Геология Новой Англии - Geology of New England

Новая Англия - это регион на северо-востоке Соединенных Штатов, состоящий из штатов Род-Айленд , Коннектикут , Массачусетс , Нью-Гэмпшир , Вермонт и Мэн . Большая часть Новой Англии геологически состоит из вулканических островных дуг, которые в доисторические времена срослись с восточной окраиной Лаврентийского кратона . Большая часть коренных пород, найденных в Новой Англии, сильно метаморфизируется из-за многочисленных событий горообразования, которые произошли в этом регионе. Эти события завершились образованием Пангеи ; Береговая линия в том виде, в котором она существует сегодня, была образована рифтингом в юрский и меловой периоды. Самые последние слои горных пород представляют собой ледниковые конгломераты .

New England ref 2001.jpg

Хронология

Обзор

Основа геология Новой Англии была в значительной степени под влияние различных тектонических событий , которые произошли с палеозойской эры , включая аккреции земельных масс , которые образуются различными континентальными террейны к мезозойскому рифтогенезу в Хартфорде бассейне .

Архейские и протерозойские эоны

В архейском Эоне Западный Массачусетс и Вермонт были восточной окраиной Лаврентии (ныне Канадский щит ). Считается, что Лаврентия возникла в конце Хадея , что делает ее одним из старейших регионов с континентальной корой , о чем свидетельствует открытие Acasta Gneiss в Канаде . В конце катархих массивных извержений фельзитовой лавы стало достаточно прохладно , чтобы сформировать постоянную корку. Фельзическая природа Лаврентии позволяла ей плавать над более плотными океанскими бассейнами, которые ее окружали, поэтому она не была погружена в формирующиеся тогда океаны. Во время архейского эона поверхность Новой Англии представляла собой прибрежную пустыню, покрытую богатыми кремнеземом отложениями с выходами на поверхность гранитной коренной породы .

Палеозойская эра

Начиная с палеозойской эры, суперконтинент Паннотия начал распадаться, образуя более мелкие континенты, включая Лаврентию ( Северная Америка и Гренландия ), Гондвану , Балтику и Сибирь . В то же время уровень моря повышался, что привело к затоплению большей части континентов мелководными эпиконтинентальными морями . За этим последовали три периода обширного орогенеза . Большая часть геологии Новой Англии основана на формировании Аппалачских гор в результате серии палеозойских эпизодов аккреции до конечного столкновения между Лаврентией (прото-Северная Америка) и Гондваной (прото-Африка-Южная Америка) примерно в год. 300 млн лет.

Кембрийский период

Ордовикский период

В течение среднего ордовика периода таконического орогенеза вулканические островные дуги столкнулись с восточным побережьем Северной Америки, вызвав обширный метаморфизм , разломы и поднятия . Результатом этих процессов стали горы Таконик , расположенные вдоль границы Нью-Йорка и Новой Англии. После Taconic orogeny морской путь Хамбера был на пути к закрытию; в то же время микроконтинент Дэшвудс прирос к Лаврентии . Затем это привело к аккреции океанических террейнов, включая Залив Островов на Ньюфаундленде и Офиолиты Тетфорд Майнс в Квебеке . Кроме того, присутствовал поздний ордовик - ранний силурийский меланж , который состоял из голубых сланцев и глубоководных отложений. Эти голубые сланцы и глубоководные отложения указывают на то, что субдукция продолжалась в течение этого периода времени.

Силурийский период

Закрытие задней дуги Тетагуш-Эксплоитс в раннем силуре (430 млн лет назад) приросло основную часть Гандерии к Лаврентии. Это событие, известное как салиновый орогенез, повлияло на большую часть коренных пород, обнаруженных в Нью-Брансуике, Ньюфаундленде и Мэне. Примеры включают толщу Рэнджли, обнаруженную в Президентском хребте, которая состоит из силурских и девонских турбидитовых толщ, формации раннесилурийского периода, горы Перри от среднего до позднего силура, свиты Смоллс-Фоллс и мадридские формации.

Девонский период

Акадиан орогения состоялась в середине и конце девона . После субдукции на Япетус этаже, микроконтинент Avalonia врезались в восточной части Северной Америки, что привело к еще один период метаморфизма, разрывных нарушений и горообразования. Доказательства этих событий можно найти в формации Литтлтон на вершинах Президентского хребта в северной части Нью-Гэмпшира и южной части штата Мэн. Формация Литтлтон была отложена в раннем девоне, примерно 409 миллионов лет назад, с террейнами Гандера и / или Авалон. Нижняя часть этой формации находится рядом с дугой острова Бронсон-Хилл и состоит из базальтовых и риолитовых вулканических пород, а также низкосортных метаморфических сланцев, а верхняя часть этой формации состоит из самых молодых пород Президентского хребта . Эта область испытала обширную деформацию, которая выражается в дометаморфических разломах, различных складках, надвигах и куполах. Свидетельства магматической активности включают диориты раннего девона (408 млн лет), граниты от раннего до среднего девона (390–400 млн лет) и граниты каменноугольного периода (360–350 млн лет).

Каменноугольный и пермский периоды

Alleghenian горообразование происходило в конце палеозоя и был результатом столкновения Африки с Северной Америкой в процессе формирования Пангеи . События столкновения привели к огромным проявлениям надвигов, складчатости и метаморфизма. В результате этого столкновения образовался огромный горный пояс, который тянулся вверх по восточному побережью Северной Америки в Канаду и Балтику, которые столкнулись с Гренландией и северной частью Северной Америки. Скалы были недавно деформированы и смяты от побережья до плато Аллегейни и гор Адирондак в Нью-Йорке. Хотя современные Аппалачи со временем подверглись сильному выветриванию, считалось, что когда-то они могли соперничать с Гималаями по размеру.

Мезозойская эра

Триасовый период

Юрский период

Изображение процесса обрушения кальдеры, в данном случае горы Мазама, но репрезентативное для общего развития.

В Новой Англии, как и на остальной части востока Соединенных Штатов, в настоящее время нет действующих вулканов. Однако регион Белых гор в Нью-Гэмпшире содержит убедительные доказательства вулканической активности примерно 145 миллионов лет назад. Вулканическое образование в Белых горах, по оценкам, произошло между поздним юрским и ранним меловым периодами и совпало с разделением Пангеи . По мере того, как Пангея распадалась, и земельные массивы сдвигались, образовывались большие объекты, такие как Белые горы; в то же время, когда возникло это множество трещин, магма поднялась и заполнила многие из этих пустот. Таким образом кальдеры образовались повсюду в Белых горах, когда магма отступила; эти кальдеры впоследствии извергались в масштабе, превосходящем масштабы извержения вулкана Сент-Хеленс в 1980 году . Результаты этих массивных извержений можно найти в таких местах, как горы Оссипи , которые расположены недалеко от Белых гор. Горы Оссипи содержат значительное количество вулканических пород, а многочисленные кольцевые дамбы по всему региону указывают на то, что когда-то на этом месте был действующий вулкан. Вулканические породы также можно найти повсюду в Белых горах за пределами региона Оссипи, что еще раз подтверждает, что извержения произошли в этом районе миллионы лет назад.

Меловой период

Кайнозойская эра

Период палеогена

Неогеновый период

Четвертичный период

Большая часть геоморфологии и поверхностных отложений Новой Англии является результатом оледенения в четвертичный период. Очищенный пейзаж Новой Англии свидетельствует о ледниковом периоде Висконсина .

Поверхностные отложения

Континентальный ледяной щит над Новой Англией был в некоторых местах более мили толщиной. Шлифовка и ощипывание созданного ландшафта ухудшили топографию и создали плохо отсортированные до хорошо отсортированные поверхностные отложения. Крупные конечные морены, состоящие из плохо отсортированных тиллов, встречаются вдоль берегов и могут быть идентифицированы по их тонкой, пятнистой и каменистой структуре. Мэн окаймлен моренами, которые определяют крайние границы бывших ледяных тел. Конечная морена Уолдоборо расположена на юго-восточном побережье, а передняя морена Хайленда параллельна северо-западной границе. Большие континентальные ледяные щиты (см. Ледниковый щит Лаурентида ), скорее всего, создали большие морены, так как для образования больших комковатых хребтов требуется время.

Новая Англия наиболее известна своей высокой плотностью неровностей , которые представляют собой смещенные породы, которые отличаются от непосредственного состава коренных пород региона и варьируются от размера гальки до валунов. Их поверхности обычно округлые и полируются за счет шероховатости. В то время как коренная порода в основном состоит из магматического гранита, неровностями являются песчаник и сланцевые блоки. Осадочные неровности видны на самой высокой вершине штата Мэн, горе Катахдин .

Ледниковый вымыв, который хорошо отсортирован и стратифицирован благодаря систематическому характеру закона Стокса, виден в гравийных карьерах в государственном парке Графтон-Нотч в штате Мэн. Равнины Outwash состоят из чередующихся слоев песка и гравия, которые откладываются в дельтах ледниковых озер и конусов выноса. .

Эрозионные процессы

Медленное и резкое движение континентальных ледяных щитов и альпийских ледников по ландшафту создает эрозионные формы рельефа. Истирание, выщипывание и замораживание-оттаивание создают U-образную долину, уникальную для ледниковой эрозии.

Сильное давление льда вызывает истирание . Этот процесс вырезает бороздки или бороздки в коренных породах по мере того, как ледник движется вниз по склону. Ледниковые полосы помогают определить направление ледника; например, видимые обнажения в Белых горах указывают на движение льда на юго-юго-восток. Абразия также производит каменную муку, которая видна на ледниковых равнинах Новой Англии.

В штате Мэн одни из самых длинных эскеров в мире. Когда климат стал теплее, ледники начали таять, и дренаж талой воды под ледником образовал огромные потоки наносов, которые при уплотнении оставляли длинный и извилистый гребень или каме . Предполагается, что Moose Cave в Grafton Notch частично образована подледниковой рекой. Abol esker в государственном парке Бакстера - известная змеиная каме.

Топография каме и котла - обычное дело в штате Мэн. Бугристая морфология включает водоемы-котлы и озера-котелки, которые представляют собой «крутые чашеобразные впадины в ледниковых отложениях», где большие глыбы льда тают по мере того, как ледник углублялся.

Другие примечательные ледниковые особенности включают цирки , которые видны в горах, таких как Mt. Катахдин и гора Крокер , свидетельствующие о ледниковой эрозии.

Эпоха плейстоцена
Изображение ледникового щита Лаурентиды, покрывающего большую часть Канады и северных штатов США.

Ice Sheet Laurentide , который охватывает Канаду и что в настоящее время в Новой Англии пейзаж, была массивный слой льда и основная особенность плейстоцена эпохи в Северной Америке. В настоящее время геологи работают над расчетом истончения ледникового покрова Лаурентида, который может повысить точность моделей палеоклимата и ледникового покрова. Геологические данные на северо-востоке Соединенных Штатов могут помочь восстановить объемную историю ледникового покрова, а также вклад Лаврентидского ледникового щита в повышение уровня моря .

Космогенные нуклиды - это радиоактивные изотопы, образующиеся при взаимодействии частиц высокой энергии (например, космических лучей ) с ядрами атомов Солнечной системы. Расчет численности этих нуклидов - это способ определить возраст воздействия на поверхность породы, также известный как датирование воздействия на поверхность .

Группа геологов из Новой Англии использовала метод определения возраста, называемый «Dipstick», который может определять скорость истончения ледяного покрова и возраст поверхности валунов и коренных пород, подвергшихся эрозии ледникового покрова. Этот подход использовался на различных горах Новой Англии, включая Mt. Грейлок , Mt. Мэнсфилд , Mt. Вашингтон и др. Их исследования подтверждают быстрое уменьшение ледникового покрова вокруг Новой Англии, что еще больше ограничивает предыдущие оценки темпов истончения Лаурентидского ледникового щита.

Пульс талой воды 1a

Истончение LIS было вызвано быстрым потеплением северного полушария, вызванным внезапным сдвигом в сторону межстадиального AMOC с 14,6–14,3 тыс. Лет назад, период, также известный как потепление Беллинга. Это изменение климата привело к повышению уровня мирового океана на 9–15 м из-за дегляциации ледяных щитов Северного полушария.

Неизвестно, какие именно ледяные щиты больше всего способствовали значительному повышению уровня моря, но данные, собранные с помощью космогенного нуклеотидного датирования, указывают на быстрое истончение лаурентидного ледяного щита во время импульса талой воды 1a (MWP-1A), что может означать, что LIS была основным источник ледниковой талой воды в это время.

Младший дриас и начало голоцена

После MWP-1A, около 12,9 тыс. Лет назад, в Северном полушарии произошло внезапное падение температуры, вызванное снижением AMOC в сторону стационарного режима, что, как предполагается, было вызвано притоком талой ледниковой воды из LIS и является периодом, который известен. как младший дриас . АМОК вернулся к интерстадиальному режиму к 11,7 тыс. Лет назад, что ознаменовало начало эпохи голоцена.

Эпоха голоцена
White Pine вырос в Новой Англии вскоре после первого оледенения .

После таяния ледников на Лаурентидском ледяном щите новая растительность и более теплый климат сделали новую Англию заселенной первыми поселенцами. Этот новый климат в сочетании с обилием твердых вулканических пород и другими природными особенностями создал идеальную территорию для поселения людей. Эти поселенцы вылепили инструменты, такие как наконечники стрел , из поверхностных отложений риолита, которые они нашли около того, что могло быть их поселениями в долине реки .

Таяние Лаурентидского ледникового щита (начало к 18 000 кал. Назад) вызвало значительные экологические и климатические изменения в регионе. За исключением ряда резких изменений климата, наиболее экстремальным из которых было изменение климата в период позднего дриаса , климат этого региона обычно испытывал повышение температуры (до 2˚ по Цельсию) в течение раннего голоцена . Находки ископаемой пыльцы указывают на то, что повышение температуры в регионе происходило параллельно с появлением новой растительности, такой как рост болиголова и белой сосны в Нью-Гэмпшире и Белых горах . Эти изменения растительности создали экологическую среду в регионе, где было возможно обитание мигрирующих карибу , на которых охотились первые поселенцы. Эти поселенцы могли перебраться на недавно образовавшиеся поля дюн , образовавшиеся в результате ветровой эрозии ледниковых отложений, таких как те, что обнаружены в долине Огайо , в долинах рек Гудзон и Коннектикут , а также в долине реки Израиль . Ранние поселенцы могли заселять эти речные долины, чтобы наблюдать за карибу, мигрирующим на северо-восток вдоль вновь образованных рек.

Рекомендации