Геологическая история Западной Вирджинии восходит к докембрию и включает несколько периодов горообразования и эрозии. Временами большая часть того, что сейчас является Западной Вирджинией, была покрыта болотами, топями и мелководными морями, что объясняет большое разнообразие осадочных пород, обнаруженных в штате, а также его богатство месторождений угля и природного газа. В Западной Вирджинии не было активного вулканизма в течение сотен миллионов лет, и она не испытывает крупных землетрясений, хотя небольшие толчки связаны с Римским прогибом, который проходит через западную часть штата.
Фундаментная порода Западной Вирджинии образовалась во время горообразования Гренвилля , примерно от 1140 до 980 миллионов лет назад, когда массив суши, известный сегодня как Лаврентия , предковый североамериканский кратон , столкнулся с другими массивами суши, образовав суперконтинент , известный как Родиния . [1] Тепло и давление этого столкновения расплавили существующую породу, часть которой была вытолкнута вниз в мантию , в то время как на поверхности образовалась высокая цепь гор. По мере того, как эти горы разрушались, нижележащие слои гранита и гнейса были вытолкнуты вверх более тяжелыми мантийными породами и обнажились на поверхности. Этот фундаментный камень Гренвилля лежит в основе практически всего региона Аппалачей , от долины Огайо до моря, и простирается на север и юг в восточную Канаду и Мексику, а также часть Шотландского нагорья. [2]
Сегодня кристаллические магматические породы гренвильского фундамента образуют ядро Голубого хребта , также известного как формация Педлар, где они обнажены. На западе они скрыты под Долиной и Хребтом и Аппалачским плато , в то время как на востоке они простираются под Пьемонтом , прибрежной равниной и континентальным шельфом . За сотни миллионов лет эрозия сформировала слой осадка, известный как формация Свифт-Ран, простирающийся практически на всю Западную Вирджинию. [2] [3] Хотя Родиния начала распадаться между 850 и 750 миллионами лет назад, только около 600 миллионов лет назад океан Япетус начал открываться между Лаврентией и ее соседями вдоль региона, поднятого во время гренвильского орогенеза. В то время кратон был повернут примерно на 90° по часовой стрелке от своей нынешней ориентации и находился к югу от экватора. Процесс рифтинга истончил кору и привел к вулканической активности, в результате чего образовался слой базальта, сегодня известный как формация катоктина, погребший под собой существующие хребты и долины. [4] [5]
Немногое из древней истории Западной Вирджинии можно увидеть на поверхности. Только на крайнем восточном выступе обнажено докембрийское ядро Голубого хребта. За исключением интрузивных пород, все породы, залегающие над формациями Катоктин и Свифт-Ран, имеют осадочное происхождение и в основном относятся к палеозойской эре. [3]
К кембрийскому периоду, примерно от 541 до 485 миллионов лет назад, мелководное море распространилось на запад по большей части того, что сейчас является Западной Вирджинией. Морское осаждение имело место на протяжении большей части этого и последующего ордовикского периода . В течение этого общего интервала около 370 миллионов лет было отложено большинство пород, которые сегодня обнажены в округах Джефферсон и восточный Беркли, а также в разбросанных районах к юго-западу вдоль границы. Породы того же возраста в изобилии встречаются в глубоких скважинах по всему штату. Таконическая орогенез около конца ордовикского времени сформировал высокую горную область к востоку от Западной Вирджинии. Около конца девонского времени море быстро отступало на запад, и континентальные красные пласты формации Хэмпшир откладывались на большей части штата. Последний значительный период морского осаждения был в формации Гринбриер , преимущественно известняк , около 330 миллионов лет назад. Около 310 миллионов лет назад территория Западной Вирджинии снова оказалась выше уровня моря, но была покрыта обширными болотами. Такое состояние сохранялось более пятидесяти миллионов лет, что привело к отложению тысяч футов неморского песчаника и сланца , а также многих важных угольных пластов, которые мы знаем сегодня. Аппалачская орогения началась примерно 270–225 миллионов лет назад, образовав современные Аппалачские горы. Большая часть штата была поднята, важное отложение осадков прекратилось, и начался постепенный процесс эрозии.
Таконическая орогенезис около конца ордовикского периода сформировал высокую горную область к востоку от Западной Вирджинии. Эти возвышенности сформировали основной источник осадков для последующего силурийского периода и части девонского периода . Как обломочные породы, так и карбонаты отлагались в смешанной морской и неморской среде, причем обломочные породы преобладали в восточной части штата. Эвапориты отлагались на севере Западной Вирджинии в позднесилурийское время.
В течение среднего и позднего девонского периода акадийский орогенез с основным подъемом на северо-восток привел к появлению дополнительного источника преимущественно обломочных морских отложений этих эпох. Однако ближе к концу девонского периода море быстро отступало на запад, и континентальные красные пласты формации Хэмпшир отлагались на большей части штата.
Море совершило еще одно важное вторжение в Западную Вирджинию в среднемиссисипское время, примерно 330 миллионов лет назад, что привело к отложению формации Гринбриер, состоящей преимущественно из известняка , — последнего значимого морского отложения в штате.
В конце миссисипского времени, около 310 миллионов лет назад, Западная Вирджиния была по сути сушей, подверженной эрозии . В начале последующего пенсильванского периода территория опустилась почти до уровня моря и в течение более 50 миллионов лет продолжала погружаться примерно с той же скоростью, с которой происходило осаждение. Только изредка и на очень короткие периоды времени территория опускалась ниже уровня моря. Преобладали болотистые условия, что привело к отложению тысяч футов неморского песчаника и сланца и многих важных угольных пластов, которые мы знаем сегодня.
В пермский период , примерно 270–225 миллионов лет назад, начался Аппалачский орогенез. Западная Вирджиния была поднята, значительное отложение осадков прекратилось, и началась эрозия. Произошло много складчатости и сбросовых нарушений , особенно в восточной части штата. Этот орогенез сыграл важную роль в формировании Аппалачских гор , какими мы их знаем сегодня. Никогда больше море не вторгалось в Западную Вирджинию.
В Западной Вирджинии почти нет осадочных пород мезозойской эры . В других частях мира породы этого возраста, который охватывал период от 225 до 66 миллионов лет назад, содержат останки бесчисленных видов динозавров и других рептилий ; такие окаменелости практически неизвестны в Западной Вирджинии. В начале этой эры в соседних штатах на востоке происходила значительная магматическая активность. Несколько даек габбро и других основных пород юрского периода , 210–145 миллионов лет назад, присутствуют в Пендлтоне и близлежащих округах.
В кайнозойскую эру , которая длилась с 66 миллионов лет назад до наших дней, магматическая активность возобновилась в восточной части штата. Примерно 45 миллионов лет назад комплекс даек и силлов с составом от базальта до риолита был внедрен в палеозойские осадочные породы в районе округа Пендлтон и вокруг него. Эти необычные магматические породы являются одними из самых молодых в восточной части Северной Америки. В конце кайнозойской эры , которая фактически длилась менее 100 000 лет назад, ледники покрывали северную часть североамериканского континента, простираясь почти до Северного Пэнхэндла Западной Вирджинии, но не в штат. До наступления этих ледниковых щитов сток реки Мононгахела был на севере в систему реки Св. Лаврентия . Ледяной щит вызвал образование плотины, и озеро простиралось на юг до Уэстона. Таким образом, в бассейне реки Мононгахела образовались важные озерные отложения, в основном глина . Сток был направлен на запад в систему реки Огайо . Расхождение системы реки Нью- Ривер, которая ранее текла на северо-запад, вызвало отложение подобных отложений в старом русле реки Тиайс между Чарльстоном и Хантингтоном. За исключением недавних аллювиальных отложений, других известных кайнозойских пород нет.
Древнейшие свидетельства жизни, найденные в Западной Вирджинии, встречаются в породах возрастом около 600 миллионов лет, в формации Антиетам нижнего кембрия . Однако в этой формации они в изобилии и относятся к формам, которые уже развились в ходе значительной части всей эволюции, которая имела место в истории Земли. Свидетельства жизни в других частях Земли обнаружены в породах возрастом не менее 3 миллиардов лет. Ископаемые остатки встречаются в возрастающем количестве и на возрастающих стадиях эволюционного развития в породах всех возрастов, начиная с раннего кембрия . [6]