Geologie Severní Dakoty - Geology of North Dakota

The geologie Severní Dakoty zahrnuje silné sekvence nafty a uhlí nesoucí sedimentární horniny vytvořené v mělkých mořích v Paleozoikum a Druhohor, jakož i pozemní vklady z Kenozoikum na vrcholu starověkého Precambrian krystalické sklepní skály. Stát má rozsáhlou ropu a plyn, písek a štěrk, uhlí, podzemní vodu a další přírodní zdroje.

Geologická historie, stratigrafie a tektonika

Severní Dakota je podloženo Precambrian krystalická skála, ačkoli tyto horniny jsou méně dobře pochopitelné než v sousedních státech. V Proterozoikum, pohoří známé jako mobilní pás Západní Dakoty vzniklo před dvěma miliardami až 1,8 miliardami let v souvislosti s Trans-Hudsonova vrozenost, rozprostírající se na sever do Manitoby a Saskatchewanu před erozí téměř úplně před 1,5 miliardami let a vylučující sedimenty, které se nyní nacházejí v superskupině Montana Belt. Běžně ledovcovými nevyzpytatelnými balvany jsou prekambrické horniny transportované do regionu ledovými pláty.^[1]

Paleozoikum (před 541–251 miliony let)

V Kambrijský na začátku Paleozoikum „Severní Dakota se nacházela na rovníku. Rozsáhlá depozice sedimentárních hornin začala před 515 miliony let, kdy v průběhu a. Zaplavily Kanadský štít a Severní Dakota námořní přestupek formování Saukovy sekvence. Sekvence obsahuje pouze jednu hlavní jednotku - Deadwoodské souvrství. Oblast Nesson Anticline a některé kopce erodovaly z drsné prekambrické krajiny pravděpodobně zůstaly nad vodní hladinou. Sekvence začíná pískovcem erodovaným z prekambrických hornin a stoupá vápencem a břidlicí, než se vrátí do pískovce, když hladina moře opět poklesla. Conodont fosilie jsou běžné ve formaci Deadwood.

Během období sucha, po dobu 15 až 20 milionů let, byl povrch půdy erodován a v horninovém záznamu se nenacházejí žádné horniny z doby před 485 až 470 miliony let. Obnovený námořní přestupek zahájil Tippecanoe Sequence, včetně pískovce a břidlice skupiny Winnipeg Group, překryté karbonáty Red River, Stony Mountain, Stonewall a Interlake Formation. Celkově je sekvence Tippecanoe silná 2 000 stop.

Během Silurian, Williston Basin ustal a stal se definovaným prvkem. Pronikající podzemní voda erodovala vápenec do jeskyní a dutin typických pro krasovou topografii během suchého období paleozoika, před návratem do mělkého moře v Ordovik.

Tento region byl během období 40 milionů let nad hladinou moře Devonský jak toky erodovaly povrch země, dokud hladiny moří nezvýšily před 356 miliony let. Zvětralý paleosol (známý jako ashernské souvrství) v horní části souhvězdí formace naznačuje, že devon a Mississippian Kaskaskia Sequence narušila karbonáty formace Interlake. Formace winnipegózy vápenec a dolomit vytvořený na vrcholu ashernského souvrství, stoupající k pískovcům a břidlicím v útvarech řeky Souris a Dawson Bay. Oblast pravidelně vysychala, což vedlo ke zvětralým paleosolům a červeným a zeleným prachovcovým vrstvám formace Three Forks Formation, které pokrývají uhličitany Birdbear Formation. Kolize Severní Ameriky a Evropy, jak se začala formovat Pangea, odstartovala kaledonskou vrásnění a srovnala Willistonskou pánev s otevřením do moře na západě spíše než na severu.

Během maximálního rozsahu moře se formovaly formace Lodgepole a Mission Canyon. Suché období vysráží odpařování Charles Formation, následované uhličitany, sněhem a břidlicemi Big Snowy Group. Kolem této doby se začaly zvedat předkové Skalnaté hory, které přinesly břidlice formace Vydra, poté vypustily moře a pozvedly zemi.

Po 10 milionech let suchého období se v průběhu roku plazila zpět mělká voda Pennsylvanian počínaje Absaroka Sequence s pískovcem a břidlicí Tyler Formation, obloženou uhličitany a hnědými klastickými horninami v Amsdenském souvrství a Broom Creek Formation písčitých uhličitanech. Dalších 10 milionů let eroze se vyznačuje neshodou. Skrz Permu, formace soli a červeného lože naplnily Willistonskou pánev patřící formacím Opeche a Spearfish, spolu s vápencem formace Minnekahta. ^[2]

Druhohor (před 251–66 miliony let)

V Trias, na začátku Druhohor meteorit zasáhl okres McKenzie a přeskupil starší sedimenty. Nějaká sůl a sádra zůstaly z časového období, což svědčí o rozsáhlých pouštích, které v té době pokrývaly Pangea. Neshoda smaže 45 milionů let brzy jurský před začátkem sekvence Zuni. Severní Dakota byla nízko zalesněná krajina zažívající pokračující erozi. Řeky a potoky pohybující se po rozrušené jurské krajině ukládaly pískovcový a bahenní útvar Inyan Kara. Silné vrstvy břidlice, jako je Pierre formace, vytvořené v Western Interior Seaway během významného globálního mořského přestoupení v EU Křídový. ^[3]

Kenozoikum (před 66 miliony let - současnost)

Na začátku Kenozoikum, pozvednutí a eroze Skalistých hor s pokračováním usazování usazenin Laramidu do Willistonské pánve, vytvoření pískovce a břidlice formace Ludlow, formace Cannonball a Slope spolu s konečným mořským přestupem do Severní Dakoty od 65 do 55 před miliony let. Formace Bullion Creek a Sentinel Butte formace pokrývala nad těmito jednotkami hnědé uhlí uhlí. Vyčnívají na západě a obsahují většinu státních zásob uhlí (ačkoli nejproduktivnější jednotkou je formace Sentinel Butte). K tvorbě uhlí došlo v pobřežním bažinatém prostředí podobném velkým pobřežním močálům, které v současné době existují v holocénu podél atlantického pobřeží USA. I když se sedimenty Bullion Creek ukládaly do středu státu, bažiny na západě je plnily a zakrývaly materiálem Sentinel Butte.

Před 50 až 60 miliony let v Paleocen a Eocen hliněné a pískové jednotky formace Golden Valley uložené v jezerech a potocích a leží na některých místech na západě nad jednotkami Sentinel Butte. Během eocénu se v této oblasti diverzifikovaly savci a trávy, zatímco Severní Dakota přecházela z teplého mírného do subtropického podnebí. Za dlouhotrvajících suchých podmínek prošla Severní Dakota obdobím rozsáhlého zvětrávání, které pokračuje i v moderním období a často vytváří spíše nekonsolidované sedimenty než kameny. V Tejasově sekvenci se začala formovat Oligocen, počínaje konglomerátem, prachovcem, jílem, sopečným popelem, sladkovodním vápencem a pískem skupiny White River Group. Rozšířený vulkanismus na západ uložil vulkanický popel dovnitř Miocén a Pliocén jezerní koryta, která nyní tvoří vrcholky hor Killdeer.

Před zhruba 35 miliony let se velké množství štěrku a písku z pohoří Absaroka, Big Horn a Black Hills uložilo v západní Severní Dakotě a až 400 stop vápence pokovovalo dno jezera, které zůstává jako Killdeer Mountains. Odhady naznačují, že došlo k erozi několika tisíc kubických mil sedimentu od doby před pěti miliony let do tří milionů let. Důkazy o erozi se nacházejí v Želvích horách, které byly původně součástí souvislé náhorní plošiny před tím, než se před zaledněním mezi těmito dvěma rysy erodovala až 600 stop pískovce a břidlice.

Pliocenní eroze vytvořila údolí Red River, protože přítok řeky Cheyenne erodoval mírně se svažující sráz 1000 stop dolů (povrch země údolí je vyšší kvůli ledovcovým sedimentům a sedimentům na dně jezera). Hory Killdeer jsou až 1300 stop nad řekou Little Missouri, což vede k závěrům o předchozí výšce planiny. ^[4]

Stát byl během roku zaledněn šest až sedmkrát Pleistocén, přispívající k erozi a přesměrování řek. Během posledních 11 000 let Holocén, počáteční teplé období vedlo k rozsáhlým pastvinám pelyněk přibližně před 7000 lety s velkými dunami vytvořenými ve Wyndmere, Walhalle a Denbighu. Tím se uvolnilo vlhčí období s více rozšířenými lesy. Devils Lake a Stump Lake pravidelně vysychaly nebo kolísaly v reakci na změny klimatu. V 1800s, kdy evropští osadníci dorazili ve velkém počtu, Stump Lake obsahovalo pařezy stromů, které rostly na suchu v 1300s.

Hydrogeologie

Hladina podzemní vody v Severní Dakotě se pohybuje mezi 15 a 50 stopami hlubokými nebo 100 stopami v horských oblastech. Plně mokré oblasti jsou v jádrech vrtání rozpoznány neoxidovaným tmavým materiálem. Lignit a pískovec skupiny Fort Union na západě je nejvyšší jednotka podzemní vody a běžný zdroj vody pro farmy a ranče. Západní dvě třetiny státu je podloženo rozsáhlou pískovcovou zvodněnou vrstvou, zejména ve formaci Fox Hills a ve spodní formaci Hell Creek. Přestože je na východě blízko povrchu, svaží se až 2 000 stop pod povrchem země v jižní části střední Dakoty. Pod touto jednotkou je jemnozrnná křídová břidlice a pískovec, které neprodukují téměř žádnou vodu. Základní vápence formující Kara jsou pod téměř celým stavem. Známý jako zvodnělá dakota, je běžně využíván pro artéské studny.

Před rokem 1900 bylo ve vodonosné vrtu vyvrtáno velmi málo studní, ačkoli jedna v Elledale v roce 1886 klesla o 1087 stop a vyprodukovala až 700 galonů za minutu s tlakem dosahujícím 176 liber na čtvereční palec. Rozsáhlé vrtání v 10. letech 20. století vyvolalo požadavky na stav regulačních ventilů tlaku v důsledku poklesu tlaku a vysychání mnoha studní. Voda má vysokou slanost, ale má tendenci být teplá a je v některých částech státu preferována pro napájení dobytka v zimě. Často se používá pro operace na ropných polích a odpadní solanka se vstřikuje zpět do zvodnělé vrstvy. Silná jura a trias oddělují vodonosnou vrstvu Dakoty od nejhlubší prvohorní vápencové vodonosné vrstvy ležící pod většinou státu. ^[5]

Geologie přírodních zdrojů

Williston Basin produkuje většinu ropy a zemního plynu v Severní Dakotě, zejména od rozmachu hydraulického štěpení po roce 2006. Bakken formace je obzvláště produktivní a je základem téměř na jihozápadním rohu pánve.

Bowman County na jihozápadě má strukturálně kontrolovaná pole v ordovických formacích. Mezi severem řeky Little Missouri a linií Burke County je Nesson Anticline, jeden z největších geologických útvarů ve státě. Vápenec na severovýchod a východ od antiklinály v okresech Bottineau, Burke a Renville, ropa a plyn jsou zachyceny anhydrit výplň nebo skalní břidlice a prachovce v triasovém souvrství kopí, přes nesoulad.

Pláž a pobřežní sedimenty Tylerova souvrství, blízko Dickinson, Severní Dakota také ubytuje ropu zachycenou v Mississippianských a Pennsylvanianských sedimentech spolu s proudem pobřeží naplněným ropným pískem, jižně od Dickinsonu na Rocky Ridge. V jednom neobvyklém případě obsahuje ropná struktura Červeného křídla v okrese McKenzie Mississippské vrstvy, které se vlivem dopadu meteoritu zvedly o 3000 stop výše než sousední sedimenty stejného věku.

Západní Severní Dakota je pozoruhodná rozšířeným slínkem - jílem, břidlicí a pískovcem vypalovaným do materiálu jako přírodní cihla spalováním uhlí. Některé postele mají ve státě tloušťku až 50 stop. Prairie vypaluje pravidelně lehký hnědý hnědý oheň, včetně jednoho ohně, které hořelo poblíž Medory od roku 1951 do roku 1977, nebo přes 30 míst na ploše 7000 akrů poblíž Amidonu. Je široce používán jako silniční materiál a jako ozdoba do zahrad.

Konkrementy oxidu železa, uhličitanu vápenatého a oxidu křemičitého často tvoří na západě uzliny a konkrementy, včetně siderit železný kámen a zkamenělé kmeny. Dvě třetiny západního státu podloží lignit, který těžili na palivo domorodí Američané a američtí průzkumníci, Lewis a Clark. Před rokem 1902 se těžba prováděla ručně omezenou více než 10 stop skrývkou. Zavedení těžké techniky však zvýšilo těžařské úsilí. V některých oblastech se staré důlní šachty zhroutily a postavily nadloží krajiny. Poté, co v roce 1940 po 21 letech těžby těžkých strojů vyvrcholil na 320 dolech, začal počet dolů klesat. Počet dolů klesl v roce 1950 na 100 a do roku 1965 pouze na 38. Během sedmdesátých let byly v blízkosti jezera Sakakawea otevřeny nové velké elektrárny a spolu s projektem zplyňování v závodě Beulah společnosti North American Coal Company pomohly podpořit novou poptávku.

Zvětráváním a oxidací lignitu vzniká leonardit, který se používá jako dispergátor a kontrola viskozity pro ropné vrty. Rašelina koncentrovaná v oblastech, jako je řeka Souris v okrese McHenry, se používá v zahradách, ale není široce vyráběná, a stát má až 100 000 tun rezerv.

Jemný písek je běžný, vhodný pro slévárny, malty a omítky. Písek i štěrk jsou nejčastější v dříve zaledněných částech státu na severovýchod od řeky Missouri, kde se po roztavení ledových příkrovů vytvářely plážové usazeniny. Břidlice je běžná v západním údolí Red River a často se objevuje v ledovcových doch. Bodové mříže v řekách a ledovcové kameny jsou také důležitým zdrojem písku a štěrku. Velké vymyté pláně se nacházejí v okresech Nelson, Eddy, Benson, Logan, Ransom a Sheridan.

V roce 1955 byl uranový uran nalezen v lignitu mezi Belfieldem a Amidonem v jihovýchodní Billings County. Uran se rozpustil z obohaceného popela a prosákl nahoru do uhlí. Vytěženo bylo jen několik stovek tun, které skončilo v roce 1967 kvůli obtížím s těžbou hnědého uhlí ve srovnání s ložisky pískovce na Colorado Plateau. Severní Dakota má až 1700 kubických mil halit ložiska soli pod zemí objevená při těžbě ropy.

Zdrojem je také zlato, sopečný popel, křemenec, jíl a síra. ^[6]

Reference