Геология Аппалачей восходит более чем к 1,1 миллиарду лет к мезопротерозойской эре [1] , когда два континентальных кратона столкнулись, образовав суперконтинент Родиния , за 500 миллионов лет до более позднего развития хребта во время формирования суперконтинента Пангея . 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 суперконтинента Пангея 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]
Первое столкновение тектонических плит, создающее горы, которое положило начало строительству того, что сегодня является Аппалачами, произошло в мезопротерозойский период, 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 все остальные кратоны Земли также столкнулись, образовав суперконтинент Родиния, и были окружены одним океаном. По границам кратонов происходило горообразование, называемое Гренвиллской складчатостью . 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]
После Гренвиллской складчатости направление дрейфа континентов изменилось, и единый суперконтинент Родиния начал распадаться. Горы, образовавшиеся в эпоху Гренвилля, подверглись эрозии из-за 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 образовался бассейн Окоси. Морская вода наполнила бассейн. Реки из окружающей сельской местности несли в бассейн глину, ил, песок и гравий, так же, как сегодня 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. [4] В конце концов, тектонические силы, разделившие два континента, стали настолько сильными, что у восточного побережья Лаврентийской окраины образовался океан. Он назывался океаном Япета и был предшественником современного Атлантического океана. 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. Выветривание известняка, теперь обнаженного на поверхности земли, приводит к образованию богатых известью почв, которые так распространены на плодородных сельскохозяйственных угодьях провинции Вэлли и Ридж. [5]
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. [6] Свидетельства подземной деятельности, дайки и силлы, вторгающиеся в вышележащие породы, также присутствуют в Голубом хребте. Например, основные породы были обнаружены вдоль разлома Фрис в центральной части Блу-Ридж в округе Монтгомери, штат Вирджиния. [7]
В самой ранней части палеозойской эры континент, который позже стал Северной Америкой, располагался по обе стороны экватора . Регион Аппалачей представлял собой пассивную окраину плиты , мало чем отличавшуюся от сегодняшней провинции Атлантического побережья . 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. [9]
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 плит , когда соседняя океаническая плита , Япет , столкнулась с Северо-Американским кратоном и начала погружаться под него . С созданием этой новой зоны субдукции появились первые Аппалачи. [9]
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 . [9]
Горообразование продолжалось периодически в течение следующих 250 миллионов лет ( каледонский , акадский , уашитский , герцинский и аллеганский складчатости). Континент за континентом надвигался и пришивался к Северо-Американскому кратону по мере того, как начинал формироваться Пангейский суперконтинент. Микроплиты , более мелкие кусочки коры, слишком маленькие, чтобы их можно было назвать континентами, сметались один за другим, чтобы привариться к растущей массе. [9]
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 . Огромная часть Пангеи была завершена ближе к концу палеозойской эры ( пермского периода), когда Африка ( Гондвана ) впахлась в континентальную агломерацию с горами Аппалачи-Уашита около середины. [9]
Пангея начала распадаться около 220 миллионов лет назад, в эпоху раннего мезозоя (поздний триас ). Когда Пангея распалась , родилась новая пассивная тектоническая окраина, и силы, создавшие Аппалачи, Уашиту и Марафонские горы, успокоились. Преобладали выветривание и эрозия, и горы начали разрушаться. [9]
К концу мезозойской эры Аппалачи превратились в почти плоскую равнину. [9] Только после того, как регион был поднят во время кайнозойской эры, сформировалась отличительная топография настоящего. [10] Подъем омолодил потоки, которые быстро отреагировали, врезавшись в древнюю скалу. 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. [9] Хребты ядра Аппалачей представляют собой устойчивую к эрозии породу, которая осталась после того, как скала над ней и рядом с ней была размыта. [9]
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. В США используется термин «Аппалачское нагорье», а в Канаде термин «Аппалачское нагорье» используется для определения смежных регионов, которые имеют схожую геологию, топографию, историю и местные сообщества растений и животных. (Аппалачи не являются синонимом Аппалачского плато, которое является одной из провинций Аппалачского нагорья). [ нужна цитата ]
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 бассейна Аппалачей занимает площадь около 185 500 квадратных миль (480 000 км 2 ). Провинция 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. [11]
Северо-западный фланг бассейна представляет собой широкую гомоклиналь , которая плавно падает на юго-восток от арки Цинциннати . Восточное крыло бассейна характеризуется сложным надвиговым и складчатым террейном (Аппалачский складчатый и надвиговый пояс или Восточный надвиговый пояс), образованным в конце палеозоя аллеганской складчатостью . Метаморфические и магматические породы надвигового пояса Голубого хребта, ограничивающего восточную часть провинции Аппалачского бассейна, были надвинуты на запад более чем на 150 миль (240 км) над осадочными породами нижнего палеозоя. [11]
Аппалачский бассейн — один из важнейших угледобывающих регионов США и один из крупнейших в мире. Битуминозный уголь Аппалачского бассейна 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 предгорном бассейне . 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. [12]
Аппалачский бассейн имеет долгую историю добычи нефти и газа. Открытие нефти в 1859 году в колодце Дрейк , округ Венанго, штат Пенсильвания , положило начало нефтегазовой промышленности в Аппалачском бассейне. Это открытие открыло перспективу развития богатых месторождений нефти и газа, добываемых из коллекторов песчаника верхнего девона, Миссисипи и Пенсильвании , которые простираются от южного Нью-Йорка, через западную Пенсильванию, центральную часть Западной Вирджинии и восточный Огайо до восточного Кентукки. [11]
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 группы Медина нижнего силурийского периода. Около 1900 года большие запасы нефти были обнаружены в силурийских и девонских карбонатных коллекторах 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. [11] Другой буровой бум в Аппалачском бассейне произошел в 1960-х годах в округе Морроу, штат Огайо , где нефть была обнаружена в верхнекембрийской части Доломитовых Альп Нокс . [11]
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. [13]
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 границу Аппалачского бассейна, так что широкий сегмент палеозойских пластов простирается на восток на десятки миль и погребен под этими субгоризонтальными кристаллическими надвиговыми пластинами. [14] 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 провинции 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. [15]
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. [15]
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.
Эта статья включает в себя общедоступные материалы из геологических провинций США: провинция Аппалачское нагорье. Геологическая служба США . Архивировано из оригинала 14 января 2008 года . Проверено 2 сентября 2007 г. Эта статья включает общедоступные материалы от RT Ryder. Провинция бассейна Аппалачей (067) (PDF) . Геологическая служба США . Эта статья включает общедоступные материалы Лесли Ф. Руперта. Резюме — Оценка ресурсов угля в отдельных угольных пластах и зонах угольных регионов Северного и Центрального Аппалачского бассейна (PDF) . Геологическая служба США . Эта статья включает общедоступные материалы Роберта К. 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 .