ペンシルバニア州の地質

ペンシルバニア州の地質は6つの異なる自然地理学的地域から成り、そのうち3つは異なるセクションに細分化されています。各地域には独自の経済的利点と地質学的危険があり、州の日常生活を形成する上で重要な役割を果たしています。州の南東端から北西端にかけて、大西洋平原地域、ピードモント地域、ニューイングランド地域、尾根と谷地域、アパラチア山脈地域、中央低地地域が含まれます。^[1]

ペンシルバニア州で地表に露出している岩石の大部分は堆積岩で、古生代に堆積したものです。変成岩と火成岩のほぼすべてが、州の南東部に限られています。グレンヴィル造山運動、タコニック造山運動、アカディア造山運動、アパラチア造山運動の 4 つの造山運動が、ペンシルベニア州の岩石に影響を与えてきました。アパラチア造山運動は最も多くの証拠を残し、州の景観を形成し続けています。ペンシルバニア州の地形は、中生代に大陸の隆起の影響も受けています。^[2]

更新世の氷河も過去10万年にわたって繰り返しこの州を訪れた。これらの氷河はいくつかの証拠を残し、州の北部の景観の多くを削り取った。^[2]

ペンシルバニア州産の経済的価値の高い岩石は無煙炭である。採掘が始まる前、ペンシルバニア州には推定228億トンの無煙炭があった。2001年には120億トンが地中に残っており、そのほとんどは採掘が経済的に不可能であった。^[3]アメリカの地質学者はペンシルバニア州の石炭地域の重要性を認識し、州内の石炭の豊富さから石炭紀後期をペンシルバニア期と名付けた。それにもかかわらず、2002年にセレスチンが州の鉱物として提案された。しかし、この提案は州議会で承認されなかった。^{[4] [5]}

ペンシルベニア州には、現代の石油産業と、クエーカー ステート(現在はロイヤル ダッチ シェルが所有) とペンゾイルという2 つのブランド名を冠した、タイタス​​ビルの有名なドレイク油井もあります。ペンシルベニア州には、深く埋まった根源岩と炭層地域の両方から天然ガスの埋蔵量もあります。

州内で最も小さな自然地理区の 1 つは、デラウェア川沿いのフィラデルフィア、デラウェア、バックスの各郡に限られています。この地域の起伏は 200 フィート (61 m) 未満で、岩盤の多くは最近の沖積堆積物の下に埋もれています。地質図では、これらの堆積物のほとんどを「トレントン グラベル」と呼んでいます。ここに存在する沖積堆積物の多くは、砂、シルト、粘土です。^[6]海岸平野の伝統的な境界はフォール ラインです。ペンシルバニア州の海岸平野には、かつて何千エーカーもの淡水潮汐湿地がありました。これは、フィラデルフィアとチェスターの初期の発展において重要でした。^{[7]デラウェア川の小さな支流の多くは、}リドリー クリーク、チェスター クリーク、ウィサヒコン クリークなど、岩盤に小さいながらも印象的な峡谷を刻んでいます。鉄砲水は、州内の地域的な問題になりつつあります。^[2]

ペンシルベニア州のピエモントは、ピエモント高地、ピエモント低地、ゲティスバーグ-ニューアーク低地の 3 つの地域に分かれています。ピエモントの大部分は都市化され、開発されています。州内で最も優れた農地のいくつかは、この地域、特にランカスター郡とチェスター郡にあります。

このセクションは、この地域の基盤岩の多くを構成する変成岩によって特徴づけられる。ペンシルベニア州で最も古い露出岩はここで発見され、ボルチモア片麻岩で構成されている。^[8]これらの岩石は複雑な歴史を持ち、多種多様な鉱物を含んでいる。それらは多くの点で、すぐ南のメリーランド州北部および中央部の同族の岩石と類似している。岩石の多くは、グレンヴィル造山運動中にロディニアが形成された際に変化した。これらの岩石は最終的に、ロディニアの裂け目形成中にウィサヒコン層となる堆積物の堆積基盤となった。海底拡大は、新しいイアペトゥス海に沿って受動的境界が形成され、海岸線が形成されるまで続いた。これらの堆積物は最終的にチッキーズ層となった。^[8]

珪質岩と炭酸塩の堆積はカンブリア紀からオルドビス紀まで続いた。タコニック造山運動の間、祖先タコニック山脈が押し上げられるにつれて、より多くの火成岩の貫入と変成作用が起こった。島弧とイアペトゥスの間の海に堆積した堆積物は、最終的に沈み込み帯に沿って圧縮され、変形した。その海に堆積した堆積物は現在、グレートバレーセクションに位置している。（下記参照）ロディニアの裂け目から生じた堆積物は祖先タコニック山脈の根源となり、タコニック造山運動の間に最初の変成作用の波を経験した。その後の変成作用の波はアレゲニア造山運動まで続いた。^[8]

低地は主に、石灰岩、ドロマイト、千枚岩などの侵食されやすい岩石で覆われている。これらの岩石は周囲の高地よりも比較的新しいもので、浅い海の静かな堆積の結果である可能性が高い。この時期に堆積した岩石の一部はグレートバレー地域でも発見されているが、ゲティスバーグ-ニューアーク低地地域によって隔てられている。起伏は低く、通常700フィート（210メートル）を超えることはない。この地域ではカルスト地形が問題となっている。 ^[2]

このセクションは、標高 1,200 フィート (366 m) の丘陵があるため、やや誤解を招きやすい。このセクションは、ここで見られる特徴的な岩石の種類により、他のピエモンテ セクションとは区別されている。三畳紀盆地とも呼ばれ、基盤岩のほとんどは赤色砂岩、シルト岩、頁岩である。いくつかの地層は茶色と黒色である。堆積物は、三畳紀のパンゲアの裂け目の間に蓄積された。また、ダイアベースと呼ばれる玄武岩質火成岩は、大西洋が形成され始めたジュラ紀後期に岩脈と岩床を形成した。 ^[9]この地域の岩の多くは浸食されているが、より浸食に強いダイアベースは、セクション全体に丘陵と小さな隆起地域を残している。これらの岩の浸食パターンは、ゲティスバーグの戦いで重要な役割を果たした。^[10]

バッキンガム タウンシップには、主に炭酸塩岩からなる古生代の岩石の小片が存在します。これらの岩石は、より大きなチャルフォント断層から分岐したファーロング断層の北側にあります。^[11]バッキンガム山は谷の南にそびえ立ち、珪岩で構成されています。もう一方の尾根はそれほど目立ちませんが、ストックトン層の礫岩の下にあります。カルスト地形は、この地域の局所的な問題です。

ペンシルベニア州北東部にあるリーディング・プロングと呼ばれる小さく断片化された地域は、ニューイングランドの多くで見られる結晶質の岩盤に似ています。これは、ニューヨーク州とニュージャージー州のハドソン高原（ニュージャージー州ではラマポ山脈として知られています）とニューヨーク州のタコニック山脈の南端です。この地域の花崗岩と珪岩は高度に変成しており、先カンブリア紀からカンブリア紀のものです。丘と尾根は局所的に急峻で頂上が丸みを帯びており、リーディング周辺の丘陵と、サウスマウンテンのリーハイ渓谷の南側を形成しています。^[2]

NASAのLANDSAT画像で有名になったペンシルベニア州のこの地域は、州で 2 番目に大きく、有名な無煙炭鉱がある場所です。ここの岩石はひどく褶曲しており、多数の背斜と向斜が互いに傾いて折り重なっています。多数の衝上断層があり、混沌とした状態を作り出しています。変形のほとんどは、アレゲニー造山運動中に大陸同士が衝突した結果です。州には 7 つの明確な地域があり、以下にリストされています。州の排水パターンの多くは格子状です。

サウスマウンテンはブルーリッジ山脈の北端です。この地域は広く平らな尾根と深く狭い谷が特徴です。ここの岩石は高度に変成した火成岩と堆積岩で、時折ドロマイトも混じっています。これらの岩石は先カンブリア時代のものです。^[2]

グレート・アパラチア・バレー（Great Appalachian Valley）は、カナダからアラバマまで広がる長く広い谷である。ペンシルベニア州では、この谷は3つの名前で知られている：（北から南の順に）リーハイ・バレー、レバノン・バレー、カンバーランド・バレー。この地域を特徴付ける岩石は、石灰岩、ドロマイト、粘板岩、頁岩、砂岩、シルト岩、および散在する玄武岩である。ペンシルベニア州グレート・バレーの岩石のほとんどはオルドビス紀のものであり、タコニック造山運動の前の静穏期に堆積した。この地域の石灰岩とドロマイトは、ペンシルベニア州で広く採石されている。これらの炭酸塩岩は、砕石、セメント製造、肥料、炭鉱の粉塵（酸性鉱山排水を減らす）など、さまざまな目的で使用されている^[12]。グレート・バレーではカルスト地形が問題となっている。

ブルーマウンテンまたはブルーリッジ地域は、その北と西の尾根線と同様に、数十マイルにわたってほぼ平行に走る一連の尾根の1つであり、尾根またはマウンテンと呼ばれる可能性は同じです。したがって、ブルーマウンテンはブルーリッジ山脈と混同されるべきではなく、代わりに、アパラチア山脈と、ペンシルバニア州南部のペンシルバニア・ダッチに関連する風景として有名なグレートバレーと呼ばれる牧歌的な盆地を隔てる高度のステップである鋭い断崖を表しています。これらのセクションのタイトルと同様に、自然地理学的地域です。デラウェアウォーターギャップ、リーハイギャップ、スクールキルギャップ、サスケハナギャップ、スワタラギャップなど、ペンシルバニア州の多くの水ギャップがブルーマウンテンを横切っています。また、尾根に沿って、多くの「風のギャップ」も存在します。ブルーマウンテンセクションの岩石は、主にシルル紀の砂岩、礫岩、シルト岩、頁岩、およびいくらかの石灰岩で構成されています。ブルーマウンテンは、キタティニーマウンテン（特にニュージャージー州）やホークマウンテンという名前でも知られています。このセクションの最も顕著な岩石タイプの1つは、ニューヨーク州のショーワンガンクリッジにちなんで名付けられたショーワンガンク層です。

ブルーマウンテンを構成する堆積物は、タコニック造山運動後に形成された高地の結果として堆積しました。堆積物の第一波は粗く、灰色で、分類が不十分でした。(ショーンガンク層) この堆積特性の組み合わせは、供給地域が比較的近く、湿潤な気候で堆積したことを意味します。これらの堆積物は、供給地域が遠くなるにつれて、または生産性が低下するにつれて、より細かい赤みがかった砂とシルトに変化します (ブルームズバーグ層)。この時期の気候は乾燥していました。^[2]

ペンシルベニア 州で最も複雑で最も研究が進んでいる地域と言えるでしょう。この州のリッジ アンド バレー地域には、高品質の無煙炭を含む、ペンシルベニア州史上最も収益性の高い炭田があります。ミシシッピ紀に堆積した堆積物は、南東に位置する高地から運ばれてきました。山岳形成の波により、時折、粗粒の堆積物が平野に運ばれました。山が浸食されるにつれて、堆積物はより細粒になりました。高地が遠ざかるにつれて、または浸食されるにつれて、砂はシルトまたは粘土に変化しました。

北米プレートは赤道に近かったため、熱帯気候が存在し、密林が繁茂した。後期ミシシッピ紀から、ヒカゲノカズラ類、節足動物門、シダ類、およびシダ植物の森林がこれらの平野に成長し始めた。^{[13]密林が数十万年存続するのに条件がより好都合になったため、}酸素が枯渇した環境で多くの枯死した植物の残骸が保存された。この残骸の蓄積は、広大な石炭鉱床に保存された。山脈の隆起と陥没は、海面の変化とともに何度も発生した（多くの場合、同時に）。これらの周期的な地層の出来事のシーケンスは岩石記録に保存されており、しばしばサイクロセムと呼ばれる。後期ペルム紀までに、大陸プレートの衝突の多くは鎮静化したが、山脈の形成はまだ続いた。過去 3,000 万年の間に堆積した堆積物はすべて褶曲され、断層が形成され、最終的に超大陸パンゲアが形成されました。

この地域の山々が現在のような形になるまでには1億5千万年かかりました。これらの山々は険しく、谷はカヌーのような形をしていますが、これは主にこの地域の複雑な褶曲構造によるものです。この地域で採掘される石炭のほとんどはペンシルバニア紀の地層からのものです。イリノイ州のマゾンクリーク 化石フィールドとともに、この地域からは膨大な量の植物化石が研究されてきました。^[13]地滑りと酸性鉱山排水は、この地域の2つの主な危険です。過去には、地下鉱山の火災も脅威でした。セントラリア鉱山火災は、リッジ・アンド・バレー地域のこのセクション内にあります。

ペンシルベニア州の無煙炭鉱地帯から離れた、カヌーの形をしたこの谷は、ワイオミング バレーとも呼ばれ、スクラントン市とウィルクス バール市が位置しています。ワイオミング バレー最大の都市はスクラントン市で、人口は 77,291 人です。この地区の全体構造は、谷の両側に鋭い山の尾根がある二重の傾斜向斜です。尾根はカーボンデールのすぐ北で合流します。サスケハナ川の北支流とラカワナ川がこの谷を流れています。大規模な石炭採掘とそれに伴う産業および鉄道は長い間廃止されています。

南部および中部の無煙炭鉱地帯とは異なり、無煙炭鉱渓谷は近年繰り返し氷河作用を受けている。この作用により、ムージック山脈の麓には多くの崖錐斜面が残っており、土壌には掘削を困難にする大きな岩石が含まれることが多い。

この地域は、氷河作用とサスケハナ川の河川作用によって景観も変化してきました。この地域の尾根のほとんどは、この地域を流れる小川と平行しています。サスケハナ川は多くの山の尾根も横切っており、サスケハナ川は最近の大陸氷河作用以前から存在していた古代の河川システムであると考える人もいます。(ジュラ紀まで遡ると考える人もいます) ^[14]この地域の山はどれも標高1,700フィート(518メートル)を超えず、川の谷は250フィート(76メートル)と低いです。

ランドサット写真では、この州は標準的な長くて狭い、急斜面の尾根と狭い谷で特徴づけられている。谷の多くは、炭酸塩岩が含まれるためカルスト地形となっている。道路建設は一般的に谷に沿って行われ、尾根を横切ることはめったにない。ペンシルベニア ターンパイクは、山頂を登るのではなく、尾根を切り開いたトンネルを使用した。ニタニー山、タスカローラ山、ジャックス山、ウィルス山、サイドリング ヒルの5 つの山がこの地域の著名な山である。この地域には、アパラチア盆地に堆積したカンブリア紀からペンシルベニア紀の堆積物が含まれている。アパラチア造山運動の間、これらの堆積物は褶曲、断層化、移動した。今日見られる地形が形成されたのは、ここ数百万年ほどのことである。比較的柔らかい岩や風化しやすい岩は谷になり、硬くて浸食に強い岩は山の尾根になった。この地形の発達は今日まで続いている。この州の隆起により、川が山脈に 水路を切り開き、谷間に新たな柔らかい岩石が絶えず出現して浸食されている。

これは州内で群を抜いて最大の地域であり、この地域の岩石のほとんどは褶曲や断層がなく、比較的平坦である。しかし、アパラチア高原の一部は、小川や氷河による浸食により山岳地帯のように見える。ペンシルベニア州西部には、無煙炭地域の岩石と同年代の岩石に大規模な瀝青炭田がある。この地域の褶曲の多くは振幅が大きく、何マイルにもわたって伸びている。氷河地帯では、急峻な峡谷が発達し、地形の多くに多くの氷河の特徴が見られる。この地域の排水パターンは樹枝状である。

ペンシルベニア州のポコノ山脈は、ニューヨーク州のキャッツキル山脈と地質学的に同じである。ポコノ山脈では、キャッツキル層の赤緑灰色の堆積岩が主な基盤岩である。台地の標高は1,200フィート（366メートル）から2,300フィート（701メートル）で、キャメルバック山のような急峻な丘陵はわずかである。岩石の多くは、隣接するアパラチア山脈とは異なり、緩やかに傾斜した水平の層にある。^[2]

ポコノ高原の一部とみなされるこの地域は、ポコノ山脈の北に位置し、同じ種類の岩石を多く含んでいます。この部分の起伏はポコノ地域よりも緩やかで、南東はデラウェア川に接しています。ビッグブッシュキル クリークがこの部分を峡谷で切り開き、特にレシカ フォールズ スカウト保護区の周辺には多くの滝があります。ディングマンズ フォールズとブッシュキル フォールズは、デラウェア ウォーター ギャップ国立レクリエーション地域内にある滝で、ペンシルベニア州のエンドレス マウンテンズ地域の一部でもあります。

ニューヨーク州のキャッツキル山脈の延長でもあるこのセクションは、一般的に低地の台地よりも標高が高く、谷も深いです。この地域では、より若い地層も露出しており、いくつかの小さな石炭層もあります。高地は、ほとんどが広い丘に沿って丸みを帯びているか平坦です。このセクションを分割する断崖の優れた例は、リケッツ グレン州立公園内にあるリケッツとガノガ グレンです。

この地域には、ペンシルバニア州のグランドキャニオンと、州内で最も辺鄙な地域がいくつかある。その名前が示すように、この地域の川は、周囲の尾根に急な斜面を持つ深い谷を切り開いた。渓谷の中には、深さが少なくとも 1,000 フィート (305 メートル) のところもある。この地域の大部分は 19 世紀末には森林に覆われ、その大部分はペンシルバニア州林業局が所有している。

アレゲニーフロントセクションには、リッジアンドバレー地方とアレゲニー高原を分ける急峻な断崖が含まれます。この地域は東から西にかけて急な上り坂があり、尾根から離れると丘陵が広がる広い尾根です。アレゲニーフロントは、ペンシルベニア州のブルーノブで最高標高に達します。標高は 3,136 フィート (956 m) で、この対称的な尾根線に沿った珍しい隆起です。尾根に流れ込む小川は、浅く急勾配であることが多いです。

このセクションには、ペンシルバニア州の最高峰で海抜3,213フィート (979 m) のデイビス山が含まれます。山々の多くは長く幅広く、谷は比較的浅く広いです。アパラチア山脈セクションとは異なり、この地域の川は深くはっきりとした谷を地面に切り込んでいません。排水パターンの多くは樹枝状で、侵食に強い岩がより高く明確な尾根を作り出した小さな格子模様があります。標高は南に向かって高くなり、デイビス山はメリーランド州境からわずか4.5マイル (7 km) のところにあります。尾根の頂上のいくつかには、ブロードトップ炭田を含む低揮発性の瀝青炭田があります。^{[3]この地域は、}クィークリーク炭鉱救助とユナイテッド航空93便墜落事故という2つの全国的な話題の地でもあります。

州の南西端に位置するウェインズバーグ丘陵は、州のもう一つの主要石炭生産地域です。州内に残っている644億トンの瀝青炭の多くは、これらの丘陵の下にあるほぼ水平の層に埋蔵されています。丘陵は狭く、傾斜が急で、深い谷もあります。^[3]

もう一つの重要な石炭生産地域。ウェインズバーグ丘陵地域と似ていますが、地形が比較的高く、谷が深いのが異なります。地滑りや鉱山の陥没がよく起こる危険があります。^[3]

このセクションは、急峻で浅い川の谷によって切り開かれた高くて広い平らな高地で構成されています。この地域の大部分は後期ウィスコンシン氷河に覆われていませんが、この地域にはウィスコンシン以前の氷河の証拠があります。エンドレス山脈とともに、ここは米国東部で最も人里離れた場所の 1 つです。

この部分は氷河の影響を受けており、岩盤に刻まれた谷の多くは北西方向、つまり後退する氷河の方向に伸びています。ケイム、エスカー、ケトル、モレーンなど、氷河の痕跡が数多く見られます。この部分には、ペンシルベニア州最大の自然湖であるコノート湖と、州で最も長いエスカーの1つであるウェストリバティエスカーがあります。^[15]排水パターンの一部が変化し、エリー湖に流れ込む川はわずかです。

州内最小の地域である海岸平野地域とともに、中央低地は五大湖地域の一部であり、エリー湖に隣接する氷河の流出域に沿って存在しています。

以下は、その美しさや独自性で知られるペンシルベニア州の地質学的特徴のリストです。

• ヒッコリーラン州立公園
• マウントデイビス

• アーチボールド・ポットホール
• ペンシルバニア州のグランドキャニオン
• マコーネルズ ミル州立公園
• モレーン州立公園
• プレスクアイル
• プロミスド ランド州立公園
• リケッツグレン州立公園
• ワールドエンド州立公園

• ベアバレー露天掘り鉱山
• チッキーズロック
• デラウェア ウォーター ギャップ
• ポール尖塔
• ガバナー・ステーブル
• リンギング・ロックス
• 頂点

ペンシルベニア州は、1980 年に最後に印刷されて以来、基本地質図を更新してきました。新たな研究により、いくつかの地層の名称が変更され、地層図上のさまざまな順序が昇格または降格されました。

ウィキメディア・コモンズには、ペンシルバニア州の地質学に関連するメディアがあります。

• ペンシルバニア地質調査所
• ペンシルバニア州の地理学的区分
• ペンシルバニアの地質物語
• ペンシルベニア州リーハイ郡とノーサンプトン郡の地質学：歴史作品