«Геология парков штата Вермонт: D.A.R., Маунт-Фило и Сэнд-Бар»

ГЕОЛОГИЯ ПАРКА ШТАТА D.A.R.

Береговая линия в парке штата D.A.R., вид на юг.

ЛЕСНОЙ ПАРК ШТАТА МАУНТ-ФИЛО

Панорамный вид с западной смотровой площадки на Маунт-Фило. На заднем плане — адирондакские горы. На переднем плане — озеро Шамплейн и низменность Шамплейн.

ПАРК ШТАТА СЭНД-БАР

Парк штата Сэнд-Бар на плоской поверхности дельты реки Ламойль. Часть обширной зоны отдыха, вид на северо-запад.

ГЕОЛОГИЯ ПАРКА ШТАТА D.A.R. ЛЕСНОГО ПАРКА ШТАТА МАУНТ-ФИЛО ПАРКА ШТАТА СЭНД-БАР

Автор: ГАРРИ В. ДОДЖ-МЛАДШИЙ

ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ СЛУЖБА ВЕРМОНТА ЧАРЛЬЗ Г. ДОЛЛ, государственный геолог

ДЕПАРТАМЕНТ ЛЕСОВ И ПАРКОВ РОБЕРТ Б. УИЛЬЯМС, комиссар

ДЕПАРТАМЕНТ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ Монпелье, штат Вермонт

1969

Рис. 1. Обзорная карта.

SANDBAR STATE PARK MT. PHILO STATE PARK BUTTON BAY STATE PARK D.A.R. STATE PARK LAKE CHAMPLAIN Milton Burlington Shelburne Falls Hinesburg Vergennes Bristol Port Henry Champlain Bridge Middlebury Crown Point Shoreham INDEX MAP

Рис. 1а. Поверхность морской террасы в парке штата D.A.R. Сразу слева от укрытия земля поднимается ко второй террасе.

Рис. 2. Вид на северо-запад вдоль паркового пляжа. Иллюстрирует падение пород на северо-запад; простирание — на северо-восток.

ГЕОЛОГИЯ ПАРКА ШТАТА D.A.R.

ВВЕДЕНИЕ

Парк штата D.A.R. расположен в западной части штата Вермонт на шоссе штата 17, примерно в 1 миле к северу от платного моста через озеро Шамплейн (см. карту, рис. 1). Парк, выходящий к озеру Шамплейн, включает в себя неосвоенные участки к востоку от шоссе. В летние месяцы здесь созданы все условия для палаточного отдыха, кемпинга в укрытиях с тремя стенами, пикников и купания.

Этот парк, в большей степени, чем многие другие, не только пробуждает у посетителя любопытство к прошлой истории Земли, но и удовлетворяет его. Историю древнего моря и жизни, существовавшей в нем, можно прочитать по горным породам, обнаженным в парке штата D.A.R. Вы можете прочитать эту историю самостоятельно. Эта брошюра призвана помочь вам лучше понять то, что вы наблюдаете. «Чтение летописи горных пород» не представляет собой сложности, однако у геолога есть преимущество в виде определенного обученного научного подхода к этим проблемам. Этот метод подхода, «инструменты ремесла», теперь будут переданы вам.

ГЕОЛОГИЯ ПАРКА

Парковый пляж — идеальное место для изучения горных пород парка, поскольку здесь они обнажены наилучшим образом и их можно легко рассмотреть вблизи. Пространственное положение пластов горных пород можно увидеть при спуске по пандусу. Под пространственным положением понимается их отношение к воображаемой горизонтальной плоскости, в качестве которой для наших целей принимается уровень озера. Параллельны ли пласты горных пород поверхности озера Шамплейн или они наклонены или падают в него? Если бы пласты были параллельны поверхности, они бы не имели «падения». Падение пластов (слоев) парка показано на рисунке 2. Падение выражается в количестве градусов вниз от горизонтали, и здесь падение направлено на запад и составляет от 8 до 11 градусов. Падение всегда измеряется перпендикулярно воображаемой горизонтальной линии на слое горной породы, называемой «линией простирания». Среднее «простирание», или компасное направление «линии простирания», составляет 22 градуса к востоку от севера. [1]

Осадочные породы [2] выходят на поверхность на парковом пляже. Изначально они представляли собой известковый ил, залегавший на дне моря. Под постоянным давлением вышележащих осадков, возникающим в результате непрерывного осадконакопления и погребения, илы медленно уплотнялись и цементировались в те твердые известняки и известковистые сланцы, которые мы видим сегодня. Затем многочисленные слои горных пород были наклонены. Наклонные слои говорят геологу о гигантских движениях земной коры, произошедших после их формирования. История этих движений будет изложена далее в этой брошюре.

Глядя с пандуса на наклонные слои горных пород, можете ли вы определить, какие слои являются самыми древними, то есть теми, которые отложились первыми в виде известковых илов на морском дне? Основной геологический закон — закон суперпозиции — гласит, что если серия осадочных слоев не была опрокинута, то самые древние слои находятся внизу, а самые молодые — наверху. Предполагая, что слои, на которые вы смотрите, не были опрокинуты, слои слева от вас (на юге) являются самыми древними, а справа от вас (на севере) — самыми молодыми. Глядя на рисунок 2, снятый от основания пандуса на север, можно заметить, что слои на переднем плане старше слоев на заднем плане. Давайте внимательно рассмотрим отдельные слои горных пород и глубже погрузимся в ту историю, которую они могут рассказать.

Рис. 3. Блок-диаграмма, иллюстрирующая падение и простирание.

STRIKE DIRECTION ROCK LAYER SURFACE (PLANE) LAKE LEVEL HORIZONTAL DIP ROCK LAYER Осмотрите поверхность нескольких слоев, и вы заметите множество отпечатков раковин и других животных. Представляют ли они животных, живших сотни миллионов лет назад, или их смыло на эти породы из современного озера Шамплейн? Если вы попытаетесь собрать коллекцию отпечатков раковин, то увидите, что они являются частью горной породы и, следовательно, должны представлять собой остатки животных, погребенных в древних известковых илах. Эти сохранившиеся остатки [3] называются окаменелостями. Геолога, специализирующегося на изучении окаменелостей, называют палеонтологом. Вы можете спросить: «Что могут рассказать мне окаменелости о прошлом?» Во-первых, окаменелости говорят нам, в какое время в прошлом отложились осадочные породы, в которых они найдены. Таким образом, можно узнать относительный возраст [4] пластов горных пород, обнаруженных в Парке. Во-вторых, среду или условия, в которых отложились эти древние осадки, можно реконструировать по типам содержащихся в них окаменелостей. Определенные животные, живущие в настоящее время, весьма похожи на тех, что обитают в породах Парка, и условия их обитания в сегодняшнем море можно использовать для реконструкции среды обитания животных, живших в прошлом. При любой реконструкции прошлой среды учитываются характеристики горных пород и их отношение к соседним породам. В-третьих, изучение окаменелостей является опорой теории эволюции. Иными словами, изменения в формах окаменелостей, собранных из групп последовательно более молодых пластов горных пород, подтверждают теорию о том, что жизнь развивалась постепенно с момента своего первого появления на Земле. Наконец, следует упомянуть, что некоторые животные, найденные в виде окаменелостей, не живут сегодня и, насколько нам известно, не жили на протяжении миллионов лет. Почему эти формы жизни вымерли? Какой комплекс обстоятельств привел к их исчезновению? Ответы на эти вопросы найти непросто, и они носят крайне умозрительный характер.

Рис. 4. Стандартная геохронологическая шкала.

GEOLOGIC TIME ERA YEARS AGO PERIODS EVENTS CENOZOIC 70,000,000 CENOZOIC MAN (1½ MILLION) MESOZOIC 125,000,000 CRETACEOUS END OF DINOSAURS 165,000,000 JURASSIC FIRST BIRD 200,000,000 TRIASSIC FIRST DINOSAUR PALEOZOIC 230,000,000 PERMIAN END OF TRILOBITES 260,000,000 PENNSYLVANIAN 290,000,000 MISSISSIPPIAN 330,000,000 DEVONIAN 360,000,000 SILURIAN 420,000,000 ORDOVICIAN ROCKS OF D.A.R. STATE PARK 500,000,000 CAMBRIAN BEGINNING OF FOSSIL RECORD 1 BILLION 2 BILLION 3 BILLION 4 BILLION PRECAMBRIAN

ОКАМЕНЕЛОСТИ

В окаменелостях парка штата D.A.R. представлены многие группы беспозвоночных. Таблица 1 поможет вам идентифицировать эти окаменелости. Название, тип (основная группа) и возраст каждой окаменелости указаны в пояснении к таблице. В следующих абзацах описан каждый тип, представленный в породах Парка.

Таблица 1. Типичные окаменелости, найденные в известняке Гленс-Фолс.

Членистоногие. Породы парка штата D.A.R. содержат трилобитов со следующими внушительными названиями: Cryptolithus tesselatus (крип-то-ЛИТ-ус тессел-А-тус [5]), Isotelus gigas (айс-со-ТЕЛ-ус ГИГ-ус) и Flexicalymene senaria (флекси-кали-мен-и сен-АРЕА). Эти окаменелости изображены на таблице 1, 1-A, B, C, D; 2; 3. В пределах Парка Cryptolithus tesselatus очень распространен везде, где встречаются окаменелости. Как правило, сохраняется только цефалон, или головная часть этого трилобита. Цефалон легко узнать по трем концентрическим рядам ямок, расположенным вокруг бортика. Cryptolithus является отличной руководящей окаменелостью [6] для пород Парка. Тип членистоногих характеризуется животными с членистыми ногами, сегментированными телами и членистым внешним панцирем из хитина. [7] Например, крабы, омары, пауки, скорпионы и насекомые являются членистоногими. Трилобиты появляются рано в ископаемой летописи, но они не пережили палеозойскую эру.

Пояснение к таблице 1 (все рисунки выполнены в масштабе X1, если не указано иное)

1-A. Cryptolithus tesselatus, членистоногое (трилобит), средний ордовик (трентонский ярус). Вид спереди на цефалон, или голову. (X2)

1-B. Cryptolithus tesselatus, членистоногое (трилобит), средний ордовик (трентонский ярус). Косой переднебоковой вид цефалона. (X2)

1-C. Cryptolithus tesselatus, членистоногое (трилобит), средний ордовик (трентонский ярус). Вид сверху на цефалон. (X2)

1-D. Cryptolithus tesselatus, членистоногое (трилобит), средний ордовик (трентонский ярус). Вид сбоку на цефалон. (X2)

2. Isotelus gigas, членистоногое (трилобит), средний ордовик. Вид сверху на образец.

3. Flexicalymene, членистоногое (трилобит), от ордовика до силура. Вид сверху на свернутый в клубок экземпляр.

4-A. Dinorthis pectinella, плеченогое, средний ордовик (трентонский ярус). Внешний вид спинной створки.

4-B. Dinorthis pectinella, плеченогое, средний ордовик (трентонский ярус). Внешний вид брюшной створки.

5. Reuschella edsoni, плеченогое, средний ордовик. Внешний вид брюшной створки.

6. Lingula, плеченогое, от ордовика до современности.

7-A. Prasopora, мшанка, ордовик. Вид сверху. (X0.5)

7-B. Prasopora, мшанка, ордовик. Вид сбоку. (X0.5)

7-C. Prasopora, мшанка, ордовик. Вертикальный тонкий шлиф, показывающий характер и рост части колонии мшанки. (X18)

8. Мшанка, «ветвистый» тип, от ордовика до девона.

9. Sowerbyella, плеченогое, средний и верхний ордовик. Внешний вид спинной створки. (X2)

10. Rafinesquina, плеченогое, средний и верхний ордовик. Внешний вид брюшной створки.

11. Platystrophia trentonensis, плеченогое, средний ордовик (трентонский ярус). Вид спереди.

12. Hesperorthis tricenaria, плеченогое, средний ордовик (блэк-риверский и трентонский ярусы). Внутренний вид брюшной створки.

Рис. 5. Поверхность слоя или пласта известняка Гленс-Фолс. Кончик ручки указывает на «головку» колониальной мшанки Prasopora. Эти «головки» очень распространены чуть южнее или слева от вас, если спускаться по пандусу.

Плеченогие. Плеченогие в изобилии встречаются в породах Парка (см. таблицу 1, 4A, B; 5; 6; 9; 10; 11; 12). Эти беспозвоночные представляют собой мелких морских животных, которые обычно обитают на глубине не более 600 футов. Две створки их раковины соединены на заднем (проксимальном) конце тела по линии замока с помощью зацепляющихся зубцов и ямок. Раковина плеченогого открывается или закрывается с помощью мышц, прикрепленных к внутренней стороне каждой створки. Плеченогие обнаруживаются в самых древних породах, содержащих определенные и многочисленные окаменелости. Плеченогие живут и поныне.

Мшанки. Мшанки, или «мшистые животные», — это очень мелкие морские животные, живущие колониями. Мшанки строят свой общий дом или колонию из извести, которая часто сохраняется в ископаемой летописи. Крупные колонии ископаемой прасопоры (Prasopora) часто встречаются на выветрелых поверхностях многих пластов горных пород в Парке (см. таблицу 1; 7A, B, C; 8 и рисунок 5). Особей одного распространенного здесь рода можно узнать по форме в виде капель шоколада. Мшанки впервые появляются в нижнепалеозойских отложениях и до сих пор живут в чистых, хорошо циркулирующих мелководных и глубоководных морских водах. Учитывая все окаменелости, найденные в породах Парка, предполагается, что прошлая среда обитания представляла собой относительно мелководное и теплое море.

Рис. 6. На этой фотографии показана типичная мощность пластов известняка Гленс-Фолс в районе Парка. Обратите внимание на массивный характер известкового пласта. 5-дюймовая ручка в центре снимка приведена для масштаба.

Рис. 7. Разрезы, иллюстрирующие геологическую историю парка штата D.A.R.

ПОРОДЫ И ИХ ИСТОРИЯ

Вдоль паркового пляжа обнажено примерно 75 вертикальных футов известняка Гленс-Фолс. Породы имеют черный [8] или синевато-черный цвет на свежем сколе и серый или серовато-белый на поверхности, подвергшейся воздействию выветривания. Большинство отдельных пластов или слоев имеют толщину от 5 до 7 дюймов (см. рис. 6), причем самые толстые чуть не дотягивают до 5 футов. Пласты разделены тонкими «прослойками» породы, многие из которых содержат обильные окаменелости. Пласты состоят из массивного известняка, сланцеватого известняка или известковистого сланца; прослойки обычно представлены известковистым сланцем или сланцеватым известняком.

Пояснение к рисунку 7

1. Известняк Гленс-Фолс и более молодые осадки отложились на дне ордовикского моря.

2. Осадки отвердели в известняк Гленс-Фолс и более молодые породы.

3. Породы были наклонены во время позднеордовикской таконской складчатости, а более молодые породы и часть известняка Гленс-Фолс были удалены в результате эрозии. Эрозия продолжалась около 350 миллионов лет.

4. В течение плейстоценовой эпохи, начавшейся около 1 миллиона лет назад, ледниковый покров прошел поверх срезанных эрозией слоев известняка Гленс-Фолс. Твердые породы, вмерзшие в подошву ледникового покрова, оставили царапины, или штриховку, на обнаженных слоях известняка Гленс-Фолс.

5. По мере отступления ледников на север формируются ледниковые озера Вермонт. Между ледниковыми озерами Вермонт и современным озером Шамплейн морские воды затопили долину и образовали рукав Атлантического океана. Глины, исты, пески и гравий отложились на подвергшемся оледенению известняке Гленс-Фолс (рис. 1а).

6. Современное озеро Шамплейн образовалось, когда относительно более сильное поднятие на севере перегородило долину Шамплейн.

Типы горных пород, обнаруженные в Парке, позволяют сделать определенные выводы относительно условий среды, существовавших во время их формирования. Большинство пород состоят из извести (известняка) или смеси извести, мелкого песка и ила (известковистого сланца или сланцеватого известняка). Во многих породах присутствует минерал пирит (FeS₂). Большинство пород содержат обильное количество органического вещества. Осадки, составляющие эти породы, переносились в ордовикское море реками, теклавшими преимущественно с востока. При впадении этих рек в спокойные морские воды сначала более крупные, а затем более мелкие частицы начинали опускаться на дно. Из теплой морской воды медленно осаждалась известь, а в условиях застойного дна формировался пирит. Органический материал накапливался на дне и перемешивался с осадками. Плохие жизнеобеспечивающие свойства большей части придонных вод препятствовали быстрому или полному бактериальному разложению накопившихся остатков, и осадки сохраняли «органический черный» цвет. Медленно, по мере увеличения веса вышележащих осадков, нижние слои уплотнялись и цементировались в твердый известняк и сланец, которые мы видим сегодня.

Наклон, или падение, пород Парка стал результатом последующих движений земной коры. Когда эти породы были наклонены? Судя по данным, представленным в Парке, можно лишь сказать, что они были наклонены в какой-то момент после затвердевания и до того, как плейстоценовые ледники прошли через этот регион в совсем недавние времена (по меньшей мере 10 000 лет назад). Таким образом, в Парке отсутствует геологическая летопись примерно за 350 миллионов лет. Можем ли мы сказать, что происходило в течение этих «пропавших» лет, изучая только породы Парка? Ответ на этот вопрос частично утвердительный, но для получения более полной картины мы должны обратиться к работам, выполненным на прилегающих территориях.

Сам тот факт, что отсутствуют породы, представляющие эти миллионы лет, говорит нам о том, что море отступило из этого района и что ранее отложившиеся породы подвергались эрозии в течение большей части или всего периода этого пробела в летописи горных пород (времени, не представленного породами). Однако информация с сопредельных территорий говорит нам о том, что породы Парка были наклонены во время таконской складчатости, произошедшей на завершающих стадиях ордовикского периода. К востоку от Парка движения земной коры, связанные с таконской складчатостью, проявляются более драматично. Породы наклонены еще сильнее, чем в Парке, и разбиты разломами, или трещинами в земной коре. Некоторые из этих разломов, известные как надвиги, сместили гигантские плиты пород далеко от их первоначального положения и поместили более древние породы поверх более молодых.

Вслед за этими движениями земной коры последовал долгий период эрозии. Многие слои пород были разрушены и по кусочкам перенесены реками в другие регионы. Прошли сотни миллионов лет, и затем, менее одного миллиона лет назад, мощные ледниковые щиты стали медленно продвигаться на юг через территорию Парка. Куски твердой породы, вмерзшие в основание ледниковых щитов, царапали и соскребали поверхности пород, оставив эти царапины, или штриховку, которые мы можем видеть сегодня (возле северного конца паркового пляжа эти штриховки широко распространены на обнаженной породе). Отступающие ледники создали серию озер, в которых отлагались глина, ил, песок и гравий. Сегодня эти осадки залегают на срезанных краях пород Парка.

Современное озеро Шамплейн обязано своим существованием общему поднятию земной поверхности, более сильному на севере, чем на юге, возможно, из-за удаления тяжелого ледникового щита с этой территории. Более сильное поднятие на севере перегородило долину Шамплейн, которая постепенно заполнилась водой. Схематическое изображение геологической истории парка штата D.A.R. см. на рисунке 7.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Beerbower, J. R., 1960, Search for the Past, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, N.J.

Collinson, C. C., 1959, Guide for beginning fossil hunters, Educational Series 4, Illinois State Geological Survey, Urbana, Ill.

Dunbar, C. O., 1959, Historical geology, John Wiley and Sons, New York.

Fenton, C. L., 1937, Life long ago, The John Day Co., New York.

Goldring, Winifred, 1931, Handbook of paleontology for beginners and amateurs, part 2, Handbook 9, New York State Museum, Albany, New York.

—— ——, 1950, Handbook of paleontology for beginners and amateurs, part 1, Handbook 9, 2nd Edition, New York State Museum, Albany, New York.

Moore, R. C., 1958, Introduction to historical geology, 2nd Edition, McGraw-Hill Book Co., New York.

Shimer, H. W., 1933, Introduction to study of fossils, The Macmillan Co., New York.

Simpson, G. G., 1953, Life of the past, Yale University Press, New Haven, Conn.

Stokes, W. L., 1960, Essentials of earth history, Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, N.J.

Welby, C. W., 1961, Bedrock geology of the Central Champlain Valley of Vermont, Vermont Geological Survey Bull. 14.

—— ——, 1962, Paleontology of the Champlain Basin in Vermont, Vermont Geological Survey Special Publication 1.

Рис. 7а. Вид на юг со смотровой площадки Маунт-Фило. Горы Шелхаус и Бак на дальнем плане.

Рис. 8. Вид на север на западную смотровую площадку в районе вершины Маунт-Фило. Обратите внимание на слои монктонского кварцита, падающие на северо-восток.

ГЕОЛОГИЯ ЛЕСНОГО ПАРКА ШТАТА МАУНТ-ФИЛО

ВВЕДЕНИЕ

Лесной парк штата Маунт-Фило, занимающий около 160 акров, расположен примерно в 15 милях к югу от Берлингтона и в 1 миле к востоку от маршрута 7 США (см. карту, рис. 1). Этот парк известен своими живописными видами, особенно на широкую долину Шамплейн и возвышающиеся за ней суровые адирондакские горы (см. иллюстрацию на обложке и рис. 7а). С 46-футовой смотровой вышки легко открывается панорамный вид. К услугам посетителей площадки для пикников, включая каменные очаги, дрова, подведенную родниковую воду и санузлы. Большой бревенчатый домик в деревенском стиле с крыльцом и портиком обеспечивает защиту от внезапных ливней. Разбивать палатки на вершине Маунт-Фило запрещено.

ГЕОЛОГИЯ ПАРКА

Породы

Породы Парка, которые, вероятно, первыми привлекут ваше внимание, — это те, что обнажены у главной западной смотровой площадки, расположенной в районе вершины. Эта смотровая площадка находится к северо-западу от паркового домика (см. рис. 8). Эти породы имеют от светлого до темно-красного или розовато-лилового цвета, представлены преимущественно кварцитом с небольшим количеством доломита [9], падающим примерно под углом 35 градусов на северо-восток (объяснение падения см. на рис. 3 и в тексте о парке штата D.A.R. на странице 6) и простирающимся на северо-запад (объяснение простирания см. в непосредственно предшествующей ссылке).

Более детальный осмотр этого обнажения монктонского кварцита показывает, что оно состоит из нескольких слоев породы (см. рис. 8). Эти слои, пласты или толщи неодинаковы по мощности, но обычно имеют толщину от 1 дюйма до 1 фута. Если проследить отдельный слой по всей протяженности обнажения, обнаружится, что его мощность остается практически неизменной на всем протяжении. Поэтому говорят, что он имеет правильную слоистость. Тонкие прослойки темно-красного сланца многочисленны и обычно подчеркивают отдельные слои. При увеличенном рассмотрении образца этого кварцита под ручной лупой видно, что он состоит из мелких и крупных обломков кварца. Некоторые из этих обломков имеют закругленные края, но другие довольно угловатые. Пространства между обломками заполнены кремнеземом (кварцем). Следовательно, говорят, что порода обладает кремнистым цементом.

Во многих местах, где изучался этот монктонский кварцит, были обнаружены признаки, свидетельствующие о его мелководном происхождении. Среди этих признаков — трещины усыхания, которые образуются в условиях чередования сырости и сухости; знаки ряби, которые обычно встречаются только на мелководном дне; и косая слоистость, которая часто формируется в областях мелководья.

Монктонский кварцит подстилает примерно треть Парка (см. геологическую карту, рис. 9). Мощность этого кварцита на Маунт-Фило составляет от 250 до 300 футов; однако нижние примерно 50 футов состоят преимущественно из белого кварцита, переслаивающегося с доломитом. Возраст монктонского кварцита считается раннекембрийским (см. стандартную геохронологическую шкалу, рис. 4).

Рис. 9. Геологическая карта лесного парка штата Маунт-Фило (по данным К. У. Уэлби, 1961 г.). Поскольку единицы Ogf и Oib не были достоверно идентифицированы автором этой брошюры и в целях простоты эти единицы горных пород не обсуждаются в тексте брошюры. На оригинальную карту Уэлби были добавлены некоторые условные обозначения падения и простирания.

LEGEND UPPER MIDDLE ORDOVICIAN Oib Iberville shale Osp Stony Point shale Ogf Glens Falls limestone LOWER CAMBRIAN Cm Monkton quartzite Park roads Other roads Contour line Approximate park boundary Dip and strike symbol. Layers dip 21° toward N.E. Approximate contact of rock units. Surface trace of thrust (low-angle) fault, carat on upthrown side Inferred trace of thrust (low-angle) fault, carat on upthrown side Surface trace of high-angle fault Dip and strike of cleavage Observation tower Второй тип пород обнажается в южном откосе выездной дороги примерно в 0,7 милях от вершинной зоны. Это черный [10] или синевато-черный сланец Стоуни-Пойнт (см. рис. 10), залегающий под монктонским кварцитом. Этот сланец, или затвердевший известковый ил, является тонкослоистым и демонстрирует многочисленный кливаж [11], параллельный слоям или пластам. В этом обнажении слои простираются на северо-восток и падают под углом от 20 до 40 градусов на юго-восток. Падение и простирание монктонского кварцита (см. выше) не совпадают с падением и простиранием подстилающего сланца Стоуни-Пойнт. Отсюда следует, что слои монктонского кварцита не параллельны слоям сланца Стоуни-Пойнт.

Рис. 10. Вид на юг на обнажение со срезом на южной стороне выездной дороги, примерно в 0,7 милях вниз от парковки в зоне вершины. Здесь слои падают под углом от 20 до 40 градусов на юго-восток и простираются в северо-восточном направлении. Обратите внимание, что сланец является тонкослоистым и содержит многочисленные плоскости кливажа, параллельные слоистости. Рукоятка геологического молотка имеет длину около 1 фута.

Тот факт, что эти две единицы не параллельны, может означать, что сланец Стоуни-Пойнт отложился, отвердел в породу, подвергся поднятию, складчатости и эрозии — и всё это до отложения монктонского кварцита. Но прежде всего, каков возраст подстилающего сланца Стоуни-Пойнт? Если история развивалась так, как описано выше, сланец Стоуни-Пойнт должен быть старше [12] вышележащего монктонского кварцита. По остаткам ископаемых животных, найденным в сланце Стоуни-Пойнт, геологи датировали сланец Стоуни-Пойнт как верхне-среднеордовикский (см. стандартную геохронологическую шкалу, рис. 4). И вот здесь мы имеем более древние породы (нижний кембрий), залегающие на более молодых (верхний средний ордовик).

Рис. 11. Вид на Маунт-Фило, направление на северо-восток. Черная линия приблизительно обозначает положение надвига. Монктонский кварцит, находящийся выше линии, был наддвинут на запад поверх сланца Стоуни-Пойнт (обратите внимание на стрелку). Линия А-Б на рис. 9 примерно соответствует разрезу.

Структурная геология

Как мы можем объяснить этот инвертированный порядок единиц горных пород? Геологические данные, представленные в Парке, не указывают на то, что причиной была складчатость пород. Судя по поверхностному распространению двух типов пород (см. геологическую карту, рис. 9) и характеру их контакта друг с другом, предполагается разломное соотношение, при котором более древние породы были наддвинуты на запад поверх более молодых и таким образом легли на них (см. рис. 11).

Нам известен возраст обеих единиц горных пород, задействованных в этом надвиге, но каков геологический возраст самого процесса надвигания? Как сланец Стоуни-Пойнт, так и монктонский кварцит представляли собой твердую породу в момент протекания этого надвигания, следовательно, надвигание произошло позже поздне-среднеордовикского времени, но до позднесилурского времени. В Парке или вблизи него выделяются еще две системы разломов (см. геологическую карту, рис. 9). Это разломы с высоким углом падения [13], которые сформировались позже надвига, но все же до позднесилурского времени.

Сланец Ибервилл (он не описан в разделе «Породы», но виден на геологической карте, рис. 9), который предположительно обнажается на южной стороне Маунт-Фило, был бы самой молодой породой, обнаруженной в Парке. Возраст этого сланца составляет около 390 миллионов лет. Последнее по времени образование разломов произошло не позднее чем примерно 340 миллионов лет назад. В Парке нет пород, которые давали бы нам какие-либо определенные геологические ключи к истории Парка от последнего эпизода образования разломов до плейстоценовых ледников менее 1 миллиона лет назад. Тем не менее тот факт, что породы, представляющие этот интервал времени, отсутствуют, действительно указывает на то, что этот район находился выше уровня воды в течение большей части этих 339 миллионов лет (это число лет весьма приблизительно). Если какие-либо породы и отложились в этот период «пробела в летописи», то с тех пор они были смыты.

Плейстоценовые отложения

Начавшись между 60 000 и 70 000 лет назад, в долине Шамплейн произошли два ледниковых наступания и отступления. Это происходило в течение наиболее недавней, висконсинской стадии плейстоценовой эпохи. Царапины, или штриховка, были вырезаны в перекрытой породой обломками пород, переносимыми у основания ледника по мере его наступания (обратите внимание на стрелку в зоне («br») у смотровой площадки на рис. 12; это показывает ориентацию штриховки и, следовательно, направление, в котором наступал ледник). Ледниковые отложения, обнаруженные на Маунт-Фило, отложились во время финального отступления ледникового покрова, которое происходило от 11 000 до 12 000 лет назад. Большая часть Парка покрыта этими ледниковыми отложениями и более современными почвами.

Большая часть ледниковых отложений, обнаруженных на Маунт-Фило, классифицируется как ледниковая тилла [14] (см. карту ледниковых отложений, рис. 12), но нанесены на карту и другие ледниковые отложения. Кам [15] (обозначен буквой «K» на рис. 12) — это ледниковая форма рельефа, обнаруженная в южной части Парка.

Рис. 12. Карта плейстоценовых отложений лесного парка штата Маунт-Фило (по данным Д. П. Стюарта, 1961 г.).

LEGEND bc Boulder strewn lake sediments bgm Marine beach gravel bg Beach gravel ps Pebbly sand ls Lake sand t Till k Kame br Bedrock Park roads Other roads С медленным отступлением фронта ледникового покрова от региона Маунт-Фило остались отложения, указывающие на то, что перед тающей ледниковой массой сформировалась серия озер. К западу от Маунт-Фило также имеются свидетельства (см. «bgm» на рис. 12), указывающие на то, что непосредственно перед формированием современного озера Шамплейн рукав Атлантического океана проникал в долину Шамплейн из района реки Св. Лаврентия. Озерно-пляжные гравийные отложения (обозначенные как «bg» на рис. 12) обнаруживаются как на восточном, так и на западном склонах Маунт-Фило. Интересный факт об этих пляжных гравиях заключается в том, что они залегают почти на 500 футов выше современного уровня озера Шамплейн. Озерный песок (обозначенный как «ls» на рис. 12) встречается примерно на 450 футов выше озера Шамплейн. Это означает, что в течение значительной части своей недавней геологической истории Маунт-Фило представлял собой остров, окруженный водами озера. Судя по распространению морского пляжного гравия (обозначенного как «bgm» на рис. 12), вторжение морской воды из района Св. Лаврентия не изолировало Маунт-Фило в качестве острова.

Полная история озерной серии до сих пор до конца не изучена, но для получения наиболее современной информации по этому вопросу см. работу Д. П. Стюарта под названием «Ледниковая геология Вермонта»: бюллетень Геологической службы Вермонта № 19 (1961). Также рекомендуется статья К. Х. Чепмена под названием «Позднеледниковая и послеледниковая история долины Шамплейн» в Американском журнале науки (American Journal of Science), 5-я серия, том 34, страницы 89–124 (1937). Взгляд на низменность Шамплейн с вершины Маунт-Фило оставляет у посетителя мало сомнений в прежнем существовании озер, окружавших Маунт-Фило в не столь отдаленном прошлом (см. иллюстрацию на обложке).

Резюме геологической истории

В раннекембрийское время к востоку от лесного парка штата Маунт-Фило отложились монктонский кварцит и доломит, за которыми последовал винускийский доломит (в Парке не наблюдается). В позднекембрийское и раннеордовикское время из морской воды, покрывавшей район Маунт-Фило, отложились мощные доломиты (на поверхности в Парке не наблюдаются).

В среднеордовикское время из морской воды отложилась серия сланцев, известковистых сланцев и известняков. Затем, в какой-то момент между началом позднеордовикского и позднесилурского времени, восточная нижнекембрийская последовательность была наддвинута на запад поверх пород среднего ордовика. За этим надвигом с малым углом падения последовало образование разломов с высоким углом падения.

Породы Парка подвергались выветриванию и эрозии на протяжении более 300 миллионов лет, вплоть до наступления ледников на этот район менее чем 60 000–70 000 лет назад. Наступающие ледники выпахивали породу; отступающий или тающий ледниковый покров оставлял в Парке отложения глины, песка и гравия. К югу от тающего на север ледникового покрова сформировалась серия озер, а вдоль склонов Маунт-Фило, который в то время был островом, образовались отложения пляжного гравия и озерного песка. Затем рукав моря продвинулся на юг в долину Шамплейн, оставив морские пляжные гравии непосредственно к западу от Маунт-Фило. Морские воды отступили, и возникло современное озеро Шамплейн. Образование современного почвенного покрова и отложение современного аллювия текущими ныне реками и ручьями завершает это краткое резюме геологической истории Парка.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА (в дополнение к общим источникам, указанным для парка штата D.A.R.)

Cady, W. M., 1945, Stratigraphy and structure of west-central Vermont, Geological Society of America Bulletin, volume 56, pages 515-588.

Chapman, C. H., 1937, The glacial and postglacial history of the Champlain valley, American Journal of Science, 5th series, volume 34, pages 89-124.

Stewart, David P., 1961, The glacial geology of Vermont, Vermont Geological Survey Bull. 19.

Stewart, David P. and Paul MacClintock, 1969, The Surficial Geology and Pleistocene History of Vermont, Vermont Geological Survey Bull. 31 (in press).

Welby, C. W., 1961, Bedrock geology of the Central Champlain Valley of Vermont, Vermont Geological Survey Bull. 14.

Рис. 12а. Через типичный забор из жердей в стиле Гранд-Айл в парке штата Сэнд-Бар.

Рис. 13. Часть пляжа в парке штата Сэнд-Бар, вид на восток. Уступ на заднем плане слева знаменует собой след шампанского надвига.

ГЕОЛОГИЯ ПАРКА ШТАТА СЭНД-БАР

ВВЕДЕНИЕ

Парк штата Сэнд-Бар расположен в северо-западной части штата Вермонт на маршруте 2 США, примерно в 14 милях к северу от Берлингтона и недалеко от восточного подхода к мосту Сэнд-Бар, ведущему к острову Саут-Херо на озере Шамплейн (см. карту, рис. 1). Палаточный отдых, пикники и купание являются главными достопримечательностями Парка (рис. 12а). Пляж для купания находится на северной стороне маршрута 2 США и выходит к озеру Шамплейн. Благодаря своей мелководности пляж безопасен для детей (рис. 13). Зоны для палаточного отдыха расположены на южной стороне маршрута 2 США на берегу, обращенном на юг.

ГЕОЛОГИЯ ПАРКА

Геологическая история парка штата Сэнд-Бар является недавней, с геологической точки зрения, особенно по сравнению с историей других парков, рассмотренных в этой брошюре. Осадочные отложения парка представлены синей и бурой глиной, которые отложились на всей территории долины Шамплейн менее 10 000 лет назад. Эта глина, которую можно увидеть во многих местах вдоль купального пляжа, отложилась из морских вод, затопивших долину Шамплейн непосредственно перед формированием современного озера Шамплейн. Коренные породы в парке штата Сэнд-Бар не обнажаются.

Синяя глина покрыта отложениями, принесенными рекой Ламойль вниз по течению в самое недавнее время и отложенными в виде дельты [16] в озере Шамплейн. Эта дельта часто меняла свои рукава и продолжает расти на юго-запад в озеро Шамплейн. Значительная часть более мелкозернистого материала (песка), принесенного в озеро Шамплейн рекой Ламойль, была перемещена и сконцентрирована течениями озера в гряды, или бары; одна песчаная коса тянется к острову Саут-Херо и служит фундаментом для дамбы под названием мост Сэнд-Бар. До строительства моста Сэнд-Бар (дамба начала строиться в 1849 году, открыта для движения 5 декабря 1850 года) эту песчаную косу можно было перейти вброд, и она использовалась в качестве связи между островом Саут-Херо и материком.

Большая часть песка, обнаруживаемого ныне к северу от паркового пляжа для купания и обусловливающего обширное «мелководье» в зоне купания, была поставлена ныне заброшенным северным рукавом реки Ламойль. Интересно отметить, что большая часть песка, видимого сейчас на пляже для купания, была завезена из близлежащих районов Вермонта. Поскольку северный рукав реки Ламойль больше не поставляет песок, а песок из активного южного рукава не может перемещаться на север из-за дамбы моста Сэнд-Бар, на пляже ощущается дефицит песка.

Обширные заболоченные территории возле восточного конца моста Сэнд-Бар представляют собой заповедник дикой природы. Протягивающийся на север заметный уступ к востоку от Парка знаменует собой след шампанского надвига (рис. 13). В карьере на восточном конце моста Сэнд-Бар можно увидеть разломный контакт между более молодой формацией Стоуни-Пойнт среднего ордовика и более древним доломитом Данем нижнего кембрия.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Erwin, R. B., 1957, The Geology of the Limestone of Isle La Motte and South Hero Island, Vermont, Vermont Geological Survey, Bull. 9.

Stone, S. W. and Dennis, J. G., 1964, The Geology of the Milton Quadrangle, Vermont, Vermont Geological Survey Bull. 26.

Дополнительные отчеты по геологии парков штата Вермонт распространяются Государственной библиотекой Вермонта, Монпелье, штат Вермонт 05602.

The Geology of Groton State Forest, by Robert A. Christman, 1956 The Geology of Mt. Mansfield State Forest, by Robert A. Christman, 1956 The Geology of the Calvin Coolidge State Forest Park, by Harry W. Dodge, Jr., 1959 Geology of Button Bay State Park, by Harry W. Dodge, Jr., 1962 The Geology of Darling State Park, by Harry W. Dodge, Jr., 1967 СНОСКИ

[1]A “strike” measurement is expressed as so many degrees east or west of north or south. For a diagram illustrating the dip and strike of a rock layer see Figure 3.

[2]This is one of the three major rock groups or families. The first consists of igneous rocks, including granite, syenite, and basalt, which were formed by solidification of molten rock-material. The igneous rocks are ancestors of the other two rock families; they form over 90 percent of the outer 10 miles of the Earth’s crust. The second family, consisting of sedimentary or layered rocks including shale, sandstone and limestone, is composed of pieces and grains and other materials from all the families of rocks. In addition, sedimentary rocks are formed also from lime secreted by marine plants and animals or chemically precipitated from sea water, or by the accumulations of shells. The third family, metamorphic rocks, including gneiss, schist, slate and marble, were igneous or sedimentary rocks that have been subjected to heat and pressure in the presence of mineral-forming solutions. Metamorphic rocks generally look different from the rocks from which they formed, because the original minerals of the rock have been changed and reoriented.

[3]The actual remains are usually not preserved in their original state but are represented by molds and casts. Picture an ancient sea. The sea bottom mud slowly hardens around a shell. Water then seeps through the hardened mud and dissolves the shell leaving an open space where the shell once was. This open space is a mold. If the mold is filled a copy of the original shell is formed. This is called a cast.

[4]The relative rather than the absolute age of the rocks can be determined from a study of their fossil content. These fossils are compared with collections from various places in the world where the standard geologic time scale assigns them a place (see Fig. 4). The Park rocks were deposited during the Ordovician Period. How is a standard geologic time scale put together? Several geologists first worked out the sequences of rocks according to the Law of Superposition in Great Britain and neighboring parts of Europe. When systematic collections of fossils were made from these layers and arranged according to age it was found that certain fossils occurring in rocks in distant areas were identical and occupied the same relative age position. These fossils were considered to be of the same relative age. Fossils found in the Park can be compared with these reference fossils and a relative geologic age can be assigned to them. Absolute ages can be determined in some cases by the use of rates of decay of radioactive elements and in general these ages agree with the relative ages derived through the use of fossils.

[5]The capitalized syllable is the accented syllable.

[6]An index fossil is used to date the rocks in which it occurs. A good index fossil must be abundant, widespread and easily recognized. Its vertical range is restricted to a small number of rock layers, therefore the geological span of life of a good index fossil is usually short.

[7]Chitin is a colorless horny substance similar to the material which makes up fingernails.

[8]The black color is due to an abundance of finely divided organic (plant and animal) material within the rock.

[9]A quartzite is either a metamorphic or sedimentary rock consisting of fragments of the mineral quartz (SiO₂) which are cemented together by silica (quartz). The combination of quartz fragments held together by quartz cement creates a very hard rock which oftentimes will break across the fragments rather than around them. The quartzites of the Park area are primarily of a sedimentary origin. For a description of the three major rock groups, of which the sedimentary and metamorphic groups are two, see footnote, D.A.R. State Park, page 6. A dolostone is a sedimentary rock composed of fragmental, concretionary, or precipitated dolomite (a mineral of chemical composition, CaMg(CO₃)₂) of organic or inorganic origin.

[10]The black color is due to the inclusion of finely disseminated carbonaceous material (animal and plant remains) within the rock.

[11]This splitting or cleavage was produced after the layers had hardened into rock. The cleavage planes were produced when the rocks were subjected to pressures too great to withstand. In some places these cleavage planes do not parallel the layers.

[12]According to the basic geologic law, the Law of Superposition, younger rocks (those deposited last) are always found resting on older rocks (those deposited before the younger). The only time that this is not true is when either breaks (faults) or folds in the earth’s crust place the layers in an inverted order, as in the case here cited.

[13]The fault plane of a high-angle fault forms a large angle (generally from 30 to 90 degrees) at its intersection with an imaginary horizontal plane. The plane of a thrust fault, or low-angle fault, forms a small angle (generally less than 30 degrees) at its intersection with an imaginary horizontal plane.

[14]This is the Burlington till (Stewart, 1961) and was deposited from the Burlington Ice Lobe during its period of wasting. The till is a hodge-podge mixture of clay, sand and pebbles and is usually brown in color.

[15]A kame is a mound or ridge of poorly sorted (sometimes well-sorted, that is, made up of all the same sized particles) water deposited materials. Most kames are ice-contact features; that is to say, the materials which make up the kame were deposited in contact with a glacial ice surface. The Mt. Philo kame may be the filling of an ice-free area during the final melting of the glacial ice.

[16]Delta is the name of the fourth letter of the Greek alphabet, the capital form of which is an equilateral triangle. The triangular-shaped tract of land formed by the deposit of river sediment at river mouths is named for the triangular shape of the capital Greek letter delta.

Примечания транскриптора

Безмолвно исправлено несколько опечаток.

Сохранена информация о публикации из печатного издания: данная электронная книга находится в общественном достоянии в стране публикации.

Только в текстовых версиях текст курсивом выделен _подчеркиваниями_.