アパラチア山脈の地質

アパラチア山脈の地質は、12億年以上前の中原生代^[1]にまで遡ります。この時代には、2つの大陸クラトンが衝突して超大陸ロディニアが形成され、パンゲアの形成中に山脈が発達する5億年前に遡ります。今日のアパラチア山脈で露出している岩石は、褶曲および逆断層のある海洋堆積岩、火山岩、および古代の海底の細長い帯を明らかにしており、これらの岩石がプレート衝突中に変形したことを示す強力な証拠です。アパラチア山脈の誕生は、アパラチア山脈と隣接するアンティアトラス山脈（現在のモロッコ）を中心にパンゲアの形成に至った、数回の山脈形成プレート衝突の最初のものです。これらの山脈は、侵食される前はアルプス山脈やロッキー山脈と同等の標高に達していた可能性があります。^{[2] [3]}

アパラチア山脈は、過去12億年にわたる一連の造山運動によって形成されました。^{[4] [5]}

• グレンヴィル造山運動は12億5000万年前（Ma）に始まり、2億7000万年続きました。
• タコニック造山運動は4億5000万年前に始まり、1000万年続きました。
• アカディア造山運動は3億7500万年前に始まり、5000万年続いた。
• アレゲニア造山運動は3億2500万年前に始まり、6500万年続いた。

現在のアパラチア山脈の形成のきっかけとなった最初の造山プレート衝突は、少なくとも10億年前の中原生代に起こり、北米以前のローレンシアクラトンが他の大陸部分、特にアマゾニアと衝突した。地球上の他のすべてのクラトンもこの頃に衝突し、1つの海に囲まれた超大陸ロディニアを形成した。グレンヴィル造山運動と呼ばれる造山運動は、クラトンの境界に沿って起こった。現在のアパラチア山脈には、この造山運動で形成された岩石層でできた地域が少なくとも2つある。ブルーリッジ山脈とアディロンダック山脈である。^[1]

グレンヴィル造山運動の後、大陸移動の方向が逆転し、ロディニアは分裂し始めました。グレンヴィル造山運動期に形成された山々は、風化、氷河作用、その他の自然現象による浸食を受け、地形が平坦化しました。これらの山々から浸食された堆積物は、堆積盆地と谷の形成に貢献しました。

例えば、現在のアメリカ南部にはオコイー盆地が形成されました。盆地は海水で満たされていました。周囲の田園地帯からの川が粘土、シルト、砂、砂利を盆地に運びました。これは今日の川が大陸中部からメキシコ湾に堆積物を運ぶのとよく似ています。堆積物は盆地の底に層状に広がりました。盆地は沈下を続け、おそらく数百万年という長い年月をかけて、堆積物の厚みが増していきました。^[6]

最終的に、2つの大陸を引き離す地殻変動の力が強くなり、ローレンシャン縁辺の東海岸沖にイアペトゥス海が形成された。谷と尾根地域の岩石は、イアペトゥスで何百万年もかけて形成された。古代の海洋植物や動物の殻やその他の硬い部分が蓄積して石灰質の堆積物を形成し、後に石灰岩となった。これは、現代の海洋で石灰岩が形成されるのと同じプロセスである。地表に露出した石灰岩が風化すると、谷と尾根地域の肥沃な農地に非常に多く見られる石灰分を多く含む土壌が形成される。^[6]

約6億年から5億6千万年前のこの大陸分裂の間、地殻変動の境界に沿って火山活動が起こっていました。今日のブルーリッジ山脈にはこの活動の証拠があります。マウント・ロジャース、ホワイトトップ山、パイン山はすべてこの頃に起こった火山活動の結果です。^[7]ブルーリッジ山脈には地下活動の証拠（上部の岩に侵入した岩脈や岩床 ）も存在しています。例えば、バージニア州モンゴメリー郡のブルーリッジ地域中央部のフリース断層沿いでは苦鉄質岩が発見されています。^[8]

古生代初期には、後に北アメリカ大陸となる大陸が赤道をまたいでいた。アパラチア地域は、今日の大西洋沿岸平野地域と似て、受動的なプレート境界であった。この間、この地域は定期的に浅い海に沈んだ。この地域が沈んだとき、浅い海底には厚い層の堆積物と炭酸塩岩が堆積した。海が引くと、陸上の堆積物と浸食が優勢となった。^[10]

中期オルドビス紀（約4億5800万～4億7000万年前）には、プレート運動の変化により、北米で最初の古生代山脈形成運動（タコニック造山運動）が起こりました。かつては静かだったアパラチアの受動的な境界は、近隣の海洋地殻であるイアペトゥスが北米クラトンに衝突して沈み始めたときに、非常に活発なプレート境界に変わりました。この新しい沈み込み帯の形成により、初期のアパラチア山脈が誕生しました。^[10]

火山は大陸縁辺に沿って成長し、沈み込みの開始と一致した。逆断層運動により、受動的縁辺に横たわっていた古い堆積岩が隆起し、歪んだ。山が隆起するにつれ、侵食により削り取られ始めた。小川が岩石の破片を斜面下に運び、近くの低地に堆積させた。^[10]

その後2億5千万年にわたって、山脈の形成は周期的に続いた（カレドニア造山運動、アカディア造山運動、ワシタ造山運動、ヘルシニア造山運動、アレゲニア造山運動）。パンゲアが形成され始めると、大陸が次々と北アメリカクラトンに押し付けられ、縫い合わされた。大陸と呼ぶには小さすぎる地殻の小片であるマイクロプレートが、成長する塊に次々と押し込まれて溶接された。^[10]

約3億年前（ペンシルベニア紀）までに、アフリカは北アメリカクラトンに近づいていた。衝突帯はオザーク-ウォシタ地域に広がり、テキサス州のマラソン山脈地域まで広がった。大陸の衝突により、アパラチア-ウォシタ山脈は現在のヒマラヤ山脈の規模の高い山脈にまで隆起した。パンゲアの巨大な大部分は、古生代（ペルム紀）の終わり近くに完成し、アフリカ（ゴンドワナ）が大陸の集塊に陥没し、アパラチア-ウォシタ山脈がほぼ中央にあった。^[10]

パンゲアは約2億2千万年前、中生代初期（三畳紀後期）に分裂し始めた。パンゲアが分裂するにつれて、新しい受動的な地殻変動が生まれ、アパラチア山脈、ウォシタ山脈、マラソン山脈を形成した力が静まった。風化と浸食が進み、山々は削り取られ始めた。^[10]

中生代の終わりまでに、アパラチア山脈は侵食されてほぼ平坦な平原となっていた。^{[10]この地域が}新生代に隆起して初めて、現在の独特の地形が形成された。^[11]隆起によって川が若返り、古代の岩盤に急速に食い込んだ。いくつかの川は、何百万年も前にできた褶曲や断層を定義する弱い層に沿って流れた。他の川は、非常に急速に下向きに食い込んだため、山の中心にある耐久性のある褶曲岩を真っ二つに切り裂き、岩層や地質構造に峡谷を刻んだ。^[10]アパラチア山脈の中心の尾根は、その上と横の岩が侵食された後に残った、侵食に強い岩を表している。^[10]

アパラチア山脈の地理的境界は、米国地質調査所とカナダ地質調査所が自然地理学の科学を用いて米国とカナダの陸地全体を説明する定義に従っている。米国ではアパラチア高地という用語を使用し、カナダではアパラチア高原という用語を使用して、同様の地質、地形、歴史、固有の動植物群落を持つ連続した地域を定義している。（アパラチア山脈は、アパラチア高地の州の一つであるアパラチア高原とは同義ではない。）^[要出典]

アパラチア盆地は、前期カンブリア紀から前期ペルム紀の古生代堆積岩を含む前地盆地である。北から南にかけて、アパラチア盆地地域はニューヨーク州、ペンシルベニア州、オハイオ州東部、ウェストバージニア州、メリーランド州西部、ケンタッキー州東部、バージニア州西部、テネシー州東部、ジョージア州北西部、アラバマ州北東部にまたがっている。アパラチア盆地の北端は沖合のエリー湖とオンタリオ湖まで広がり、米国とカナダの国境にまで達している。この地域の面積は約185,500平方マイル（480,000 km ²）で、北東から南西にかけての長さは1,075マイル（1,730 km）、北西から南東にかけての幅は20から310マイル（30から500 km）である。^[12]

盆地の北西側は、シンシナティ・アーチから南東に緩やかに傾斜する幅広いホモクラインである。古生代末期のアレゲニア造山運動によって形成された、複雑に逆断層と褶曲した地形（アパラチア褶曲・逆断層帯または東部逆断層帯）が盆地の東側を特徴づけている。アパラチア盆地地域の東部境界をなすブルーリッジ逆断層帯の変成岩と火成岩は、前期古生代堆積岩の上を西に150マイル（240 km）以上逆断層した。^[12]

アパラチア盆地は米国で最も重要な石炭生産地域の一つであり、世界でも最大級の地域の一つである。過去3世紀にわたって瀝青炭が採掘されてきた。現在、石炭は主に米国東部で使用されているか、発電用に輸出されているが、一部は冶金用途に適している。経済的に重要な炭層は、主にペンシルベニア時代に南東方向に厚くなる前地盆地に堆積した。石炭とそれに伴う岩石は、ペンシルベニアからウェストバージニア州南東部、バージニア州南西部にかけて北から南に厚くなる砕屑性くさび形を形成している。 ^[13]

1859年にペンシルバニア州ベナンゴ郡のドレイク油井で石油が発見され、アパラチア盆地の石油・ガス産業の始まりとなった。この発見により、ニューヨーク州南部からペンシルベニア州西部、ウェストバージニア州中央部、オハイオ州東部、ケンタッキー州東部に広がる上部デボン紀、ミシシッピ紀、ペンシルバニア紀の砂岩層から石油・ガス田が大量に生産されるようになった。^[12]

アパラチア盆地における石油とガスの生産の2番目の大きな傾向は、1885年にオハイオ州ノックス郡のシルル紀前期クリントン砂岩貯留層で石油とガスが発見されたことに始まった。1880年代後半から1900年代初頭までに、この傾向はオハイオ州東中央部を南北に広がり、シルル紀前期メディナグループ砂岩でガスが発見されたニューヨーク州西部のいくつかの郡も含まれるようになった。1900年頃、ケンタッキー州東中央部のシルル紀とデボン紀の炭酸塩貯留層で大規模な石油埋蔵量が発見された。1924年にオハイオ州ガーンジー郡、 1930年にニューヨーク州スカイラー郡、1936年にウェストバージニア州カナワ郡でデボン紀前期オリスカニー砂岩から重要なガスが発見され、ニューヨーク州、ペンシルベニア州、メリーランド州、オハイオ州、ウェストバージニア州、ケンタッキー州、バージニア州の一部で大規模なガス生産傾向が始まった。^[12] 1960年代にはオハイオ州モロー郡で再び掘削ブームが起こり、ノックスドロマイトの上部カンブリア紀で石油が発見されました。^[12]

ブルーリッジ地方、ピエモント地方、アディロンダック地方、ニューイングランド地方は、先カンブリア時代とカンブリア時代の火成岩と変成岩で構成されているため、総称して結晶質アパラチア山脈と呼ばれています。^[14]

ブルーリッジ断層帯地域は、アラバマ州中央部からペンシルベニア州南部にかけての 8 つの州の一部に広がっています。ブルーリッジ山脈の西端は、アパラチア盆地の褶曲および断層のある縁に突き出ており、そのため、古生代の地層の広い部分が数十マイル東に伸び、これらの亜水平の結晶質断層シートの下に埋もれています。^[15]地表では、ブルーリッジ山脈は山岳地帯から丘陵地帯で構成されており、その主要部分はジョージア州からペンシルベニア州に広がるブルーリッジ山脈です。地表の岩石は主に、中程度から高レベルの結晶質変成岩または火成岩の核で構成されており、これらは風化や浸食に対する優れた耐性のため、通常、隣接する低レベルの変成岩や堆積岩よりも隆起しています。州の北と西はアパラチア盆地の古生代地層、南はメキシコ湾沿岸平野の白亜紀以降の堆積岩に囲まれている。東はピエモンテ州の変成岩と堆積岩に囲まれている。^[16]

アディロンダック地方とニューイングランド地方には、主にカンブリア紀とオルドビス紀の堆積岩、変堆積岩、深成岩が含まれており、南のブルーリッジ地方やピエモンテ地方の岩石と岩相が似ています。隆起したほぼ円形のアディロンダック山脈は、古代の先カンブリア時代の岩石を核とし、その周囲を反転したカンブリア紀とオルドビス紀の堆積岩が取り囲んでいます。^[16]

• USGS.gov: タペストリー
• USGS.gov: dds