Геология Южной Дакоты - Geology of South Dakota

В геология южная Дакота начали формироваться более 2,5 миллиардов лет назад в Архейский эон Докембрийский. Магматическая кристаллическая порода фундамента продолжала расти через Протерозойский, с вкраплениями отложений и вулканических пород. Большой известняк и сланец депозиты, образовавшиеся в Палеозой, во время преобладающих мелководных морских условий, за которыми следуют красные кровати в земных условиях в Триасовый. В Западный внутренний морской путь затопило регион, создав обширные пласты сланцев, мела и угля в Меловой как Ларамидная орогенез начали формировать Скалистые горы. В Black Hills были воодушевлены в начале Кайнозойский, за которыми следуют длительные периоды эрозии, отложения наносов и выпадения вулканического пепла, образуя Бесплодные земли и хранение окаменелостей морских и млекопитающих. Большая часть ландшафта штата была переработана во время нескольких фаз оледенения в Плейстоцен.[1] Южная Дакота имеет обширные минеральные ресурсы в Блэк-Хиллз и некоторую добычу нефти и газа в Уиллистонский бассейн. В Шахта Хоумстейк, действовавший до 2002 года, был крупным золотым рудником, который достиг глубины 8000 футов под землей и теперь используется для исследований темной материи и нейтрино.

Стратиграфия, тектоника и геологическая история

Самые старые скалы в Южной Дакоте относятся к Архейский эон Докембрийский, более 2,5 миллиарда лет назад. Архейская кристаллическая порода фундамента, образовавшаяся при вторжении Малого Лося и Медвежьей горы. граниты, с промежуточными периодами вулканической активности, горообразования и сланец осаждение. Морские песчаники и глины, отложившиеся во время Протерозойский и гранитный пик Харни, образовавшийся около 1,71 миллиарда лет назад. В Неопротерозойский был отмечен длительным периодом размыва в стратиграфической летописи.

Палеозой (541–251 миллион лет назад)

в Кембрийский, в начале Палеозой параллельно с быстрым распространением многоклеточной жизни в регионе продолжалась земная эрозия. Район был затоплен во время крупномасштабного нарушение моря в Поздний кембрий сквозь Ордовик, в виде отложений известняка, песчаника и сланца. Кварцит сиу, вероятно, был единственной точкой с высоким рельефом, возвышающейся над плоской равниной, которая была заполнена морской водой. В Образование Мертвого Леса образовался в этот период, обнажившись в виде блока толщиной 400 футов в стенах каньона Spearfish Canyon, толщиной до 50 футов у Wind Cave. Кембрийские породы обнажаются только на Черных холмах и исчезают в скважинах, пробуренных к югу от пещеры Ветров, за пределами древней береговой линии. Однако формация Дедвуд достигает толщины 700 футов в колодцах на северо-западе.

Формация Дедвуд представляет собой пляжный песок и гравий в основании, но по мере того, как древняя береговая линия двигалась на восток, тонкие слои аргиллита и известняка образовывались на западе, в более глубоких водах. Формация содержит трилобит окаменелости и следы, оставленные червями, обнаженные во время отлива. Интраформационный конгломерат также обычное явление, возникающее из-за фрагментов известняка, разбитых волнами. Силурийский и Девонский были отмечены большим количеством карбонатных отложений, особенно в пределах Уиллистонский бассейн, к востоку от центральной части Южной Дакоты. Вовремя Миссисипец период Каменноугольный, широко распространенная земная эрозия затронула все, кроме центрально-северной части штата. Дополнительные известняковые отложения образовались в Ранний Миссисипец. Морская среда преобладала в Пенсильванский, как песчаники, карбонаты и эвапориты депонированный.

Уровень моря снизился в Пермский период, отмеченный эрозией на востоке и продолжающимся морским отложением на западе. [2]

Мезозой (251–66 миллионов лет)

Красные кровати сформировались на западе, во время Триасовый, в начале Мезозойский. Регион вернулся к земным условиям в Юрский, с обширной эрозией, а затем вернулся в мелководную морскую среду в Меловой, откладывая мощные толщи черных сланцев Пьер - самой мощной и широко распространенной осадочной толщи в штате. Первоначально толщина сланца составляла от 2500 футов на линии Вайоминга до нескольких десятков футов на востоке, хотя эрозия удалила его в Блэк-Хиллз. В Ларамидная орогенез началось поднятие Скалистых гор в меловом периоде.

К западу от реки Миссури мел Ниобрара образовался во внутреннем море в меловом периоде, который содержит мозазавр и плезиозавр кости. Вигвамы образуются в виде небольших конических холмов в сланцевом ландшафте Пьера, образованных линзами более устойчивого к эрозии известняка. Остатки песчаного угля на берегу в виде отложений толщиной до 200 футов Формация Фокс-Хиллз после Западный внутренний морской путь начал отступать через 15 миллионов лет после того, как сланец Пьера впервые начал формироваться. Сланцы с низкой проницаемостью давали плохо дренированный ландшафт, разрезали ручьи и реки, которые приносили большие количества наносов - глины, ила и песка толщиной до 500 футов - которые откладывались в виде отложений. Формация Адского ручья. Образование содержит тонкие лигнит кровати трицератопс и тиранозавр кости.

Как и во многих других местах по всему миру, в Южной Дакоте сохранилась граничная глина толщиной в дюйм, оставленная в результате удара астероида. K-Pg массовое вымирание 66 миллионов лет назад. Под пограничной глиной обычна окаменелая пыльца с больших полей, но впоследствии пыльца редко встречается в течение длительного периода. [3]

Кайнозой (66 миллионов лет назад - настоящее время)

После отступления мелового внутреннего моря, Black Hills были подняты, сопровождаемые огненной активностью в Палеоцен в начале Кайнозойский. Сланец Пьера к востоку от Черных холмов превратился в холмистую равнину. В Формация Ладлоу имеет толщину до 350 футов и на северо-западе не содержит явных перерывов в континентальных отложениях во время массового вымирания, за исключением того, что они более песчаные и менее хорошо цементированные. Дальше на восток формация содержит дочернюю компанию Формирование пушечного ядра, отложившаяся во время кратковременного возрождения внутренних морей и несущая ископаемых устриц, улиток и моллюсков. 300 футов песчаника и лигнита Формация реки Тонг лежит над формацией Ладлоу, утолщаясь к востоку и удерживая некоторые из основных залежей угля, обнаруженных в северном Вайоминге.

На северо-западе формации Ludlow, Cannonball и Tongue River относятся к категории Fort Union Group, с толстыми слоями песчаника, источником которых являются Скалистые горы.

На протяжении эоцен, Черные холмы подверглись эрозии, выбросив обломки на восток в период с субтропическими температурами. Железный пирит в сланцах окисляется, превращаясь в ярко-красные и желтые оксиды железа. Осадки не накапливались в регионе до конца эоцена, так как большие потоки уносили материал в океан. Вулканические породы эоцена сохраняют окаменелые деревья.

В Олигоцен привел к смене климата на засушливые условия, превратив регион в обширную аллювиальную пустынную равнину. До 600 футов песков и глин, похоронили Блэк-Хиллз в пределах 2000 футов от их гребней в западной части Южной Дакоты, образуя Формация Уайт Ривер, а на востоке произошла эрозия. Отложения гравия содержат кости крокодила, а в летописи окаменелостей часто встречаются наземные улитки, черепахи и семена каркаса. Кости птиц и даже окаменелые утиные яйца были обнаружены вместе с моллюсками, улитками и остатками водорослей во временных прудах.

С 1800-х годов геологи обсуждают, как разделить формацию Уайт-Ривер. В Формация Чадрон это нижний блок, покрывающий окисляющуюся эрозионную поверхность эоцена и достигающий в толщину 180 футов. Мощность формации варьируется в широких пределах, где она заполняет уже существующие долины или покрывает холмы. Он содержит светло-зеленый бентонит глина, обладающая высокой способностью к набуханию при усадке, а также линзы известняка, содержащие остатки улиток, моллюсков и водорослей из прудов. Титанотерий окаменелости и других крупных млекопитающих были обнаружены в формации. Из-за высокой концентрации глины и легкости, с которой она размывается, формация Чадрон имеет тенденцию образовывать пологие холмы и холмы. Вышележащие Формация Брюле Включает глину, отложенную водой, перенесенный ветром песок, ил и вулканический пепел, с максимальной толщиной до 450 футов. Почвы пустынной калиши иногда сохраняются в виде конкреций извести, а небольшие глиняные холмы часто покрываются хорошо зацементированными русловыми песками и гравием. Формация Брюле разрушается до зубчатых вершин Бесплодных земель. К концу 1990-х палеонтологи обнаружили 150 родов млекопитающих, от грызунов и носорогов, а также лошадей и верблюдов. В конце своего 5-миллионного отложения формация была покрыта ослепительно белым пеплом Рокки-Форд, полученным благодаря мощным источникам энергии. риолит извержения в Западных каскадах в Орегоне.

Меньшие объемы светлого песка и глины отложились в Миоцен, но период пришел с возвращением к теплым и влажным условиям. Оживленные ручьи унесли большое количество отложений, уничтожив большую часть формации Уайт-Ривер. Сотни футов более молодых отложений покрывают группу Уайт-Ривер на юго-западе Южной Дакоты. Миоценовые песчаники, которые часто образуют скалы, часто перекрывают формацию Уайт-Ривер.

Период эрозии произошел в Южной Дакоте во время Плиоцен. В частности, в западной части Южной Дакоты мобилизация крупных отложений сформировала Водоносный горизонт Огаллала. [4] в Плейстоцен ледниковые периоды, Южная Дакота испытала несколько последовательностей оледенения. [5] Самые старые отложения ледникового дрейфа находятся на юго-востоке, в Су-Фолс и Ньютон-Хиллз, перекрытые сильно выветренным материалом Иллинойса или потенциально до-Иллинойского возраста. Большое пространство тилла заполняет низменность реки Джеймс и за рекой Миссури, возраст которой неизвестен, что часто считают оледенением Висконсина. Равнина Брукингс - это пояс сильно выветренной наземной морены, проходящий через Брукингс. Датируемый Иллинойсом, он избежал погребения ледниковым покровом Висконсина. Узкая полоса в центральной части Прейри-Хиллз удерживает равнину Торонто Тилль, старейшую определенно Висконсинскую дрейфующую землю, в то время как ступень Бемис на восточном краю холмов сформировала пояс морен. Хотя лед не продвигался к востоку от Прерий-Хиллз, он оставил оставшийся моренный гребень, известный как ярус Альтамонта, который вторгается в западную сторону холмов. В конце Висконсина ледяной щит разделился на Прери-Хиллз, протянув долу Де-Мойна на восток и западную долу вдоль долины реки Джеймс. Последнее продвижение ледника, известное как этап Большого камня, проследило низменность реки Миннесота на северо-востоке. [6] [7]

Геология природных ресурсов

Черные холмы широко исследовались и периодически добывались на предмет серебра, золота, слюды, вольфрама, полевого шпата, бентонит, берилл, свинец, цинк, уран, литий и песок, а также нефть, начиная с 1870-х гг. [8]Компания Homestake Mining, управлявшая Шахта Хоумстейк до своего закрытия в 2002 году он объединил золотые прииски Дедвуд, Голден Терра, Отец ДеСмет и Каледония примерно в 1900 году. Его сотрудники использовали новейшие технологии пневматического бурения и обработку цианида, создав вал Росс и вал Йетса - оба глубиной 5000 футов - к 1941 году. деятельность была приостановлена ​​во время Второй мировой войны и возобновлена. К столетию рудника в 1976 году его глубина составляла 8000 футов, и на нем было добыто 31 миллион унций золота, семь миллионов унций серебра и 115 миллионов тонн измельченной руды.

После закрытия локация была признана Суперфонд сайт, хотя теперь валы повторно используются для Подземный исследовательский центр Сэнфорда, крупнейшая подземная лаборатория в США, используемая для темная материя и нейтрино исследование. К юго-западу от Свинец, Южная Дакота, все еще существует действующий золотой рудник открытым способом, которым управляет Goldcorp.[9]

Южная Дакота добывает нефть и газ в Уиллистонский бассейн на северо-западе, хотя здесь добывается только один процент от общего объема добычи в США, в основном из традиционных вертикальных скважин. Сто скважин ежегодно добывают 1,6 миллиона галлонов нефти. Почти все производство сосредоточено на площади 400 квадратных миль в округе Хардинг, полагаясь на Формация Ред Ривер.[10]

Рекомендации

  1. ^ Грис, Джон Пол (1996). Придорожная геология Южной Дакоты. Издательская компания Mountain Press.
  2. ^ Gries 1996, п. 205–210.
  3. ^ Gries 1996, п. 93–96.
  4. ^ Gries 1996, п. 191–197.
  5. ^ Gries 1996, п. 3.
  6. ^ Gries 1996, п. 17.
  7. ^ Дрисколл; и другие. (1990). «Гидрология района Блэк-Хиллз, Южная Дакота» (PDF). USGS.
  8. ^ Driscoll et. al. 1990 г., п. 2.
  9. ^ "История горнодобывающей промышленности Южной Дакоты". www.mininghistoryassociation.org. Получено 7 июля 2018.
  10. ^ «Отраслевые факты - Нефтегазовая ассоциация Южной Дакоты». sdoil.org. Получено 7 июля 2018.