Geologia Południowej Dakoty

Geologia Dakoty Południowej zaczęła się kształtować ponad 2,5 miliarda lat temu w eonie archaicznym prekambru . Krystaliczne skały magmowe nadal pojawiały się w proterozoiku , przeplatane osadami i materiałami wulkanicznymi. Duże wapienia i łupków powstały w paleozoiku , podczas przeważających płytkich warunków morskich, a następnie czerwone pokłady w warunkach lądowych w triasie . Western Interior Seaway zalał region, tworząc rozległe złoża łupków, kredy i węgla w kredzie, gdy orogeneza Laramide zaczęła formować Góry Skaliste. Czarne Wzgórza zostały wypiętrzone we wczesnym kenozoiku , po których nastąpiły długotrwałe okresy erozji, osadzania się osadów i opadania pyłu wulkanicznego, tworząc Badlands i przechowując skamieliny morskie i ssaki. Znaczna część krajobrazu stanu została przerobiona podczas kilku faz zlodowacenia w plejstocenie . Południowa Dakota posiada rozległe zasoby mineralne w Black Hills oraz pewne wydobycie ropy i gazu w Williston Basin . Kopalnia Homestake , działająca do 2002 roku, była główną kopalnią złota, która sięgała do 8000 stóp pod ziemię i jest obecnie wykorzystywana do badań ciemnej materii i neutrin.

Stratygrafia, tektonika i historia geologiczna

Najstarsze skały w Dakocie Południowej pochodzą z eonu archaicznego prekambru , czyli ponad 2,5 miliarda lat temu. Krystaliczna skała podstawna Archeanu powstała z intruzji granitów Little Elk i Bear Mountain , z przeplatającymi się okresami aktywności wulkanicznej, budowy gór i osadzania się łupków . Piaskowce i gliny morskie oraz zdeponowane podczas proterozoiku i granitu Harney Peak umieszczone około 1,71 miliarda lat temu. Neoproterozoik charakteryzował się długim okresem erozji w zapisie stratygraficznym .

Paleozoik (541–251 mln lat temu)

W kambrze , na początku paleozoiku, równolegle z szybkim rozprzestrzenianiem się życia wielokomórkowego, w regionie trwała erozja ziemska. Obszar ten został zalany podczas transgresji morskiej na dużą skalę od późnego kambru do ordowiku , w wyniku osadzania się wapienia, piaskowca i łupków. Kwarcyt Siuksów był prawdopodobnie jedynym punktem o wysokiej topografii, wznoszącym się nad płaską równiną, na którą najechała woda morska. Formacja Deadwood powstała w tym okresie, odsłonięta jako jednostka o grubości 400 stóp w ścianach Kanionu Spearfish, sięgająca do 50 stóp grubości przez Jaskinię Wiatru. Skały kambryjskie są odsłonięte tylko w Czarnych Wzgórzach i znikają w otworach wiertniczych wywierconych na południe od Jaskini Wiatru, poza starożytną linią brzegową. Jednak formacja Deadwood osiąga grubość 700 stóp w studniach na północnym zachodzie.

U podstawy formacji Deadwood znajduje się piasek i żwir na plaży, ale gdy starożytna linia brzegowa przesunęła się na wschód, na zachodzie, w głębszych wodach, utworzyły się cienkie warstwy mułowca i wapienia. Formacja zawiera trylobitów i ślady pozostawione przez robaki, odsłonięte podczas odpływu. Powszechny jest również konglomerat wewnątrzformacyjny , powstały z fragmentów wapienia rozbitego falami. Sylur i dewon charakteryzowały się większą depozycją węglanów, szczególnie w obrębie basenu Williston , na wschód od środkowej Dakoty Południowej. W karbońskim okresie Mississippian powszechna erozja ziemska dotknęła wszystkie części stanu z wyjątkiem północno-środkowej. Dodatkowe złoża wapienia powstały we wczesnym Missisipii . W Pensylwanii dominowało środowisko morskie , ponieważ osadzały się piaskowce, węglany i ewaporaty .

Poziomy mórz obniżyły się w permie , naznaczone erozją na wschodzie i ciągłą depozycją morską na zachodzie.

Mezozoik (251–66 mln lat)

Czerwone łóżka powstały na całym zachodzie, podczas triasu , na początku mezozoiku . Region powrócił do warunków lądowych w jurze , z rozległą erozją, a następnie powrócił do płytkiego środowiska morskiego w kredzie , osadzając grube sekwencje czarnych łupków Pierre'a - najgrubszej i najbardziej rozpowszechnionej jednostki osadowej w stanie. Pierwotnie łupki miały grubość od 2500 stóp na linii Wyoming do zaledwie kilkudziesięciu stóp grubości na wschodzie, chociaż erozja pozbawiła go grubości w Black Hills. Orogeneza Laramide zapoczątkowała wypiętrzenie Gór Skalistych w okresie kredy.

Na zachód od rzeki Missouri kreda Niobrara powstała w morzu śródlądowym w okresie kredy, która zawiera kości mozazaurów i plezjozaurów . Wzgórza Tepee tworzą małe, stożkowate wzgórza w krajobrazie łupków Pierre, z soczewek bardziej odpornego na erozję wapienia. Sekwencje węgla piaskowego na plaży pozostawiły po sobie formację Fox Hills o grubości do 200 stóp po tym, jak Western Interior Seaway zaczął się cofać, 15 milionów lat po tym, jak zaczęły się formować łupki Pierre. Łupki o niskiej przepuszczalności dały słabo osuszony krajobraz, przecięte strumienie i rzeki, które przyniosły duże ilości osadów - gliny, mułu i piasku o grubości do 500 stóp - które osadziły się jako formacja Hell Creek . Formacja zawiera cienkie brunatnego , triceratopsa i kości tyranozaura .

Podobnie jak wiele innych miejsc na świecie, Południowa Dakota zachowuje glinę graniczną o grubości cala, pozostawioną przez uderzenie asteroidy w wyniku masowego wymierania K-Pg 66 milionów lat temu. Poniżej gliny granicznej pospolity jest kopalny pyłek z dużych pól, ale pyłek jest rzadki przez długi okres późniejszy.

Kenozoik (66 milionów lat temu-obecnie)

Po wycofaniu się kredowego morza śródlądowego Czarne Wzgórza zostały wypiętrzone, czemu towarzyszyła aktywność magmowa w paleocenie na początku kenozoiku . Łupki Pierre na wschód od Black Hills uległy erozji w pofałdowaną równinę. Formacja Ludlow ma grubość do 350 stóp, a na północnym zachodzie nie ma widocznych przerw w depozycji kontynentalnej w czasie masowego wymierania, z wyjątkiem tego, że jest bardziej piaszczysta i mniej cementowana. Dalej na wschód formacja zawiera formację zależny Cannonball Formation , zdeponowaną podczas krótkiego odrodzenia się morza śródlądowego i zawierającą skamieniałe ostrygi, ślimaki i małże. 300 stóp piaskowca i węgla brunatnego formacji Tongue River pokrywa formację Ludlow, gęstniejąc na wschodzie i utrzymując niektóre z głównych złóż węgla znalezionych w północnym Wyoming.

Na północnym zachodzie formacje Ludlow, Cannonball i Tongue River są klasyfikowane jako Fort Union Group, z grubymi warstwami piaskowca pochodzącymi z Gór Skalistych.

W całym eocenie Czarne Wzgórza ulegały erozji, zrzucając szczątki na wschód, w okresie subtropikalnych temperatur. Piryt żelaza w łupkach utlenił się, stając się jasnoczerwonymi i żółtymi tlenkami żelaza. Osady nie gromadziły się w regionie aż do końca eocenu, ponieważ duże strumienie przenosiły materiał do oceanu. Skały wulkaniczne z eocenu chronią skamieniałe drzewa.

Oligocen przyniósł zmianę klimatu na suche warunki, przekształcając region w rozległą pustynną równinę aluwialną . Do 600 stóp piasku i gliny pogrzebało Czarne Wzgórza w odległości 2000 stóp od ich grzbietów w zachodniej Dakocie Południowej, tworząc formację White River , podczas gdy na wschodzie wystąpiła pewna erozja. Złoża żwiru zawierają kości krokodyli i ślimaki lądowe, żółwie i nasiona jeżyny są również powszechne w zapisie kopalnym. W tymczasowych stawach znaleziono kości ptaków, a nawet skamieniałe jaja kaczek w połączeniu z małżami, ślimakami i pozostałościami mat algowych.

Od XIX wieku geolodzy debatowali, jak podzielić formację White River. Formacja Chadron to dolna jednostka, pokrywająca utleniającą eoceńską powierzchnię erozyjną i osiągająca grubość do 180 stóp. Miąższość formacji jest bardzo zróżnicowana, gdzie wypełnia ona istniejące wcześniej doliny lub pokrywa wzgórza. Zawiera jasnozieloną bentonitową o dużej zdolności kurczenia się i pęcznienia oraz soczewki wapienia zawierające pozostałości ślimaków, małży i alg ze stawów. W formacji znaleziono skamieniałości tytanoterium i innych dużych ssaków. Ze względu na wysokie stężenie gliny i łatwość jej erozji, formacja Chadron ma tendencję do tworzenia łagodnych, nachylonych wzgórz i wzgórz. Położona formacja Brule obejmuje glinę naniesioną przez wodę, naniesiony przez wiatr piasek, muł i popiół wulkaniczny, o maksymalnej grubości do 450 stóp. Gleby pustynne Caliche są czasami zachowane w postaci grudek wapiennych, a małe gliniaste wzgórza są często pokryte dobrze cementowanymi piaskami i żwirami kanałowymi. Formacja Brule wnika w postrzępione szczyty Złych Ziem. Pod koniec lat 90. paleontolodzy odkryli 150 rodzajów ssaków, od gryzoni po nosorożce, a także konie i wielbłądy. Pod koniec swojego trwającego pięć milionów lat osadzania formacja została pokryta wspaniale białym popiołem Rocky Ford, gratką z potężnych ryolitu w Western Cascades w Oregonie.

Mniejsze ilości jasnego piasku i gliny osadzały się w miocenie , ale w tym okresie nastąpił powrót do ciepłych i wilgotnych warunków. Zrewitalizowane strumienie uniosły duże ilości osadów, niszcząc znaczną część formacji White River. Setki stóp młodszego osadu pokrywają grupę White River w południowo-zachodniej Dakocie Południowej. Piaskowce mioceńskie, które często tworzą klify, często ponad formacją White River.

Okres erozji wystąpił w Dakocie Południowej w pliocenie . Szczególnie w zachodniej Dakocie Południowej mobilizacja gruboziarnistych osadów utworzyła warstwę wodonośną Ogallala . W plejstoceńskich epokach lodowcowych Południowa Dakota doświadczyła wielu sekwencji zlodowacenia. Najstarsze osady dryfu lodowcowego znajdują się na południowym wschodzie, w Sioux Falls i Newton Hills, przykryte przez głęboko zwietrzały materiał z epoki Illinois lub potencjalnie sprzed stanu Illinois. Duży obszar gliny wypełnia nizinę James River i za rzeką Missouri, z niepewnym wiekiem, często uważanym za zlodowacenie Wisconsin. Równina Brookings to pas silnie zwietrzałych moren dennych, biegnący przez Brookings. Pochodzący z Illinois, uniknął pochówku pod pokrywą lodową Wisconsin. Wąski pas w centralnej Prairie Hills obejmuje równinę Toronto, najstarszą zdecydowanie Wisconsin dryf, podczas gdy etap Bemis na wschodnim skraju wzgórz tworzył pas moren. Chociaż lód nie posunął się na wschód od Prairie Hills, pozostawił pozostały grzbiet morenowy, znany jako etap Altamont, który wkracza na zachodnią stronę wzgórz. Pod koniec Wisconsin pokrywa lodowa podzieliła się na Prairie Hills, rozciągając płat Des Moines na wschód i płat zachodni wzdłuż doliny rzeki James. Ostatni postęp lodowca, znany jako etap Wielkiego Kamienia, prześledził nizinę rzeki Minnesota na północnym wschodzie.

Geologia zasobów naturalnych

Black Hills były szeroko badane i okresowo wydobywane w poszukiwaniu srebra, złota, miki, wolframu, skalenia, bentonitu , berylu , ołowiu, cynku, uranu, litu i piasku, a także ropy naftowej, począwszy od lat siedemdziesiątych XIX wieku. Firma Homestake Mining Company, która zarządzała kopalnią Homestake Mine aż do jej zamknięcia w 2002 r., połączyła kopalnie złota Deadwood, Golden Terra, Father DeSmet i Caledonia około 1900 r. Jej pracownicy wykorzystali pojawiającą się technologię wiertnic pneumatycznych i przetwarzanie cyjanku, tworząc Ross Shaft i Yates Shaft — obie głębokie na 5000 stóp — do 1941 r. Działalność kopalni została zawieszona podczas II wojny światowej i wznowiona. W setną rocznicę powstania kopalni w 1976 r. miała głębokość 8000 stóp i wydobyła 31 milionów uncji złota, 7 milionów uncji srebra i 115 milionów ton zmielonej rudy.

Po jego zamknięciu lokalizacja została uznana za witrynę Superfund , chociaż szyby są teraz ponownie wykorzystywane w Sanford Underground Research Facility , największym podziemnym laboratorium w USA, używanym do badań ciemnej materii i neutrin . Na południowy zachód od Lead w Dakocie Południowej nadal działa odkrywkowa kopalnia złota, prowadzona przez Goldcorp.

Południowa Dakota ma produkcję ropy i gazu w Williston Basin na północnym zachodzie, chociaż produkuje tylko jeden procent całości w USA, głównie z tradycyjnych odwiertów pionowych. Sto studni wydobywa rocznie 1,6 miliona galonów ropy. Prawie cała produkcja koncentruje się na obszarze 400 mil kwadratowych w hrabstwie Harding, opierając się na formacji Red River .

Bibliografia

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Geology_of_South_Dakota&oldid=1080157062 ”