Геология Северной Дакоты - Geology of North Dakota

В геология Северной Дакоты включает мощные толщи нефтеносных и угленосных осадочных пород, сформировавшихся в мелководных морях в Палеозой и Мезозойский, а также земные отложения из Кайнозойский поверх древних Докембрийский кристаллические породы фундамента. В штате имеются обширные запасы нефти и газа, песка и гравия, угля, подземных вод и других природных ресурсов.

Геологическая история, стратиграфия и тектоника

Северная Дакота лежит в основе Докембрийский кристаллическая порода фундамента, хотя эти породы менее изучены, чем в соседних государствах. в Протерозойский, горный хребет, известный как Мобильный пояс Западной Дакоты, образовавшийся от двух до 1,8 миллиарда лет назад в связи с Трансгудзонская орогенез, простираясь на север до Манитобы и Саскачевана, а затем почти полностью выветрилась 1,5 миллиарда лет назад, сбрасывая отложения, которые сейчас находятся в супергруппе пояса Монтаны. Обычно ледниковые эрратические валуны представляют собой докембрийские породы, перенесенные в регион ледяными щитами.^[1]

Палеозой (541–251 миллион лет назад)

в Кембрийский в начале Палеозой, Северная Дакота находилась на экваторе. Обширное отложение осадочных пород началось 515 миллионов лет назад, когда во время затопления Канадский щит и Северная Дакота были затоплены. нарушение моря образуя последовательность сауков. Последовательность содержит только одну главную единицу - формацию Мертвого леса. Область антиклинали Нессон и некоторые холмы, выветрившиеся из сурового докембрийского ландшафта, вероятно, остались над поверхностью воды. Последовательность начинается с песчаника, размытого из докембрийских пород, поднимается вверх через известняк и сланец, а затем возвращается к песчанику, когда уровень моря снова падает. Конодонт окаменелости обычны в формации Deadwood.

Во время засушливого периода от 15 до 20 миллионов лет поверхность суши подвергалась эрозии, и в летописи горных пород не было обнаружено никаких горных пород от 485 до 470 миллионов лет назад. Возобновленная морская трансгрессия положила начало последовательности Типпекано, включая песчаники и сланцы Виннипегской группы, перекрытые карбонатами формаций Ред-Ривер, Стоуни-Маунтин, Стоунволл и Интерлейк. В общей сложности толща Типпеканоэ составляет 2000 футов.

Вовремя Силурийский, то Уиллистонский бассейн утихла, став определенной особенностью. Просачивание грунтовых вод привело к размыванию известняка в пещеры и впадины, типичные для карстовой топографии во время засушливого периода среднего палеозоя, перед возвращением в мелководное море в Ордовик.

Регион находился над уровнем моря 40 миллионов лет во время Девонский поскольку потоки размывали поверхность суши, пока уровень моря не поднялся 356 миллионов лет назад. Выветрившаяся палеопочва (известная как формация Ашерн) в верхней части формации Интерлейк указывает на то, что девонский и Миссисипец Каскасская толща размыла карбонаты интерлейковой формации. Формирование Виннипегоза известняк и доломит образовался на вершине формации Ашерн, поднимаясь к песчанику и сланцу в формациях реки Сурис и залива Доусон. Периодически область высыхала, в результате чего образовывались выветрившиеся палеопочвы и красные и зеленые слои алевролита формации Три Форкс, которые покрывают карбонаты формации Бердбир. Столкновение Северной Америки и Европы в момент начала формирования Пангеи положило начало каледонскому орогенезу и перестроило бассейн Уиллистон, открывающийся к морю на западе, а не на севере.

Во время максимального распространения моря формировались Лоджпол и Мишн-Каньон. В засушливый период образовались эвапориты формации Чарльз, за ​​которыми следовали карбонаты, песок и сланцы группы Big Snowy. Родовые Скалистые горы начали расти примерно в это время, принося сланцы формации Выдра, а затем осушая море и поднимая землю.

После 10 миллионов лет засушливого периода мелководье вернулось в Пенсильванский Последовательность Абсарока начинается с песчаника и сланца формации Тайлер, перекрытых карбонатами и коричневыми обломочными породами песчаных карбонатов формации Амсден и формации Брум Крик. Еще 10 миллионов лет эрозии отмечены несогласием. Сквозь Пермский период, соляные и красные пластовые образования заполнили бассейн Уиллистон, принадлежащий формациям Опече и Спирфиш, вместе с известняками формации Миннекахта. ^[2]

Мезозой (251–66 миллионов лет назад)

в Триасовый, в начале Мезозойский, метеорит упал на округ Маккензи, перестроив более старые отложения. Некоторое количество соли и гипса осталось от того периода, что свидетельствует о обширных пустынях, которые покрывали Пангею в то время. Несогласие уничтожает 45 миллионов лет раннего Юрский перед началом последовательности зуни. Северная Дакота представляла собой невысокий лесной ландшафт, который постоянно подвергался эрозии. Реки и ручьи, движущиеся по эродированному юрскому ландшафту, отложили песчаник и алевролит формации Инянкара. Толстые слои сланца, такие как формация Пьер, образовались в Западный внутренний морской путь во время крупной глобальной морской трансгрессии в Меловой. ^[3]

Кайнозой (66 миллионов лет назад - настоящее время)

Рано Кайнозойский, поднятие и эрозия Скалистых гор с продолжением орогения Ларамид сбросили отложения в бассейн Уиллистон, создав песчаник и глинистый сланец формации Ладлоу, формации пушечного ядра и формации склона вместе с окончательной морской трансгрессией в Северную Дакоту с 65 по 55 год. миллион лет назад. Формация Буллион-Крик и формация Сентинел-Батт покрыли эти единицы лигнит каменный уголь. Они выходят на поверхность на западе и содержат большую часть запасов угля в штате (хотя наиболее продуктивной единицей является формация Сентинел-Батт). Формирование угля происходило в прибрежных болотах, похожих на большие прибрежные болота, существующие в настоящее время в голоцене вдоль атлантического побережья США. Даже когда осадки Буллион-Крик откладывались в центре штата, болота на западе заполнялись и покрывали их материалом Сентинел-Бьютт.

От 50 до 60 миллионов лет назад в Палеоцен и эоцен глиняные и песчаные отложения формации «Золотая долина», отложившиеся в озерах и ручьях и лежащие над блоками Сентинел-Бьютт в некоторых местах на западе. В течение эоцена, когда Северная Дакота перешла от умеренно теплого климата к субтропическому, в этом районе появилось разнообразие млекопитающих и трав. С длительными засушливыми условиями Северная Дакота пережила период обширного выветривания, которое продолжается и в современный период, часто приводя к образованию рыхлых отложений, а не горных пород. Последовательность Теджаса начала формироваться в Олигоцен, начиная с конгломератов, алевролитов, глины, вулканического пепла, пресноводных известняков и песков группы Уайт-Ривер. Широко распространенный вулканизм на западе привел к отложению вулканического пепла в Миоцен и Плиоцен дно озера, которое сейчас образует вершины гор Киллдир.

Примерно 35 миллионов лет назад большое количество гравия и песка с гор Абсарока, Биг-Хорн и Блэк-Хиллз откладывалось в западной части Северной Дакоты, и до 400 футов известняка покрыли дно озера, которое остается горой Киллдир. По оценкам, несколько тысяч кубических миль отложений были размыты с пяти миллионов до трех миллионов лет назад. Свидетельства эрозии обнаружены в Черепашьих горах, которые изначально были частью непрерывного плато до того, как до образования оледенения между этими двумя объектами размылись до 600 футов песчаника и сланца.

Плиоценовая эрозия создала долину Ред-Ривер, поскольку приток реки Шайенн размыл пологий откос на 1000 футов вниз (поверхность земли в долине выше из-за ледниковых отложений и отложений на дне озера). Горы Киллдир находятся на высоте до 1300 футов над рекой Литл-Миссури, что позволяет сделать выводы о предыдущей высоте равнины. ^[4]

Государство покрылось льдом от шести до семи раз во время Плейстоцен, способствуя эрозии и изменению русла рек. В течение последних 11000 лет Голоцен, начальный теплый период привел к широкому распространению лугов полыни около 7000 лет назад с большими дюнами, сформировавшимися в Виндмире, Валгалле и Денби. Это сменилось более влажным периодом с более широким распространением лесов. Озеро Девилс и озеро Стамп периодически пересыхают или колеблются в ответ на изменения климата. В 1800-х годах, когда европейские поселенцы прибыли в большом количестве, на озере Пень были пни деревьев, которые росли на засушливых землях в 1300-х годах.

Гидрогеология

Уровень грунтовых вод в Северной Дакоте колеблется от 15 до 50 футов в глубину или 100 футов в горных районах. Полностью влажные участки в керне распознаются неокисленным темным материалом. Бурый уголь и песчаник группы Fort Union на западе являются основным источником подземных вод и обычным источником воды для ферм и ранчо. Западные две трети штата подстилаются обширным водоносным горизонтом из песчаника, главным образом в формации Фокс-Хиллз и нижней части формации Хелл-Крик. Хотя он находится близко к поверхности на востоке, он спускается до 2000 футов ниже поверхности земли в южно-центральной части Северной Дакоты. Ниже этой толщи находятся мелкозернистые сланцы и песчаники мелового периода, которые почти не дают воды. Подстилающие известняки карской свиты залегают почти под всем государством. Известный как водоносный горизонт Дакоты, он обычно используется для артезианских скважин.

До 1900 года в водоносном горизонте было пробурено очень мало скважин, хотя одна в Элледейле в 1886 году опустилась на 1087 футов и давала до 700 галлонов в минуту при давлении, достигающем 176 фунтов на квадратный дюйм. Широкое бурение в 1910-х годах вызвало государственные требования к регулирующим клапанам из-за падения давления и высыхания многих скважин. Вода имеет высокую соленость, но имеет тенденцию быть теплой и предпочтительна в некоторых частях штата для поения скота зимой. Он часто используется при проведении работ на нефтяных месторождениях, и отработанный рассол закачивается обратно в водоносный горизонт. Толстый юрский и триасовый периоды отделяют водоносный горизонт Дакота от самого глубокого палеозойского известнякового водоносного горизонта, лежащего в основе большей части штата. ^[5]

Геология природных ресурсов

Бассейн Уиллистон производит большую часть нефти и газа Северной Дакоты, особенно после бума гидроразрыва пласта после 2006 года. Формация Баккен особенно продуктивен и залегает во всем, кроме юго-западного угла бассейна.

Графство Боумен на юго-западе имеет структурно контролируемые месторождения ордовикских формаций. Между севером реки Литл-Миссури и линией округа Берк находится Антиклиналь Нессона, одна из крупнейших геологических особенностей штата. Известняк к северо-востоку и востоку от антиклинали в графствах Боттино, Берк и Ренвилл, нефть и газ улавливаются ангидрит заполнение или покрывающая порода сланцев и алевролитов в формации Spearfish триасового периода над несогласием.

Пляж и прибрежные отложения формации Тайлер, недалеко от Дикинсон, Северная Дакота также содержит нефть, захваченную в отложениях Миссисипи и Пенсильвании вместе с береговой линией потока, заполненной нефтеносным песком, к югу от Дикинсона в районе Роки-Ридж. В одном необычном случае нефтеносная структура Красного Крыла в округе Маккензи содержит слои Миссисипи, поднявшиеся на 3000 футов выше, чем соседние отложения того же возраста из-за удара метеорита.

Западная Северная Дакота известна широким распространением клинкера - глины, сланца и песчаника, обожженных в такой материал, как натуральный кирпич, путем сжигания угля. Некоторые кровати в штате достигают 50 футов в толщину. В прериях периодически возникают горящие лигниты, в том числе один пожар, который горел недалеко от Медоры с 1951 по 1977 год или более в 30 местах на территории площадью 7000 акров недалеко от Амидона. Широко используется как дорожный материал и как украшение садов.

Конкреции оксида железа, карбоната кальция и кремнезема часто образуют конкреции и конкреции на западе, в том числе сидерит железный камень и окаменелые бревна. Две трети западной части штата покрыты лигнитом, который добывался в качестве топлива коренными американцами и американскими исследователями Льюисом и Кларком. До 1902 года добыча велась вручную, ограничиваясь более чем 10 футами вскрыши. Однако внедрение тяжелого оборудования увеличило объем добычи. В некоторых районах рухнули старые шахты, изрывая покрывающий ландшафт. После пика в 320 шахт в 1940 году после 21 года добычи тяжелой техники, количество шахт начало сокращаться. Количество шахт упало до 100 в 1950 году и только до 38 к 1965 году. В 1970-х годах новые крупные электростанции открылись рядом с озером Сакакавеа и вместе с проектом газификации на заводе North American Coal Company в Беулахе способствовали увеличению спроса.

Выветривание и окисление лигнита приводит к образованию леонардита, который используется в качестве диспергатора и регулятора вязкости в нефтяных скважинах. Торф, сконцентрированный в таких областях, как река Сурис в округе Мак-Генри, используется в садах, но не широко добывается, а в штате имеется до 100 000 тонн запасов.

Обычный мелкий песок, подходящий для литья, а также для приготовления раствора и штукатурки. И песок, и гравий наиболее распространены в ранее покрытых льдом частях штата к северо-востоку от реки Миссури, где пляжные отложения образовались после таяния ледяных щитов. Сланец обычен в западной части долины Красной реки и часто встречается в ледниковом тилле. Перемычки в реках и ледниковые отложения каме также являются важными источниками песка и гравия. Большие равнины с затоплением находятся в графствах Нельсон, Эдди, Бенсон, Логан, Рэнсом и Шеридан.

В 1955 году уран рудного качества был обнаружен в лигните между Белфилдом и Амидоном на юго-востоке округа Биллингс. Уран растворялся из обогащенной золы и просачивался вверх в уголь. Всего было извлечено всего несколько сотен тонн и закончилось в 1967 году из-за трудностей измельчения лигнита по сравнению с месторождениями песчаника на плато Колорадо. Северная Дакота имеет до 1700 кубических миль галит солевые отложения под землей, обнаруженные при бурении нефтяных скважин.

Золото, вулканический пепел, кварцит, глина и сера также являются ресурсами. ^[6]

Рекомендации