Поднимающиеся и опускающиеся моря с востока отложили сланцы и песчаники, а отложения Севьерского складчатого образования отложились на восток. Месторождения угля образовались в болотистой прибрежной среде.
Многие последствия более древних событий горообразования были отпечатаны и повторно минерализованы Ларамидской складчатостью , произошедшей 89–43 миллиона лет назад, в результате которой образовались Скалистые горы. Вулканическая активность, магматизм и минерализация переместились на восток, в Аризону. Небольшие интрузии и вулканические центры фиксируют первую фазу ларамидской складчатости на юге Аризоны 76–67 миллионов лет назад. Медно-золото-порфировое оруденение появилось в западной Аризоне, а также в соседнем Нью-Мексико. Основная ларамидная фаза 79–67 миллионов лет назад создала массивные вулканические центры, извергшие огромные объемы андезитового и риолитового пепла. Эти кальдеры обрушились сами по себе, оставив после себя такие остатки, как риолит Кэт-Маунтин к западу от Тусона. Булыжники и гигантские валуны размером с дом образуют осадочные породы в матрице вулканического материала. Серебро, свинец и цинк отлагаются из гидротермальных растворов в радиальных и кольцевых трещинах породы. [ 4 ]
Кайнозой (66 миллионов лет назад-настоящее время)
[ редактировать ]Из-за плоской субдукции во время заключительной фазы ларамидского складчатого образования от 54 до 43 миллионов лет назад, в эоценовую эпоху кайнозоя , произошло глубокое внедрение гранитов и пегматитов на глубину 23 километра под поверхностью. Гранитные массивы имели тенденцию формироваться вблизи хорошо развитой зоны раздавливания и часто имели вольфрамовые и кварцевые жилы в гранато - мусковитовых гранитоидах и дайки пегматитов. Горы Санта-Каталина к северу и северо-востоку от Тусона содержат гранит Wilderness , который образовался в результате вторжения на глубину 14 миль под поверхностью. Плато Колорадо поднялось и начало разрушаться в эоцене.
Во время эоцена , олигоцена и миоцена , вспышка игмибрита в середине третичного периода событие горообразования, связанное с плитой Фараллон, привело к извержению огромного количества вулканического пепла. Многие небольшие горные хребты в западной Аризоне, в том числе горы Суестишн, Галиуро, Чирикауа и Тумакакори, преимущественно состоят из туфа пепловых потоков этих извержений.
Считается, что извержения были отчасти результатом увеличения крутой субдукции плит в мантию и смещения магматической активности с востока на запад, что привело к изменениям в минералогии и типах горных пород. В небольших котловинах накапливались вулканические обломки, конгломерат и озерный гипс , глины и карбонаты. Потоки лавы и гранитные интрузии образовали горы Галиуро и горы Чирикауа . Золотые и медные жилы минерализуются в рядах даек, за которыми следуют кальдерные батолиты и серебряно-свинцово-цинковые скарны. Пологие сбросы и отрывные разломы деформировали осадочные и вулканические породы с заключительной фазы события.
В последние 14 миллионов лет миоцена , плиоцена , плейстоцена и нынешнего голоцена погружающаяся плита Фараллон была отрезана сдвиговым движением на разломе Сан-Андреас в сочетании с трансформной границей. Плита продолжала опускаться, но с меньшей силой. В результате крутые сбросы сформировали горстовый и грабеновый ландшафт Провинции Бассейнов и Хребтов . Базальт проник в бассейны и накопил эвапориты и другие отложения, включая соль под Фениксом, глину и цеолиты в районе Боуи и гипс в долинах Сан-Педро и Верде.
Вулканическое поле Сентинел к западу от Каса-Гранде и вулканическое поле Сан-Франциско к северу от Флагстаффа образовались в бассейнах, вытесненных за последние пять миллионов лет. Кроме того, глубокий перидотит был вынесен на поверхность базальтовыми потоками в вулканическом поле Сан-Бернардино на юго-востоке. [ 5 ]
Гидрогеология
[ редактировать ]Из-за засушливого климата и большой численности населения вода имеет решающее значение в штате Аризона. Большая часть питьевой воды берется из поверхностных источников воды, включая плотины Бюро мелиорации и водозабор в рамках проекта Центральной Аризоны . Большая часть этих поверхностных вод поступает из реки Колорадо . Грунтовые воды служат дополнением поверхностных вод. В период с 1915 по 1983 год в окрестностях Феникса было закачано около 81 миллиона акров футов грунтовых вод в дополнение к поверхностным водам из рек Соленая, Верде и Агуа-Фриа. В городских районах грунтовые воды в настоящее время пополняются в основном за счет избыточного орошения, городских поверхностных стоков , просачивания из каналов и многолетнего количества осадков, превышающего средний уровень. В 1978 году Геологическая служба США обнаружила снижение уровня грунтовых вод на 350 футов. [ 6 ]
Геологическая служба США опубликовала исследование в 1997 году, изучая песчаник, известняк и алевролит пенсильванского и пермского периода, лежащие под Флагстаффом и южным плато Колорадо, которое образует сложный региональный водоносный горизонт с плохо изученным потоком грунтовых вод. [ 7 ] Последующее углубленное исследование, проведенное в 2016 году, было посвящено округам Коконино и Явапай в северо-центральной части штата. Под этой территорией расположены водоносный горизонт C и водоносный горизонт Редволл-Муав. Водоносный горизонт C представляет собой водоносный горизонт с глубиной до 1500 футов до уровня грунтовых вод и сухой на западе, за исключением расположенных на возвышении водоносных зон. Под ним находится река Редволл-Муав, ограниченная и расположенная на глубине до 3200 футов под поверхностью земли. , возраст грунтовых вод составлял до 7000 лет в водоносном горизонте C и до 22 000 лет в Редволл-Муав. трития и углерода-14 Согласно анализу По большей части вода из этих водоносных горизонтов имеет высокое качество, хотя некоторые скважины превышают рекомендации Агентства по охране окружающей среды по содержанию мышьяка, бария, урана и свинца. С 1975 года в обоих водоносных горизонтах наблюдался значительный рост откачки. [ 8 ]
Геология природных ресурсов
[ редактировать ]Горы Санта-Рита и холмы Надгробия содержат серебро и свинец, образовавшиеся из гидротермальных жидкостей в трещинах во время складчатости Ларамида. Аризона известна как Медный штат, потому что здесь ежегодно производится две трети меди в США. Месторождения медно-порфировых ларамидов распространены вокруг Тусона и включают рудники Твин-Бьюттс, Сьеррита-Эсперанса, Роузмонт, Силвер-Белл и Мишн-Пима, а также исторический рудник Ахо на западе. Рудники Рэй, Майами, Пинто-Вэлли, Моренси, Саффорд, Карлота, Супериор и Резолюшн являются примерами открытых карьеров по добыче меди в восточно-центральной Аризоне.
Эти месторождения обычно имеют структуру минерализации «бычий глаз», варьирующуюся от меди и цинка в центре до цинка, свинца, серебра и золота на периферии и серебра и марганца на внешнем крае.
Вторичное обогащение и окисление меди привело к образованию минералов с еще более высокими концентрациями меди, включая халькопирит , халькоцит , азурит , малахит и хризоколлу . Кроме того, скарновые месторождения распространены вблизи плутонов , где контактный метаморфизм с гранитной магмой генерирует гранат или силикат кальция. Горнодобывающие районы Аравапай, Касл-Доум, Калифорния, Мидл-Пасс, Свиссхельм и Эш-Пик возникли в результате горного образования в середине третичного периода. [ 9 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Расмуссон, Ян К. (2012). «Геологическая история Аризоны» (PDF) . Препринт: Камни и минералы.
- ^ Хронический, Халка (1983). Придорожная геология Аризоны . Издательская компания Mountain Press.
- ^ Расмуссон 2012 , с. 7-9.
- ^ Расмуссон 2012 , с. 9-12.
- ^ Расмуссон 2012 , с. 13-15.
- ^ Браун, Джеймс Г.; Пул, ДР (1989). «Гидрогеология западной части долины Соленой реки, округ Марикопа, штат Аризона» . pubs.er.usgs.gov . дои : 10.3133/wri884202 . Проверено 25 октября 2018 г.
- ^ «Гидрогеология регионального водоносного горизонта возле Флагстаффа, Аризона, 1994–97» . pubs.er.usgs.gov . 2000. дои : 10.3133/wri004122 . Проверено 25 октября 2018 г.
- ^ Дональд Дж. Биллс; Мэрилин Э. Флинн; Стивен А. Монро (11 марта 2016 г.). «Гидрогеология плато Коконино и прилегающих территорий, округов Коконино и Явапай, Аризона - подготовлено в сотрудничестве с Департаментом водных ресурсов Аризоны» (PDF) . Проверено 25 октября 2018 г.
- ^ Расмуссон 2012 , стр. 11-13.
