ニューイングランドの地質

ニューイングランドは、アメリカ合衆国北東部のロードアイランド州、コネチカット州、マサチューセッツ州、ニューハンプシャー州、バーモント州、メイン州からなる地域です。ニューイングランドの大部分は、地質学的には先史時代にローレンシャンクラトンの東端に付加した火山島弧で構成されています。ニューイングランドで見つかった岩盤の多くは、この地域で発生した数多くの造山運動により、大きく変成しています。これらの運動はパンゲアの形成に至り、現在の海岸線はジュラ紀と白亜紀の地溝によって形成されました。最も新しい岩層は氷河礫岩です。

ニューイングランドの基盤地質は、古生代以降に起こったさまざまな地殻変動の影響を強く受けており、その中には、さまざまな大陸地帯を形成した陸地の集積から、ハートフォード盆地の中生代地溝帯の形成までが含まれます。

始生代 には、マサチューセッツ州西部とバーモント州はローレンシア（現在のカナダ楯状地）の東端にありました。ローレンシアは冥王代末期に形成されたと考えられており、カナダでアカスタ片麻岩が発見されたことからもわかるように、大陸地殻を持つ最も古い地域のひとつとなっています。冥王代末期には、珪長質溶岩の大規模な噴火が冷え、永久地殻を形成しました。ローレンシアは珪長質であったため、周囲の密度の高い海盆の上を浮遊することができ、当時形成中の海に沈むことはありませんでした。始生代には、ニューイングランドの地表は、花崗岩の岩盤が露出したシリカを豊富に含む堆積物で覆われた海岸砂漠でした。

古生代から、超大陸パンノティアは分裂し始め、ローレンシア（北アメリカとグリーンランド）、ゴンドワナ、バルティカ、シベリアなどの小さな大陸が形成されました。同時に海面が上昇し、ほとんどの大陸が浅い大陸棚海で浸水しました。その後、3回の大規模な造山運動が続きました。^{[1]ニューイングランドの地質の多くは、約3億年前のローレンシア（原北アメリカ）と}ゴンドワナ（原アフリカと南アメリカ）の最終衝突までの一連の古生代付加エピソードによるアパラチア山脈の形成に基づいています。^[2]

タコニック造山運動の中期オルドビス紀には、火山島弧が北アメリカ東海岸に衝突し、大規模な変成作用、断層運動、隆起を引き起こした。これらのプロセスの結果、ニューヨークとニューイングランドの境界に沿ってタコニック山脈が形成された。 ^[3]タコニック造山運動の後、ハンバー海路は閉鎖に向かっており、同時にダッシュウッド小大陸がローレンシアに付加した。これにより、ニューファンドランド島のベイ・オブ・アイランズやケベック州のセットフォード鉱山オフィオライトなどの海洋地帯が付加された。さらに、青色片岩と深海堆積物からなる後期オルドビス紀-前期シルル紀のメランジュが存在した。これらの青色片岩と深海堆積物は、この期間中に沈み込みが継続していたことを示している。

シルル紀前期（4億3000万年前）のテタゴウシュ・エクスプロイト背弧の閉鎖により、ガンデリアの大部分がローレンシアに付加された。この出来事はサリニック造山運動として知られ、ニューブランズウィック、ニューファンドランド、メインで見られる基盤岩のほとんどを形成した。^{[4]例としては、シルル紀とデボン紀の}タービダイト層からなるプレジデンシャル山脈で見つかったレンジリー層、シルル紀前期のレンジリー層、シルル紀中期から後期のペリー山、スモールズフォールズ層、マドリッド層などがある。

アカディア造山運動は、デボン紀中期から後期にかけて起こった。イアペトゥス海底の沈み込みに続いて、微小大陸アバロニアが北アメリカ東部に激突し、別の変成作用、断層、山脈形成期を引き起こした。これらの出来事の証拠は、ニューハンプシャー州北部とメイン州南部のプレジデンシャル山脈の山頂にあるリトルトン層で見ることができる。リトルトン層は、ガンダーおよび/またはアバロン・テレーンを源として、約4億900万年前の前期デボン紀に堆積した。^[5]この層の下部はブロンソン・ヒル島弧の近くにあり、玄武岩と流紋岩の火山岩と低品位変成頁岩で構成されており、この層の上部はプレジデンシャル山脈の最も若い岩石で構成されています。この地域は、変成前の断層、さまざまな褶曲、逆断層、ドーム状構造として表される大規模な変形を経験してきました。火成活動の証拠としては、デボン紀前期（4億800万年前）の閃緑岩、デボン紀前期から中期（3億9000万年前～4億年前）の花崗岩、石炭紀（3億6000万年前～3億5000万年前）の花崗岩などがある。^[5]

アレゲニー造山運動は古生代後期に起こり、パンゲアの形成中にアフリカと北アメリカが衝突した結果である。衝突イベントは、衝上断層、褶曲、変成作用の大規模な発生を引き起こした。この衝突イベントの結果、北アメリカ東海岸からカナダとバルティカまで伸びる巨大な山脈が形成され、それがグリーンランドと北アメリカ北部に衝突した。^[1]海岸からアレゲニー高原やニューヨーク州のアディロンダック山脈に至るまで、岩石は新たに変形し褶曲した。^[6]現在のアパラチア山脈は時間の経過とともに激しく風化しているが、かつてはヒマラヤ山脈に匹敵する大きさだったと考えられている。^[7]

ニューイングランドには、米国東部の他の地域と同様、現在活火山は存在しない。しかし、ニューハンプシャー州のホワイトマウンテン地域では、約1億4500万年前に火山活動があったという強い証拠が残っている。 ^{[8]ホワイトマウンテンでの火山形成は、}ジュラ紀後期から白亜紀前期の間に起こったと推定されており、パンゲアの分離と一致していたと考えられる。^[8]パンゲアが分裂して陸地が移動すると、ホワイトマウンテンのような大きな地形が形成され、同時に、この多数の亀裂が発生すると、マグマが上昇してこれらの空隙の多くを埋めた。^[8]このように、マグマが後退するにつれてホワイトマウンテン全体でカルデラが形成され、これらのカルデラはその後、1980年のセントヘレンズ山の噴火をはるかに上回る規模で噴火した。^[8]これらの大規模な噴火の結果は、ホワイト山脈の近くにあるオシピー山脈などの場所で見ることができます。オシピー山脈には大量の火山岩が含まれており、この地域全体に広がる多くの環状岩脈は、かつてこの場所に活火山があったことを示しています。^{[9] [10]}火山岩はオシピー地域を越えてホワイト山脈全体でも見つかっており、数百万年前にこの地域で噴火が発生したことをさらに裏付けています。

ニューイングランドの地形と表層堆積物の多くは、第四紀の氷河作用の結果です。浸食されたニューイングランドの景観は、ウィスコンシン氷河期の証拠を示しています。

ニューイングランド上空の大陸氷床は、場所によっては厚さが1マイル以上ありました。^[11]地形を削ったり剥いだりすることで地形が削られ、選別の悪い表層堆積物から選別の良い表層堆積物が形成されました。選別の悪いティルでできた大きな末端モレーンが海岸沿いに存在し、薄く、まだらで、石のような質感で識別できます。^[11]メイン州は、過去の氷体の末端縁を示すモレーンで区切られています。ウォルドボロ末端モレーンは南東海岸にあり、ハイランドフロントモレーンは北西の境界線と平行しています。長くてゴツゴツした尾根が大規模に形成されるには時間がかかることから、大規模な大陸氷床（ローレンタイド氷床を参照）が大規模なモレーンを形成した可能性が高いです。^[12]

ニューイングランドは、その高密度の漂礫岩でよく知られています。漂礫岩は、その地域の直接の基盤岩の組成とは異なる、小石から巨石までの大きさの変位した岩石です。その表面は、一般的にやすりがけにより丸く磨かれています。^[13]この地域の基盤岩は主に火成花崗岩ですが、漂礫岩は砂岩と粘板岩のブロックです。^[12]堆積性漂礫岩は、メイン州の最高峰であるカタディン山の至る所で見ることができます。

ストークスの法則の体系的な性質により、よく分類され層状に形成された氷河流出物は、メイン州のグラフトン ノッチ州立公園の砂利採取場で見ることができます。流出平野は、氷河湖と扇状地のデルタに堆積した砂と砂利の交互の層で構成されています。

大陸氷床とアルプス氷河がゆっくりと激しく地形を横切って移動することで、侵食地形が形成されます。摩耗、剥離、凍結融解の作用により、氷河侵食特有のU 字型の谷が形成されます。

氷からの強い圧力により摩耗が起こります。このプロセスにより、氷河が斜面を下るにつれて岩盤に条線や溝が刻まれます。氷河の条線は氷河の方向を判断するのに役立ちます。たとえば、ホワイトマウンテンの目に見える露頭は、南南東方向への氷の流れを示しています。^[14]摩耗により岩粉も生成され、ニューイングランドの氷河流出平野で見ることができます。

メイン州には世界最長のエスカーがいくつかあります。^[12]気候が温暖化すると氷河が溶け始め、氷河の下の融解水が巨大な堆積物の急流を形成し、それが圧縮されて長く曲がりくねった尾根またはケームを残しました。グラフトンノッチのムース洞窟は、部分的に氷河下の川によって形成されたと推測されています。^[15]バクスター州立公園のアボルエスカーは、有名な蛇行したケームです。

ケームとケトルの地形はメイン州全体で一般的です。丘陵地形には、氷河が後退するにつれて大きな氷の塊が溶けた「氷河漂流堆積物中の急峻な側面を持つボウル型の窪地」であるケトル池とケトル湖 が含まれます^{[12] 。}

その他の注目すべき氷河の特徴としては、カタディン山やクロッカー山などの山々で見られる氷河浸食を示す 圏谷があります。

カナダと現在のニューイングランドの地形を覆っていたローレンタイド氷床は巨大な氷床であり、北米の更新世の主な特徴でした。地質学者は現在、ローレンタイド氷床の薄化を計算することに取り組んでおり、これにより氷河期後の古気候モデルと氷縁の精度が向上します。^{[16]米国北東部の地質学的記録は、氷床の体積の歴史と、ローレンタイド氷床が}海面上昇にどのように寄与したかを再構築するのに役立ちます。

宇宙線生成核種は、高エネルギー粒子（宇宙線）が太陽系原子核と相互作用したときに形成される放射性同位元素です。これらの核種の豊富さを計算することは、地表の岩石が露出した年代を決定する方法であり、地表露出年代測定としても知られています。^[17]

ニューイングランドの地質学者グループは、「ディップスティック」アプローチと呼ばれる露出年齢測定法を使用しており、これは氷床の薄化速度と氷河によって侵食された岩石や岩盤表面の年齢を決定できる。このアプローチは、 グレイロック山、マンスフィールド山、ワシントン山など、ニューイングランドのさまざまな山で使用されている。彼らの研究は、ニューイングランド周辺の急速な氷河融解を裏付けており、ローレンタイド氷床の薄化速度に関するこれまでの推定をさらに制限している。^[16]

LISの薄化は、14.6～14.3kaのAMOC（氷期中期海洋大気）への突然の変化によって北半球が急速に温暖化したことにより引き起こされ、この時期はボリング温暖化としても知られています。 ^[18]この気候変動により、北半球の氷床の融解により、世界の海面は9～15m上昇しました。^[19]

どの氷床が海面上昇に最も大きく寄与したかは不明ですが、宇宙線生成ヌクレオチド年代測定から収集された証拠は、融水脈 1a (MWP-1A) の間にローレンタイド氷床が急速に薄くなったことを示しており、これは、この期間に LIS が氷河融水の主な発生源であったことを意味している可能性があります。

MWP-1Aの後、約12.9kaに、北半球はAMOCがスタディアルモードに向かって減少したことで突然の気温低下を経験した。これはLISからの氷河融解水の流入によって引き起こされたと示唆されており、ヤンガードリアスとして知られる期間である。^{[20] AMOCは11.7kaまでにスタディアルモードに戻り、}完新世 の始まりとなった。 ^[18]

ローレンタイド氷床の氷河が溶けた後、新しい植生と温暖な気候により、ニューニュー イングランドは初期の人類の移住者が居住できる場所になりました。この新しい気候と、豊富な固い火山岩やその他の自然の特徴が組み合わさり、人類の居住に理想的な地域が生まれました。これらの移住者は、川の谷の集落 であったと思われる場所の近くで見つけた表面の流紋岩の堆積物から、矢じりなどの道具を作りました。

ローレンタイド氷床の融解（18,000年前までに始まった）は、この地域で重大な生態学的および気候的変化を引き起こしました。^{[21]最も極端なものは}ヤンガードリアスの寒冷化であるいくつかの急激な気候逆転を除けば、この地域の気候は概して初期完新世に気温上昇（最大2℃）を経験した。^[22]化石花粉の発見は、この地域の気温上昇が、ニューハンプシャー州とホワイトマウンテンのツガとシロマツの増加などの新しい植生パターンと並行していたことを示しています。^{[22]これらの植生の変化により、初期の人類入植者が狩猟していた渡り鳥の}カリブーが生息できる生態学的環境がこの地域に生まれました。 ^[23]これらの入植者は、オハイオ渓谷、ハドソン川とコネチカット川の渓谷、イスラエル川の渓谷などで見られるような、氷河流出堆積物の風食によって形成された、最近形成された砂丘地帯に移動した可能性があります。^[23]初期の人類の入植者は、新しく形成された川に沿って北東に移動するカリブーを観察するために、これらの川の渓谷に居住した可能性があります。^[24]