Geologia Ohio

Geologia Ohio proterozoiku powstała ponad miliard lat temu w eonie prekambru . Magmowa i metamorficzna krystaliczna skała podstawna jest słabo poznana, z wyjątkiem głębokich otworów wiertniczych i nie wychodzi na powierzchnię. Skała piwnicy jest podzielona między prowincję Grenville i prowincję Superior. Kiedy skorupa z prowincji Grenville zderzyła się z proto-północną Ameryką, zapoczątkowała orogenezę Grenville , główne wydarzenie związane z budownictwem górskim. Góry Grenville uległy erozji, wypełniając baseny ryftowe, a Ohio było zalewane i okresowo eksponowane jako suchy ląd w całym paleozoiku . Oprócz węglanów morskich, takich jak wapień i dolomit , duże złoża łupków i piaskowców powstałych w wyniku późniejszych wydarzeń związanych z budową gór, takich jak orogeneza taconiczna i orogeneza akadyjska , doprowadziły do ​​dodatkowego osadzania się osadów. Ohio przeszło do warunków suchych w Pensylwanii , tworząc duże bagna węglowe i od tego czasu region ten jest suchy. Dopóki plejstoceńskie nie wymazały tych cech, krajobraz poprzecinany był głębokimi dolinami strumieni, które usuwały setki metrów skał, pozostawiając niewiele śladów historii geologicznej w mezozoiku i kenozoiku .

Stratygrafia, tektonika i historia geologiczna

Rdzeń wiertniczy z piaskowca proterozoicznego pobrany w hrabstwie Warren w stanie Ohio .

Najstarsze skały magmowe i metamorficzne w Ohio pochodzą z prekambru . Pozostają słabo poznane, z wyjątkiem kilku głębokich odwiertów. Pod środkowo-wschodnim Ohio leżą skały metamorficzne należące do prowincji Grenville — starożytnej płyty, która zderzyła się z Wyższą Prowincją Proto-Północnej Ameryki w eonie proterozoiku, który rozpoczął się nieco ponad miliard lat temu.

W Ohio prowincja Grenville i prowincja Superior są oddzielone Frontem Grenville, który leży u podstaw Cincinnati Arch i Findlay Arch. West of the Grenville Front to seria szczelin, podobnych do współczesnych szczelin w Afryce Wschodniej, które tworzą Morze Czerwone. Szczeliny w zachodnim Ohio stanowią część Strefy Szczelin Wschodniego Kontynentu, która jest pokryta sześcioma kilometrami niezdeformowanych piaskowców i innych krzemianowych skał osadowych.

Zderzenie prowincji Grenville z proto-północną Ameryką zaowocowało długotrwałą orogenezą Grenville , w wyniku której powstało wysokie pasmo górskie. Jednak pasmo górskie uległo erozji do pofałdowanej równiny, ograniczonej dolinami ryftowymi na zachodzie, na początku paleozoiku .

Paleozoik (539-251 mln lat temu)

Kambr na początku paleozoiku oznaczał proliferację życia wielokomórkowego. W późnym kambrze Ohio było pokryte płytkimi morzami, tworząc osady morskie i deltowe. Piaskowiec, mułowiec, łupek ilasty , wapień i dolomit osadzały się na uskokowych prekambryjskich skałach piwnicznych. Okresowe cofanie się poziomu mórz w paleozoiku powodowało erozję tych jednostek skalnych, prowadząc do pewnych niezgodności w sekwencji sedymentacyjnej we wczesnym permie . Podczas niektórych z tych okresów cofania się poziomu mórz, począwszy od ordowiku , region ten doświadczył erozji lądowej w pensylwanii i permie . Spadek poziomu mórz był związany z wypiętrzeniem regionu podczas orogenezy Taconic na wschodzie.

W środkowym ordowiku ponowna transgresja morska zalała region, osadzając wapienne rafy. Skały te znane są jedynie z wierceń podziemnych i nie wychodzą na powierzchnię.

Point Pleasant to najstarsza jednostka skalna odsłonięta na powierzchni w Ohio i utworzona podczas późnego ordowiku , wychodnia wzdłuż rzeki Ohio w pobliżu Cincinnati. Formacja rejestruje przejście od płytkowodnej formacji rafy wapiennej do głębszego środowiska wodnego, naznaczonego pokrywającymi się łupkami i wapieniem, które tworzą serię Cincinnatian. Zrzuty gliny z wznoszących się gór, związane z orogenezą Taconic, utworzyły jednostki łupkowe. Ciepła woda morska stworzyła idealne warunki do obfitej aktywności biologicznej, a seria Cincinnatian jest wysoce skamieniała, występując w większości południowo-zachodniego Ohio w korytach rzek, zboczach wzgórz i przecięciach dróg. Ohio's State Invertebrate Fossil to trylobit znaleziony w formacji.

Półkula południowa, na której Ohio znajdowało się pod koniec ordowiku, doświadczyła rozległego zlodowacenia około 438 milionów lat temu. Poziom morza obniżył się w wyniku zlodowacenia, któremu towarzyszyło osiadanie lądu. Depozycja ordowiku zakończyła się, naznaczona parakonformowalną przerwą w formacji Drakes .

Na początku syluru poziom mórz ponownie się podniósł. Płytkie morze w sylurze doprowadziło do powstania subtropikalnych węglanów, które obecnie wychodzą na wschód i zachód od łuku Cincinnati oraz na grzbiecie łuku Findlay. Niektóre z węglanów zostały zdeponowane w rafach, takich jak wczesnosylur Lockport Dolomit. Chociaż zawierają pewne skamieliny, większość jednostek skalnych syluru słabo zachowuje dowody życia. Jednostki oddzielone są warstwami ewaporatów , w tym anhydrytu , gipsu i halitu . Grube pokłady soli powstały w związku ze spadkami poziomu morza i osiadaniem lądu, tworząc grube pokłady solne Grupy Salina we wschodnim Ohio.

Nowe zderzenie płyt zapoczątkowało orogenezę akadyjską w dewonie i doprowadziło do osadzania się osadów w basenie Appalachów we wschodnim Ohio. W podpowierzchni znane są wczesnodewoński wapień Helderberg i piaskowiec oriskański, które powstały 408 milionów lat temu. Niektóre skały wczesnego dewonu z Holland Quarry Shale zostały na krótko odsłonięte w kamieniołomie w hrabstwie Lucas, zanim został on zasypany i zrekultywowany. Większość skał dewonu pochodzi ze środkowego dewonu i wychodni między południowym Ohio a jeziorem Erie. Duża niezgodność oddziela dolomit i wapień syluru i dewonu środkowego. Pokrywające się skały dewonu obejmują wapień Columbus na wschód od łuku Findlay i węglany Detroit River Group na zachodzie. Niezgodność kątową między skałami dolnego syluru wyznaczają miejscami pokłady fosforytów, które chronią kości i zęby.

Odlew skamieliny Dunkleosteusa znalezionej w pobliżu Cleveland w stanie Ohio

Wapień Columbus jest szczególnie bogaty w skamieniałości i wychodnie w paśmie między Columbus a hrabstwem Sandusky, a także na wyspie Kelleys na jeziorze Erie. Najlepsze ekspozycje na skamieniałości znajdują się w kamieniołomach wapienia wzdłuż pasa, które zaspokajają lokalne zapotrzebowanie na beton. Pod koniec środkowego dewonu środowisko morskie przesunęło się w kierunku osadzania czarnych łupków morskich z łupków Olentangy i Ohio Shale. W większości te jednostki łupkowe nie są skamieniałe. Jednak w niektórych miejscach występują skamieliny ramienionogów , stawonogów , stawonogów i rekinów, a także płyty pancerne Dunkleosteus .

Na początku okresu Mississippian , w karbonie , 340 milionów lat temu, osady rzeczne i deltowe pokrywały łupki, tworząc Bedford Shale, Berea Sandstone, formacje Cuyahoga i Logan. Osadzanie tych jednostek zostało na krótko przerwane przez powrót do stagnacji środowiska morskiego, tworząc Sunbury Shale. Wychodnie skał Missisipii biegną równolegle do skał dewonu w środkowym Ohio i równolegle do brzegu jeziora Erie. W rzeczywistości wychodnie Mississippian tworzą pasmo wzgórz od pięciu do 10 mil na południe od jeziora. Ogólnie skały Mississippian są umiarkowanie skamieniałe, z dobrym liliowców w formacji Cuyahoga. Skały z Pensylwanii osadzone w kanałach strumieni wyrzeźbionych w starszych skałach Missisipii.

Piaskowiec Sharon ze środkowego Pensylwanii i grupa Pottsville zachowują dowody wypiętrzenia na wschodzie i osiadania na zachodzie basenu Appalachów. Skały, które powstały w Pensylwanii i permie, były głównie pochodzenia lądowego, w tym łupki inne niż morskie, piaskowiec, węgiel, kamień żelazny i wapień, a także niektóre skały morskie, takie jak krzemień i łupek morski. Delty rzeczne w Pensylwanii były pokryte gęstą, bagnistą roślinnością, która pomagała w tworzeniu złóż węgla.

Skały osadowe i dowody kopalne sugerują, że Ohio było środowiskiem lądowym od permu. Na przykład główne podgrupy Pensylwanii: Grupa Pottsville, Grupa Alleghany, Grupa Conemaugh i Grupa Monongahela, wraz z Grupą Dunkard z wczesnego permu, są bardziej ziemskie niż poprzednie. Region znajdował się w głębi lądu i doświadczał erozji ziemskiej, gdy proto-północnoamerykański kontynent Laurasia zderzył się z Gondwaną , tworząc superkontynent Pangea . Skały z końca paleozoiku są najlepiej wyeksponowane w przecięciach dróg wzdłuż I-77, między Canton i Marietta, I-77 z Cambridge do Bridgeport i klifów na rzece Ohio na północ od Marietty do wschodniego Liverpoolu.

Mezozoik-kenozoik (251 milionów lat temu-obecnie)

Lodowate rowki na Kelleys Island.

Przez 245 milionów lat, obejmujących cały mezozoik w paleogenie , od wczesnego kenozoiku , Ohio doświadczało długotrwałych wypiętrzeń i wietrzenia. Przed plejstoceńskimi region ten był pokryty dużymi dolinami strumieni, które prawdopodobnie usunęły kilkaset metrów skał, usuwając większość śladów mezozoiku i kenozoiku. W niedawnych osadach powstałych od plejstocenu znaleziono niektóre kości i skamieniałości roślin, w tym szczątki mastodontów .

Geologia zasobów naturalnych

Kamieniołom wapienia na Kelley's Island, Ohio .

Ohio ma zróżnicowane zasoby naturalne. W 2016 roku wydobyto 64,92 mln ton wapienia i dolomitu o wartości 615 mln USD oraz 12,23 mln ton węgla o wartości 541 mln USD. Produkcja piasku i żwiru, soli, piaskowca i konglomeratu przekracza milion ton. Łupek i glina są również wydobywane. Ohio produkuje rocznie gaz ziemny o wartości trzech miliardów dolarów i ropę naftową o wartości 844 milionów dolarów. Złoża węgla zostały po raz pierwszy rozpoznane w latach czterdziestych XVIII wieku przez pierwszych osadników i zostały zmapowane już w 1752 roku. Zmniejszone zapotrzebowanie ze względu na zwiększoną produkcję gazu ziemnego ograniczyło wydobycie węgla w latach 2010-tych, chociaż jedna kopalnia podziemna i trzy kopalnie odkrywkowe otrzymały pozwolenia na rozbudowę od państwa w 2016. Górnictwo i wydobywanie zatrudnia obecnie w stanie 3546 osób.

Grupa Salina jest wydobywana 500 metrów pod jeziorem Erie, w hrabstwie Cuyahoga i porcie Fairport.

Cechy geologiczne

Auglaize Fault rozciąga się od hrabstwa Darke w stanie Ohio do hrabstwa Hancock w stanie Ohio .

Sheriden Cave , zapadlisko krasowe w hrabstwie Wyandot w stanie Ohio .

Bowling Green Fault biegnie od Findlay w stanie Ohio do południowego Michigan.