Геология Пенсильвании состоит из шести отдельных физико - географических провинций, три из которых подразделяются на различные секции. Каждая провинция имеет свои собственные экономические преимущества и геологические опасности и играет важную роль в формировании повседневной жизни в штате. От юго-восточного угла до северо-западного угла штата они включают: Атлантическую равнинную провинцию , Пьемонтскую провинцию , Новую Англию, Провинцию хребтов и долин , Аппалачейнскую провинцию и Центральную низменность. [1]
Большинство пород в Пенсильвании, выходящих на поверхность, являются осадочными и отложились в палеозойскую эру . Почти все метаморфические и магматические породы приурочены к юго-восточной части штата. В общей сложности четыре орогенеза повлияли на породы Содружества, включая гренвильскую орогенез , таконикскую орогенез , акадийскую орогенез и аппалачскую орогенез . Аппалачское событие оставило больше всего свидетельств и продолжает формировать ландшафт штата. Рельеф Пенсильвании также был затронут континентальным рифтингом в мезозойскую эру . [2]
Плейстоценовые ледники также неоднократно посещали штат за последние 100 000 лет. Эти ледники оставили некоторые свидетельства и вырезали большую часть ландшафта северного яруса штата. [2]
Камень с высокой экономической ценностью из Пенсильвании — антрацитовый уголь . До начала добычи в Пенсильвании находилось около 22,8 млрд тонн антрацита. В 2001 году в земле оставалось 12 млрд тонн, большая часть из которых была экономически нецелесообразна для добычи. [3] Американские геологи признали важность угольного региона Пенсильвании и назвали верхний карбоновый период пенсильванским периодом из-за обилия угля в штате. Несмотря на это, в 2002 году в качестве государственного минерала был предложен целестин . Однако это предложение не было одобрено законодательным собранием штата. [4] [5]
В Пенсильвании также находится знаменитая нефтяная скважина Дрейка в Тайтусвилле , которая помогла зародиться современной нефтяной промышленности и двум маркам моторных масел: Quaker State (теперь принадлежит Royal Dutch Shell) и Pennzoil . В Пенсильвании также имеются запасы природного газа как из глубоко залегающих материнских пород, так и из угольных пластов.
Одна из самых маленьких физико-географических провинций в штате ограничена округами Филадельфия , Делавэр и Бакс вдоль реки Делавэр . Местный рельеф составляет менее 200 футов (61 м), и большая часть коренной породы погребена под недавними аллювиальными отложениями. На геологической карте для описания большинства этих отложений используется термин «Трентонский гравий». Большая часть аллювиальных отложений, которые здесь существуют, представляют собой песок, ил и глину. [6] Традиционной границей прибрежной равнины является линия водопада . Прибрежная равнина в Пенсильвании когда-то была домом для тысяч акров пресноводных приливных болот . Это было важно на раннем этапе развития Филадельфии и Честера . [7] Многие из небольших притоков Делавэра прорезали небольшие, но впечатляющие ущелья в коренной породе, включая ручей Ридли , ручей Честер и ручей Виссахикон . Внезапные наводнения становятся местной проблемой в провинции. [2]
Пьемонт в Пенсильвании делится на три отдельных участка: возвышенности Пьемонта, низины Пьемонта и низины Геттисберга-Ньюарка. Большая часть Пьемонта становится урбанизированной и освоенной. Некоторые из лучших сельскохозяйственных угодий в штате находятся в этом регионе, в частности, округа Ланкастер и Честер .
Этот участок характеризуется метаморфическими породами , которые обеспечивают большую часть коренной породы для этой области. Самые старые обнаженные породы в Пенсильвании находятся здесь и состоят из Балтиморского гнейса . [8] Эти породы имеют сложную историю и широкий спектр различных минералов. Они похожи во многих отношениях на своих собратьев в северном и центральном Мэриленде , непосредственно на юге. Большая часть породы была изменена во время формирования Родинии во время Гренвильской орогенеза. Эти породы в конечном итоге обеспечили платформу для отложения осадков, которые стали формацией Виссахикон во время рифтинга Родинии. Распространение морского дна продолжалось до тех пор, пока не образовалась пассивная окраина вдоль нового океана Япетус и не образовалась пляжная полоса. Эти отложения в конечном итоге стали формацией Чикис . [8]
Силиклазитовое и карбонатное осаждение продолжалось в кембрийском и ордовикском периодах. Во время таконического орогенеза произошло больше магматических интрузий и метаморфизма, поскольку предковые горы Таконик были вытолкнуты вверх. Осадки, которые были отложены в море между островной дугой и Япетом, в конечном итоге были сжаты и деформированы вдоль зоны субдукции . Осадки, отложенные в этом море, теперь расположены в секции Великой долины. (См. ниже) Осадки, размещенные в результате рифтинга Родинии, стали корнями предковых Таконик и прошли через свою первую волну метаморфизма во время таконического орогенеза. Дополнительные волны метаморфизма продолжались вплоть до аллеганского орогенеза. [8]
Низменности в основном залегают под более легкоразмываемыми породами , такими как известняк , доломит и филлит . Эти породы относительно моложе, чем окружающие возвышенности, и, вероятно, являются результатом тихого участка мелководного морского осадконакопления. Некоторые из пород, отложенных в это время, также встречаются в районе Великой долины, но были отделены участком Геттисбергско-Ньюаркской низменности. Рельеф низкий и обычно никогда не поднимается выше 700 футов (210 м). Карстовый рельеф является проблематичным в этом районе. [2]
Этот раздел немного вводит в заблуждение, поскольку в этом разделе есть холмы высотой до 1200 футов (366 м). Он отделен от остальных участков Пьемонта из-за характерных типов горных пород, обнаруженных здесь. Также называемый Триасовым бассейном , большая часть коренных пород состоит из красного песчаника , алеврита и сланца . Несколько формаций коричневые и черные. Осадок накопился во время рифтинга Пангеи в триасовый период. Кроме того, базальтовая магматическая порода , называемая диабазом, образовала дайки и силлы позже в юрском периоде , когда начал формироваться Атлантический океан. [9] Большая часть пород из этой области была размыта, но более устойчивый к эрозии диабаз оставил холмы и небольшие возвышенные области по всему разделу. Эрозионные закономерности этих пород сыграли решающую роль в битве при Геттисберге . [10]
Небольшой кусок палеозойских пород, в основном карбонатов, находится в городке Бакингем . Эти породы лежат к северу от разлома Фурлонг, который является ответвлением более крупного разлома Чалфонт. [11] Гора Бакингем возвышается к югу от долины и состоит из кварцита. Другой хребет менее выдающийся и подстилается конгломератами формации Стоктон . Карст является локальной проблемой в этой области.
Небольшая и раздробленная провинция на северо-востоке Пенсильвании, называемая Рединг-Пронг , похожа на кристаллическую коренную породу, встречающуюся в большей части Новой Англии . Это южная оконечность Гудзонского нагорья в Нью-Йорке и Нью-Джерси (известного как горы Рамапо в Нью-Джерси) и горы Таконик в Нью-Йорке. Гранитные породы и кварциты этой области сильно метаморфизованы и имеют возраст от докембрия до кембрия . Холмы и хребты локально крутые и округлые наверху и образуют холмы вокруг Рединга , а к югу от долины Лихай на Саут-Маунтин . [2]
Этот регион в Пенсильвании, прославившийся благодаря снимкам NASA LANDSAT , является вторым по величине в штате и местом расположения знаменитых месторождений антрацита . Горные породы здесь сильно складчатые и содержат многочисленные антиклинали и синклинали , которые погружаются и складываются друг на друга. Существует множество сбросов , которые помогают создать хаотичный беспорядок. Большая часть деформации является результатом столкновения континентов во время аллегенской орогенеза . В провинции есть семь отдельных регионов, и они перечислены ниже. Большая часть дренажных систем в провинции представляет собой решетку .
Южная гора — северная оконечность Голубого хребта . Этот регион характеризуется широкими плоскими хребтами с глубокими узкими долинами. Породы здесь представляют собой сильно метаморфизованные магматические и осадочные породы с некоторым количеством доломита . Эти породы имеют докембрийский возраст. [2]
Долина Грейт-Аппалачи — это длинная широкая долина, которая простирается от Канады до Алабамы . В Пенсильвании долина известна под тремя названиями: (перечислены с севера на юг) долина Лихай , долина Ливан и долина Камберленд . Породы, характеризующие этот регион, включают: известняк, доломит, сланец , сланец, песчаник, алеврит и немного рассеянного базальта. Почти все породы в Грейт-Вэлли в Пенсильвании имеют ордовикский возраст и были отложены в спокойный период до таконического орогенеза . Известняки и доломиты этой области широко добываются в Пенсильвании. Эти карбонатные породы используются для различных целей, включая щебень, производство цемента , удобрений и угольной пыли (уменьшает кислотный дренаж шахт ) [12] Карстовые особенности являются проблематичными в Грейт-Вэлли.
Регион Голубой горы или Голубого хребта , как и хребты на севере и западе, является одним из ряда почти параллельных хребтов, которые тянутся на десятки миль и с одинаковой вероятностью могут называться хребтом или горой. Следовательно, Голубую гору не следует путать с Голубым хребтом, а вместо этого она представляет собой острый уступ , ступеньку в высоте, отделяющую Аппалачи от пастбищного бассейна, известного как ландшафт, связанный с пенсильванскими голландцами на юге Пенсильвании, называемой Великой долиной А, физико-географической провинцией, как и названия этих разделов. Многие из водных промежутков Пенсильвании прорезают Голубую гору, включая Делавэрский водный промежуток , Лихайский промежуток , промежуток Скулкилл , промежуток Саскуэханна и промежуток Сватара . Также вдоль хребта также существует множество « ветровых промежутков ». Породы секции Blue Mountain в основном включают силурийский песчаник, конгломерат , алеврит, сланец и немного известняка. Blue Mountain также известна под названиями Kittatinny Mountain (особенно в Нью-Джерси) и Hawk Mountain . Одним из самых выдающихся типов пород этой секции является Shawangunk Formation , которая названа в честь хребта Shawangunk в штате Нью-Йорк.
Осадки, составляющие Голубую гору, отложились в результате возвышенностей, образовавшихся после горообразования Таконик. Первая волна осадков была грубой, серой и плохо отсортированной. (Формация Шонганк) Такое сочетание особенностей осадконакопления означает, что область источника была относительно близко и откладывалась во влажном климате. Эти осадки переходят в более мелкие красноватые пески и илы (формация Блумсбург), поскольку область источника становилась более удаленной и/или менее продуктивной. Климат в это время был более сухим. [2]
Вероятно, самый сложный и наиболее изученный участок в Пенсильвании . Провинция штата Ридж и Валли является домом для одного из самых прибыльных угольных месторождений Пенсильвании в истории, содержащего высококачественный антрацитовый уголь. Осадки, отложенные в течение миссисипского периода, пришли из возвышенностей, расположенных на юго-востоке. Волны горообразования иногда приносили более грубозернистые осадки на равнину. По мере того, как горы размывались, осадки становились более мелкозернистыми. По мере того, как возвышенности становились более удаленными или размывались, пески переходили в ил или глину.
Поскольку Североамериканская плита находилась вблизи экватора, существовал тропический климат, что позволяло процветать густым лесам. Начиная с позднего миссисипского периода , на этих равнинах начали расти леса Lycopodiophyta , Arthrophyta , Pteridophyta и Pteridospermatophyta . [13] Поскольку условия стали более благоприятными для выживания густых лесов в течение сотен тысяч лет, большая часть мертвого растительного материала сохранилась в среде с низким содержанием кислорода . Накопление этого материала сохранилось в обширных угольных месторождениях. Подъем и падение гор, а также изменения уровня моря происходили много раз (часто одновременно). Эти циклические стратаграфические последовательности событий сохранились в летописи горных пород и часто называются циклотемами . К позднему перми большая часть столкновения континентальных плит затихла; однако горообразование все еще продолжалось. Все отложения, отложившиеся в течение предыдущих 30 миллионов лет, были смяты в складки и нарушены разломами, когда окончательно сформировался суперконтинент Пангея .
Потребовалось бы 150 миллионов лет, чтобы горы этой области приобрели форму, которую мы видим сегодня. Эти горы имеют крутые склоны, а долины имеют форму каноэ, во многом из-за сложной складчатой структуры области. Большая часть угля, добываемого в этой области, поступает из формаций пенсильванского возраста. Наряду с месторождением ископаемых Мазон-Крик в Иллинойсе , в этой области было изучено огромное количество ископаемых растений. [13] Оползни и кислотный дренаж шахт являются двумя основными опасностями этой области. В прошлом подземные пожары в шахтах также представляли угрозу. Пожар на шахте Централия расположен в этой части провинции Ридж и Валли.
.jpg/1280px-Luzerne_(Pennsylvania).jpg)
Отделенная от остальных антрацитовых месторождений Пенсильвании, эта долина в форме каноэ также известна как Долина Вайоминга и является домом для городов Скрантон и Уилкс-Барре . Самый большой город в долине Вайоминга — Скрантон с населением 77 291 человек. Вся структура участка представляет собой двойную погружающуюся синклиналь с острыми горными хребтами по обе стороны долины. Хребты встречаются к северу от Карбондейла . Северный рукав реки Саскуэханна и река Лакаванна протекают через эту долину. Крупномасштабная добыча угля и сопутствующая ей промышленность и железные дороги давно заброшены.
В отличие от южных и средних антрацитовых полей, антрацитовая долина недавно неоднократно подвергалась оледенению. Это действие оставило много осыпных склонов у подножия гор Мусик , а почвы часто содержат большие валуны, которые затрудняют раскопки.
Ландшафт этого региона также изменился из-за оледенения и речных процессов реки Саскуэханна. Большинство хребтов в этом регионе параллельны ручьям, которые дренируют эту область. Саскуэханна также прорезает многие горные хребты, что заставляет некоторых полагать, что Саскуэханна — это древняя речная система, существовавшая еще до недавнего континентального оледенения. (Некоторые предполагают, что еще в юрском периоде ) [ 14] Ни одна из гор в этом разделе не поднимается выше 1700 футов (518 м), а речная долина находится всего в 250 футах (76 м).
Стандартные длинные, узкие и крутые хребты с узкими долинами определяют штат на фотографиях LANDSAT. Многие из долин имеют карстовые особенности из-за карбонатных пород, которые находятся в них. Строительство дорог обычно следует долинам и редко пересекает хребты. Пенсильванская магистраль использовала туннели, прорезанные через хребты, а не взбирающиеся на вершины гор. Гора Ниттани , гора Тускарора , гора Джекс , гора Уиллс и холм Сайдлинг — пять выдающихся гор в этом разделе. Раздел содержит отложения от кембрийского до пенсильванского возраста, все они отложились в Аппалачском бассейне . Во время Аппалачской орогенеза эти отложения были смяты, разломлены и перемещены. Только за последние несколько миллионов лет ландшафт, который мы видим сегодня, обрел форму. Относительно мягкие или легко выветриваемые породы стали долинами, в то время как более твердые и устойчивые к эрозии породы стали горными хребтами. Развитие этого ландшафта продолжается и по сей день. Подъем провинции привел к тому, что реки прорезали водные преграды в горных хребтах и постоянно привели к появлению новых более мягких пород в долинах, которые подвергаются эрозии.
Это, безусловно, самая большая провинция в штате, и большинство пород в этом регионе не складчатые и не разломные и расположены относительно ровно. Однако части Аппалачского плато кажутся гористыми из-за эрозии, вызванной ручьями и ледниками. На западе Пенсильвании крупные месторождения битуминозного угля существуют в породах с таким же возрастом, как и породы в антрацитовом регионе. Многие из складок в провинции имеют большую амплитуду и тянутся на мили. В ледниковых участках образовались крутые каньоны, и большая часть рельефа имеет множество ледниковых особенностей . Схема дренажа в этой области дендритная .
Часть гор Поконо в Пенсильвании геологически такая же, как и горы Катскилл в Нью-Йорке. Красно-зелено-серые осадочные породы формации Катскилл являются преобладающим типом коренных пород в Поконо. Высота плато составляет от 1200 футов (366 м) до 2300 футов (701 м) с несколькими крутыми холмами, такими как гора Кэмелбэк . Большая часть породы находится в полого наклонных горизонтальных слоях, в отличие от соседней части гор Аппалачи. [2]
Считающаяся частью плато Поконо, эта область лежит к северу от Поконо и содержит многие из тех же типов горных пород. Местный рельеф менее рельефный, чем в регионе Поконо, и ограничен на юго-востоке рекой Делавэр. Река Биг Бушкилл прорезает ущелье через эту часть и имеет множество водопадов , особенно вокруг области заповедника Resica Falls Scout . Водопады Дингманс и Бушкилл — водопады в национальной зоне отдыха Delaware Water Gap , также являющейся частью региона Endless Mountains в Пенсильвании.
Также являясь продолжением гор Катскилл в Нью-Йорке, этот участок обычно имеет более высокие высоты, чем участок низкого плато, а также более глубокие долины. Более молодые пласты также выходят на поверхность в этой области с несколькими небольшими угольными пластами. Возвышенности округлые или плоские вдоль в основном широких холмов. Отличным примером уступа, разделяющего этот участок, являются долины Рикеттс и Ганога, расположенные в государственном парке Рикеттс-Глен .
В этой части находится Большой каньон Пенсильвании и некоторые из самых отдаленных районов штата. Как следует из названия, ручьи этой области прорезали глубокие долины с крутыми склонами на окружающих хребтах. Некоторые из ущелий имеют глубину не менее 1000 футов (305 м). Большая часть этой территории была покрыта лесами в конце 19-го века, и большая часть этой территории принадлежит Бюро лесного хозяйства Пенсильвании .
Раздел Allegheny Front включает крутой уступ, который разделяет провинцию Ridge and Valley от плато Allegheny. Регион представляет собой большой широкий хребет с крутым подъемом с востока на запад и пологими холмами от хребта. Allegheny Front достигает своей наивысшей точки в Пенсильвании в Blue Knob , 3136 футов (956 м), необычной выпуклости вдоль этой симметричной линии хребта. Ручьи, которые врезаются в хребет, часто мелкие и крутые.
Этот участок включает самую высокую точку Пенсильвании, гору Дэвис , которая находится на высоте 3213 футов (979 м) над уровнем моря. Многие горы длинные и широкие с относительно неглубокими и широкими долинами. В отличие от участка Аппалачских гор, потоки этой области не прорезали глубокие и четко очерченные долины в земле. Большая часть дренажной системы имеет дендритный характер с небольшой решеткой, где устойчивые к эрозии породы создали более высокие и четко очерченные хребты. Высоты увеличиваются к югу, и гора Дэвис находится всего в 4,5 милях (7 км) от границы с Мэрилендом . Несколько вершин хребта содержат несколько месторождений битуминозного угля с низким содержанием летучих веществ, включая месторождение Брод-Топ . [3] Этот регион также является родиной двух национальных историй: спасательной операции на шахте Кьюкрик и крушения рейса 93 United Airlines .
Расположенные в юго-западном углу штата, холмы Уэйнсбурга являются еще одним крупным районом добычи угля в штате. Большая часть из 64,4 млрд тонн битуминозного угля, остающегося в штате, находится под этими холмами в почти горизонтальных пластах. Холмы узкие и крутые, с некоторыми более глубокими долинами. [3]
Еще один участок, который является крупным производителем угля. Он похож на участок холмов Уэйнсбурга, за исключением более высокого местного рельефа и более глубоких долин. Оползни и проседания шахт являются обычными опасностями. [3]
Этот участок состоит из высоких, широких и плоских возвышенностей, прорезанных острыми и неглубокими речными долинами. Большая часть этой области не была покрыта поздним висконсинским ледником , но есть свидетельства существования довисконсинских ледников в этом районе. Наряду с Бесконечными горами это одно из самых отдаленных мест на востоке Соединенных Штатов.
Этот участок подвергся влиянию ледников, и многие долины, прорезанные в коренной породе, имеют тенденцию к северо-западу — в направлении отступающих ледников. Есть много признаков ледников, включая камы , озы , котловины и морены . В этом участке находится крупнейшее естественное озеро Пенсильвании, озеро Коннот , а также один из самых длинных эскеров в штате, Западный Либерти Эскер. [15] Некоторые из дренажных систем сместились, и только несколько ручьев впадают в озеро Эри.
Наряду с Прибрежной равнинной провинцией, самой маленькой провинцией в штате, центральные низменности являются частью района Великих озер и располагаются вдоль ледникового стока, прилегающего к озеру Эри .
Ниже приведен список геологических объектов Пенсильвании, известных своей красотой и/или уникальностью.
.jpg/1280px-Boulder_Field_(HRSP).jpg)
Пенсильвания обновляет свою базовую геологическую карту, которая в последний раз была напечатана в 1980 году. Новые исследования изменили названия нескольких формаций и повысили или понизили многие различные последовательности на стратиграфической карте.
