Геология ГОСУДАРСТВЕННОГО ЛЕСА МАУНТ-МЭНСФИЛД

Автор: РОБЕРТ А. КРИСТМАН

ДЕПАРТАМЕНТ ЛЕСОВ И ПАРКОВ Перри Х. Меррилл , директор

КОМИССИЯ ПО РАЗВИТИЮ ВЕРМОНТА

ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ СЛУЖБА ВЕРМОНТА Чарльз Г. Долл , государственный геолог

1956

Фото на обложке: Смагглерс-Нотч, вид на северо-восток с вершины Маунт-Мэнсфилд.

ГЕОЛОГИЯ ГОСУДАРСТВЕННОГО ЛЕСА МАУНТ-МЭНСФИЛД

Автор: РОБЕРТ А. КРИСТМАН

ВВЕДЕНИЕ

На территории государственного леса Маунт-Мэнсфилд располагаются гора Маунт-Мэнсфилд, перевал Смагглерс-Нотч и целый ряд вершин хребта Зеленых гор к северо-востоку и юго-западу от этих знаменитых достопримечательностей. Поскольку большая часть этого района легко доступна по пешеходным тропам, канатным дорогам и автомобильным дорогам (см. обзорную карту на рисунке 1), у посетителей есть прекрасная возможность наблюдать минералы, горные породы и горы. Несомненно, эти наблюдения вызывали у наблюдателей вопросы, которые из-за недостатка информации оставались без ответа. В надежде исправить эту ситуацию — весьма прискорбную с точки зрения геолога — и была написана эта краткая брошюра по геологии, призванная помочь посетителям государственного леса лучше оценить творения природы.

Прежде всего, геологию можно определить как науку об истории Земли, запечатленной в горных породах. Она включает в себя изучение минералов, горных пород, окаменелостей, структуры горных пород и форм рельефа. Хотя лишь немногие посчастливилось выбрать этот предмет в качестве своей профессии, данное поле деятельности полностью открыто для любителей.

Этот отчет разделен на четыре части. В первой описываются горные породы; во второй рассматривается детальное строение пород и гор; в третьей освещается ледниковая история района; а в четвертой описывается геология, которую можно наблюдать в различных местах парка.

ОПИСАНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД

Введение

За редким исключением, горная порода, распространенная в государственном лесу Маунт-Мэнсфилд, представляет собой слюдисто-альбит-кварцевый сланц. Это название указывает на то, что это метаморфическая порода [1] определенного состава и текстуры, как описано в следующих абзацах. Сланец образует скалы у Смагглерс-Нотч и обнажения голых скальных пород вдоль гребней гор и в других местах. Его внешний вид незначительно меняется из-за колебаний в пропорциях различных минеральных составляющих.

Рисунок 1. Обзорная карта, показывающая расположение государственного леса Маунт-Мэнсфилд.

Происхождение сланца

Понимание происхождения сланца имеет фундаментальное значение для понимания геологии района Маунт-Мэнсфилд. За много миллионов лет до формирования Зеленых гор северо-запад Вермонта был покрыт неглубоким морем, в которое древние реки приносили мелкозернистые осадки. По мере того как эти песчаные и глинистые отложения накапливались на дне моря, они погребались под все более молодыми осадками различных типов. Многие из этих осадочных слоев содержали раковины животных, живших и погибших в этих морях, причем остатки раковин более древних поколений залегали в нижних слоях. К моменту отступления моря более древние осадки оказались глубоко погребены под молодыми осадками. В период горообразования эти материалы подверглись воздействию высоких давлений и высоких температур. Внутри осадков произошли физико-химические изменения, приведшие к рекристаллизации с образованием слюдисто-альбит-кварцевого сланца. Другими словами, в условиях тепла и давления горные породы стали пластичными, а элементы, рассеянные в осадках в виде минералов песка и глины, реорганизовались в новые и более крупные минеральные зерна. Вполне вероятно, что часть материала была добавлена в породы, а часть удалена мигрирующими сквозь них горячими растворами. Перекрывающие более молодые осадки также превратились в метаморфические породы. Поскольку кристаллизация минералов происходила под воздействием давления, сформировались пластинчатые минералы, длинные оси которых располагались под прямым углом к направлению давления. Таким образом, в результате параллельного расположения минералов образовалась слоистая структура породы. Если это сложение или полосчатость, называемая фолиацией, является грубой, метаморфическая порода представляет собой гнейс; если оно тонкое, но ярко выраженное, порода называется сланцем. Если исходная порода представляла собой известняк или песчаник, продуктом метаморфизма является соответственно мрамор или кварцит. В процессе формирования сланцев или после него горные породы были скомканы и сгибались в складки под воздействием продолжающегося давления.

В течение 380 миллионов лет после метаморфизма и складчатости эта территория находилась выше уровня моря и подвергалась эрозии. В разное время этот район подвергался вертикальным поднятиям, что приводило к непрекращающейся эрозии все более древних пород, пока вплоть до сегодняшнего дня перекрывающие породы не были удалены и не обнажили слюдисто-альбит-кварцевый сланец.

Возраст слюдисто-альбит-кварцевого сланца

Некоторые читатели могут задасться вопросом, как возраст метаморфизма может быть определен столь точно — 380 миллионов лет кажутся слишком большим сроком, чтобы его можно было назвать наобум. Такое определение основано на ряде различных факторов. Осадочные породы могут быть распределены по последовательности их относительного возраста на основе их физических взаимоотношений: породы, залегающие поверх других, должны быть самыми молодыми. Изучение ископаемых остатков в последовательных слоях показывает, что они встречаются в определенной последовательности, причем более простые формы находятся в самых древних слоях, а более сложные — в самых молодых. На основании данных об ископаемых и физических взаимоотношений можно установить геологическую последовательность слоев для любого заданного района и таким образом указать их относительный возраст на геохронологической шкале. Обычно такие последовательности устанавливаются для довольно обширных территорий, как, например, для северного Вермонта или восточной части штата Нью-Йорк. Кроме того, для некоторых горных пород можно определить абсолютный возраст. Многие магматические породы содержат следы урана, который распадается с постоянной скоростью с момента своего образования. Сравнивая остатки урана с продуктами его распада, можно присвоить магматической породе приблизительный возраст в годах. Наблюдая за соотношением датированной магматической породы и контактирующих с ней осадочных пород для определения их относительного возраста, можно попытаться присвоить приблизительный возраст осадочной породе и содержащимся в ней ископаемым.

Общий возраст исходных компонентов слюдисто-альбит-кварцевого сланца Зеленых гор может быть определен только путем сравнения с другими породами, возраст которых поддается датировке. Все ископаемые остатки, существовавшие изначально, были уничтожены в процессе метаморфизма. Магматические породы, содержащие уран, вместе со сланцем не встречаются. Тем не менее, в других местах Вермонта можно определить, что сланец залегает под породами, содержащими окаменелости ордовикского возраста, и лежит выше докембрийских пород, возраст которых, как известно, превышает 500 миллионов лет. Кембрийский и ордовикский периоды на геохронологической шкале являются самыми древними периодами, содержащими многочисленные окаменелости. Время метаморфизма определяется на основе данных из других районов, где несогнутые породы известного возраста залегают поверх смятых в складки пород. На геохронологической шкале слюдисто-альбит-кварцевый сланец на горе Маунт-Мэнсфилд считается имеющим кембро-ордовикский возраст, что может соответствовать периоду от 380 до 500 миллионов лет назад.

Для того чтобы геологи могли говорить о последовательностях слоев горных пород, пластам, имеющим схожий возраст и внешний вид, присваивается название свиты (формации). Сланцы на Маунт-Мэнсфилд очень напоминают сланцы в южном Вермонта, которые принадлежат свите Пинни-Холлоу. Однако, поскольку их невозможно проследить напрямую, возможно, что эти две последовательности не являются полностью эквивалентными. По этой причине некоторые геологи относят породы этого района к свите Кэмелс-Хамп, названной так по их обильному распространению на горе Кэмелс-Хамп к югу от государственного леса Маунт-Мэнсфилд. Хотя с геологической точки зрения было бы правильно использовать эти названия свит, они будут опущены в пользу дальнейшего использования названия «слюдисто-альбит-кварцевый сланец».

Свиту, которая залегает поверх слюдисто-альбит-кварцевого сланца, можно наблюдать в окрестностях деревни Стоу, где горные породы представлены либо черным блестящим сланцем, либо мелкозернистым зеленым сланцем. Свита, залегающая под слюдисто-альбит-кварцевым сланцем, в районе Маунт-Мэнсфилд не обнажается.

Описание сланца

Как следует из названия, слюдисто-альбит-кварцевый сланец содержит минералы слюду, альбит и кварц. Эти минеральные составляющие обнаруживаются во всех сланцах этого района. Другие минералы могут быть локально обильными или присутствовать в небольших количествах.

При осмотре сланца без ручной лупы или микроскопа наиболее распространенным минералом кажется слюда. Она встречается в виде мелких бесцветных или белых чешуек, которые искрятся и блестят на солнце. Вы можете узнать в этом минерале то вещество, которое иногда продается в качестве искусственного снега в рождественские праздники. Название этого минерала — мусковит, а его химический состав выражается формулой KAl₂(AlSi₃)O₁₀(OH)₂. Мусковит присутствует в различных пропорциях в большинстве горных пород этого района. Это обманчивый минерал для оценки процентного содержания, поскольку он кажется более распространенным, чем есть на самом деле. В большинстве пород он составляет менее 50 процентов минералов. Биотит является вторым важным представителем группы слюд и отличается от мусковита своим черным или темно-коричневым цветом. Биотит встречается в горных породах района в небольших пропорциях, будучи наиболее распространенным на западном склоне Маунт-Мэнсфилд. Подобно мусковиту, биотит встречается в виде мелких чешуек с гладкими плоскими поверхностями.

Ориентация чешуек слюды обусловливает ярко выраженную слоистость большинства сланцев. Все чешуйки параллельны, и при сгибании и сминании они придают породе ее структуру. Там, где мусковит наиболее обилен, раскол по плоскостям, богатым слюдой, приводит к образованию гладких, блестящих поверхностей, которые могут придавать породе скользкий вид. Слои, богатые слюдой, могут весьма отчетливо демонстрировать мелкомасштабную складчатость сланца.

Альбит и кварц также являются важными компонентами сланцев. Вместе они более многочисленны, чем слюда, в среднем сланце на Маунт-Мэнсфилд, но поскольку они не столь «броские», их легче не заметить. Оба минерала имеют белый цвет и зернистое строение. Кварц, состоящий из кремнезема, или SiO₂, является основным компонентом большинства пляжных песков. В типичном слюдяном сланце кварц имеет стекловидный вид и встречается в виде мелких округлых или нерегулярных зерен без плоских поверхностей. Альбит представляет собой разновидность плагиоклазового полевого шпата состава NaAlSi₃O₈. Он имеет белый мелеподобный вид и встречается в виде небольших равновеликих зерен, ограниченных плоскими поверхностями, которые раскалываются по плоскостям, отражающим свет в определенных положениях. На западной стороне Маунт-Мэнсфилд некоторые горные породы содержат настолько много альбита и так мало слюды, что порода выглядит зернистой.

Хлорит, разновидность пеннин, является важным минеральным компонентом некоторых сланцев. Хлорит характеризуется зеленым цветом, и небольшие его количества придают зеленоватый оттенок значительной части сланца. Подобно слюде, он встречается в виде тонких листов, которые отражают складчатость сланца.

Гранат и магнетит являются локально распространенными минералами в сланце. Гранат встречается в виде зерен от розоватого до красного цвета размером от булавочной головки до горошины. Большинство зерен имеют округлую форму, хотя некоторые встречаются в виде равновеликих кристаллов с двенадцатью одинаково развитыми гранями. Гранат имеет полупрозрачный, стекловидный вид и тверже лезвия ножа. Магнетит встречается в виде синевато-черных металлических масс примерно такого же размера, как и гранат. Хотя большинство из них представляют собой округлые массы, на некоторых развиты кристаллические грани. Идеально развитые кристаллы имеют форму октаэдров, которая состоит из восьми граней в виде двух соединенных основаниями четырехгранных пирамид. Более крупные зерна магнетита обладают достаточной магнитной силой, чтобы притягивать или отклонять стрелку компаса. Гранат и магнетит обычно не встречаются вместе, но каждый из них может образовывать локальные скопления в виде линз или слоев в сланце.

В меньших количествах, обычно заметных только с помощью ручной лупы или микроскопа, сланец также содержит зеленый минерал эпидот, белый минерал апатит и вытянутый черный минерал турмалин. Местами, например на горнолыжной трассе «Ноуз-Дайв» выше Толл-Роуд на Маунт-Мэнсфилд, в сланце видны тонкие иголки турмалина.

Если кусок породы распилить и отшлифовать до толщины 0,03 миллиметра, многие минералы, кажущиеся непрозрачными, оказываются прозрачными. По их цвету и оптическим свойствам минералы можно точно идентифицировать. На основании количества каждого из них можно определить минеральный и химический состав породы. На рисунке 2 показан внешний вид шлифа слюдисто-альбит-кварцевого сланца с вершины Форехед горы Маунт-Мэнсфилд. Параллельная ориентация минеральных зерен очевидна, даже несмотря на то, что на микрофотографии представлен очень небольшой участок сланца.

Рисунок 2. Фотография шлифа сланца, сделанная через микроскоп. Белые и серые зерна — это кварц и альбит, а темные вытянутые зерна — мусковит или хлорит. Увеличение примерно в сто раз по сравнению с оригинальным размером. Даже в этом масштабе хорошо заметна слоистость минералов.

Другие разновидности сланца встречаются в этом районе реже. Они содержат те же минералы, что и слюдисто-альбит-кварцевый сланец, но в других пропорциях. Если слюда преобладает по количеству, как это бывает местами на Маунт-Мэнсфилд, сланец может быть гладким или сильно скомканным и иметь очень блестящий вид. Если преобладает альбит, сланец выглядит более однородным и зернистым, а породы становятся более массивными. Мелкомасштабная складчатость обычно отсутствует. Такие альбитовые сланцы встречаются на западной стороне Маунт-Мэнсфилд, в частности вдоль нижней части тропы Мейпл-Ридж и в скалах к югу от Форехед вдоль Лонг-Трейл.

Если преобладает кварц, но при этом слюда и альбит присутствуют в значительных количествах, порода может иметь зернистый слоистый вид. Местами некоторые породы состоят почти исключительно из кварца и классифицируются как кварциты. Эти породы имеют плотный, мелкозернистый, сахаровидный вид и обычно имеют серо-сизый цвет. Это твердые породы, которые часто образуют небольшие уступы в скальных обнажениях или служат устойчивой породой на вершинах небольших водопадов на некоторых ручьях. Большая часть кварцита в районе залегает в виде узких слоев толщиной менее фута. Хотя эти слои невозможно проследить на большом протяжении, они наиболее многочисленны на восточной стороне Маунт-Мэнсфилд в различных местах примерно на одной трети подъема на гору.

Местами в сланце встречаются жилоподобные массы стекловидного, молочно-белого кварца. В них кварц массивен, без признаков отдельных зерен, и часто неравномерно раздроблен. Кварц встречается в виде локальных линз в сланце, особенно в замках складки. Небольшие белые валуны кварца такого типа хорошо заметны вдоль некоторых троп.

Особый и в некотором роде уникальный тип породы, встречающийся у пруда Стерлинг, описан в разделе, посвященном Спрус-Пик и пруду Стерлинг.

Структура горы и горных пород

Положение Зеленых гор обусловлено структурой горных пород и их устойчивостью к эрозии. В то же время, когда в условиях тепла и давления формировался слюдисто-альбит-кварцевый сланец, этот регион был плотно смят в складки теми же силами. Вполне вероятно, что это сминание в складки продолжалось и после метаморфизма на завершающих стадиях горообразования. Этот период горообразования, вероятно, поднял горные породы на более высокий уровень, но именно более поздние неоднократные поднятия и эрозия перекрывающих пород в конечном итоге сформировали современный горный рельеф.

Выдвигается предположение, что сминание сланцев в складки сопровождалось перемещением крупных масс пород на запад. Иными словами, считается, что сегменты земной коры были сдвинуты на запад под воздействием давления с востока. Таким образом, многие геологи считают, что породы, залегающие ныне в Зеленых горах, в далеком прошлом могли быть перемещены из района, находящегося в десяти — сорока милях к востоку.

Базовой структурой Зеленых гор является антиклинорий — крупная сложная складка. Антиклиналь — это поднятая складка, в которой отдельные пласты пород при прослеживании через структуру имеют форму, похожую на арку; противоположная структура — синклиналь, в которой отдельные пласты имеют форму желоба или бассейна. Антиклинорий представляет собой крупную антиклиналь, на которую наложено множество более мелких антиклиналей и синклиналей. На рисунке 3 представлена схематическая зарисовка, показывающая соотношение рельефа и структуры горных пород в районе Маунт-Мэнсфилд. Структура пород отражается в рельефе Маунт-Мэнсфилд, однако такое соответствие наблюдается не всегда, поскольку форма любого холма или горы является функцией истории эрозии и устойчивости породы к разрушению. В некоторых складчатых областях порода в ядре синкклинали настолько устойчива к эрозии, что сохраняется в виде холмов или гор после того, как соседние антиклинали подверглись более глубокой эрозии с образованием долин.

Рисунок 3. Схематическая зарисовка, показывающая соотношение между рельефом и структурой Зеленых гор в районе Маунт-Мэнсфилд. Сечение проведено так, чтобы оно примерно проходило через вершину Чин, Смагглерс-Нотч, Спрус-Пик и пруд Стерлинг, при взгляде на зх 20° с. з.

THE CHIN

SMUGGLERS NOTCH

SPRUCE PEAK

STERLING POND

Менее крупные складки подобны «маленьким блохам на больших блохах на еще больших блохах» в том смысле, что множество мелких складок может накладываться на более крупные. Амплитуда этих антиклиналей и синклиналей варьируется от долей дюйма до тысяч футов. Многие из них сами по себе представляют собой миниатюрные антиклинории и могут использоваться в качестве масштабных моделей структуры всего горного хребта. Мелкие складки (или кренуляция) в сланце подвергались дифференциальному выветриванию, так что более устойчивые слои выступают в рельефе, подчеркивая форму складок. На фотографии на рисунке 4 показана мелкомасштабная складчатость. Следует отметить, что антиклинальные складки асимметричны: их западное крыло падает круче, чем восточное.

Если сопоставить структуру горы с асимметричной аркой — продолжая это сравнение на один шаг вперед, — можно вообразить, что ось арки может быть как горизонтальной, так и наклонной. Вероятность того, что она наклонена, гораздо выше, чем вероятность того, что она строго горизонтальна. Таким образом, большинство антиклиналей или антиклинориев наклонены по своим осям, а угол падения линии, соединяющей точки вдоль гребня складки, называется шарниром (погружением).

Большинство складок в районе Маунт-Мэнсфилд погружаются примерно на десять градусов к югу. Это погружение выражается в падении гребней мелких складок, в частности в кренуляции слюдяных слоев. При взгляде издалека следы гребней складок образуют серию параллельных линий на гладких поверхностях, богатых слюдой. Этот тип структуры называется линеацией и обозначается на геологической карте небольшими стрелками. Преобладающая линеация — меридиональная (север-юг). Хотя рисунок 5 представляет собой зарисовку небольшой складки, иллюстрирующую различные структурные элементы, его можно рассматривать как схематический рисунок региональной структуры.

Свидетельством того, что структура горных пород еще сложнее, является локальное присутствие широтной (восток-запад) линеации. Пересечение этой вторичной линеации с преобладающей южной линеацией создает шахматный узор на некоторых поверхностях пород. Система складок широтного простирания прослеживается по некоторым кварцевым линзам. Значение широтных структур носит гипотетический характер, однако считается, что они в основном были затушеваны более молодыми структурными элементами.

Рисунок 4. Складчатость и кренуляция в слюдисто-альбит-кварцевом сланце возле вершины Чин на Маунт-Мэнсфилд. Поскольку на фотографии вид направлен на север, можно заметить, что складки асимметричны, а осевая плоскость складчатости падает на восток.

После завершения описания горных пород следующим возникает вопрос о том, как отобразить эти трехмерные деформации на карте. На рисунке 6 проиллюстрировано, как положение определенного слоя может быть выражено через падение и простирание. Очевидно, что угол падения пласта породы может варьироваться от 0° до 90° и измеряется как угол между его плоскостью и горизонтальной плоскостью. Кроме того, очевидно, что направление пласта, или простирание, может соответствовать любому направлению компаса и измеряется как линия пересечения этой плоскости с горизонтальной плоскостью. Максимальное падение всегда перпендикулярно направлению простирания.

Рисунок 5. Трехмерный схематический рисунок, иллюстрирующий соотношение между рисунками выхода складок на вертикальных плоскостях, перпендикулярных и параллельных простиранию складчатости (передняя и боковые стороны блока), и на горизонтальной поверхности (верхняя часть блока). Вырезанный участок блока показывает складки и линии линеации на заданной поверхности фолиации. Эти складки можно более четко представить, если закрыть верхнюю часть диаграммы.

Падение и простирание используются для измерения положения и залегания пластов горных пород. В случае слюдисто-альбит-кварцевых сланцев эти плоскости называются плоскостями фолиации. Если структура породы представляет собой антиклиналь, большинство простираний фолиации параллельны, но углы падения направлены в разные стороны по обе стороны от гребня. На гребне складки фолиация горизонтальна, если складка не погружается. На Маунт-Мэнсфилд, где погружение составляет около десяти градусов на юг, фолиация вдоль гребня имеет простирание около восток-запад и падение около 10° на юг. Вдали от гребня падение крыльев антиклинали начинает проявляться в замерах, так что направления простирания «отворачивают» обратно к меридиональному направлению (север-юг). Большинство слоев на восточной стороне горы имеют северо-восточное простирание и падают на восток, причем угол падения увеличивается по мере удаления от гребня антиклинория. На западной стороне горы они простираются на северо-запад и падают на запад, причем падение становится круче по мере удаления от гребня. В дополнение к этим вариациям падения и простирания через антиклинальный гребень, мелкие складки дают локальные аномальные замеры. По этой причине многие значения падения и простирания, показанные на геологической карте, представляют собой средние значения по ряду замеров, а данные по мелким складкам и морщинкам были опущены для упрощения картины.

Рисунок 6. Трехмерные схемы, показывающие вариации падения и простирания. Плоскость в A имеет простирание С 45° З и падение 45° ЮЗ; в B — простирание с севера на юг и падение 60° на восток; а плоскость в C имеет простирание С 45° В и падение 30° ЮВ.

Еще одной структурной особенностью сланцев является раскол горных пород по определенным плоскостям, называемым трещинами (кливажем). Они обычно встречаются в виде систем, образованных множеством параллельных трещин. Трещины образовались в результате напряжений и деформаций, действовавших на горные породы в периоды горообразования и вертикальных поднятий. Информацию о природе этих сил можно получить, если тщательно зафиксировать все трещины и нанести их на карту.

На Маунт-Мэнсфилд некоторые заметные элементы рельефа, по-видимому, контролируются трещинами. Большая часть обрыва на Ноуз, обращенного на север, контролируется трещиной с простиранием С. 65° З, а аналогичная поверхность на Лоуэр-Лип контролируется трещиной с простиранием С. 60° З. Вдоль гребня Маунт-Мэнсфилд ряд трещин имеет приблизительно меридиональное простирание. Трещины этой системы в крутых обрывах по обе стороны от гребня Маунт-Мэнсфилд разошлись еще больше из-за тенденции пород сползать вниз по склону под действием силы тяжести. Эти трещины образуют каньоны или узкие проходы, по которым проходят некоторые пешеходные тропы. На хребте Мейпл-Ридж на высоте около 3300 футов тропа пересекает трещину с простиранием С. 50° В, которая выделяется своей четырехфутовой шириной, протяженностью и прямолинейностью разлома. Множество трещин, принадлежащих к этой системе, обнаруживается вдоль Мейпл-Ридж.

ЛЕДНИКОВАЯ ИСТОРИЯ РАЙОНА

Введение

Геологический период, предшествующий нынешнему, называется плейстоценом, или «ледниковым периодом». В это время крупные материковые ледники несколько раз наступали на северную часть Северной Америки. Причина ледникового периода достоверно не известна, и повторится ли геологическая история вновь — предмет предположений. Тем не менее установлено, что эти огромные ледниковые щиты покрывали Новую Англию и что последний ледниковый щит растаял в районе Мэнсфилд около 12 000 лет назад.

Если встать на гребень Маунт-Мэнсфилд и посмотреть на запад в сторону долины Шамплейн, трудно представить, что вся эта долина была полностью заполнена льдом континентального ледника. И тем не менее факты показывают, что ледниковый щит был настолько мощным, что в определенный момент полностью покрыл Маунт-Мэнсфилд.

Свидетельства оледенения

Два типа свидетельств — ледниковая штриховка и эртические валуны — показывают, что Маунт-Мэнсфилд перекрывался континентальным оледенением. Штриховка представляет собой царапины в коренной породе, которые были оставлены острыми краями обломков пород, выступавших из подошвы движущегося ледника. Эти царапины показывают направление, в котором двигался ледник в конкретной точке, а усреднение множества замеров дает точное значение общего направления движения ледникового щита. На Лонг-Трейл между отелем «Маунт-Мэнсфилд» и вершиной Чин на Маунт-Мэнсфилд штриховку можно наблюдать в нескольких местах. Некоторые точки, где производились замеры, указаны на карте стрелками с треугольными наконечниками. Слабые следы штриховки можно увидеть у входа в отель «Маунт-Мэнсфилд», а более заметные — на западной стороне полотна второстепенной дороги, пересекающейся с Толл-Роуд чуть ниже отеля. На рисунке 7 представлена фотография, сделанная у Дрифт-Рок, на которой четко видны следы штриховки.

Среднее простирание штриховки на Маунт-Мэнсфилд составляет примерно С. 50° З. Предполагается, что движение льда происходило практически в меридиональном направлении (север-юг) вниз по долине Шамплейн, которая была углублена эрозионным воздействием льда. Эти факты позволяют предположить, что движение льда над Маунт-Мэнсфилд было краевым и происходило под углом около 45° к оси основного ледникового языка.

Эртические валуны (эрратические валуны) — это валуны, перемещенные и отложенные ледниками. Часто эти валуны обнаруживаются в чужеродных для них условиях. На возвышенных участках Маунт-Мэнсфилд встречается несколько валунов, отличных от слюдисто-альбит-кварцевого сланца, которые попали в свое нынешнее положение путем ледникового переноса. Особый интерес представляет эрратичный валун Дрифт-Рок. Обратившись вновь к рисунку 7, можно заметить, что ледниковая штриховка проходит под большими валунами, что указывает на то, что валуны не находились в своем нынешнем положении в момент образования штриховки. Таким образом, эти валуны получили свое название вполне оправданно, поскольку их следует считать эрратическими, даже если их состав совпадает с окружающими породами. Логически предполагая, можно считать вероятным, что они были вырваны из коренной породы всего в небольшом расстоянии к северо-западу от их нынешнего местоположения, и вполне возможно, что именно эти валуны и оставили следы штриховки.

Другим свидетельством оледенения является наличие цирков — высоких горных басейнов, в которых зарождаются горные ледники. Небольшие горные ледники, вероятно, существовали на Маунт-Мэнсфилд, особенно на восточном склоне горы, где рельеф имеет характерную форму стен и котловин, напоминающих цирки.

Таяние континентального ледника приводит к отложению песка и гравия, собранных и перенесенных ледником. Часть этого материала впрессовывается под движущимся ледником, часть просто оседает в виде чехла и конечных скоплений, а часть переносится потоками талой воды с образованием отложений, в которых пески и гравий в некоторой степени отсортированы по размеру под действием воды.

Рисунок 7. Дрифт-Рок, ледниковые эрратические валуны вдоль Лонг-Трейл на Маунт-Мэнсфилд. Обратите внимание на ледниковую штриховку, идущую от зрителя и уходящую под валуны.

Ледниковые отложения в виде чехла, вероятно, когда-то покрывали большую часть района Маунт-Мэнсфилд, но были удалены с верхних горных склонов в результате эрозии. Такие отложения присутствуют на меньших высотах, но обнаруживаются лишь изредка из-за густой растительности и почвенного покрова. Песчаные и гравийные отложения, образованные постледниковыми потоками, залегают в некоторых из нижних долин, например, вдоль шоссе к северу от Барнс-Кэмп.

К северу от старой дороги и к северо-востоку от кемпинга вдоль одного из главных ручьев на западном склоне Маунт-Мэнсфилд на высоте около 1900 футов залегают мелкозернистые песчаные озерные отложения. Характер этих отложений указывает на то, что они сформировались в водоемах на краю ледникового щита, когда континентальный ледник занимал долину Шамплейн, но не распространялся на гребень Маунт-Мэнсфилд.

ОПИСАНИЕ ОТДЕЛЬНЫХ МЕСТНОСТЕЙ

Спрус-Пик и пруд Стерлинг

Спрус-Пик — это гора на восточной стороне Смагглерс-Нотч. К ней можно подняться по нескольким тропам или на канатной дороге. С вершины открывается великолепный вид на Смагглерс-Нотч и окрестности. Недалеко от вершины вдоль подъездной дороги к канатной дороге обнажается невыветрелый слюдисто-альбит-кварцевый сланец, и на нем хорошо видны складки.

Пруд Стерлинг лежит к северо-востоку от Спрус-Пик в неглубоком понижении вдоль водораздела горы. Это местоположение для пруда является аномальным, поскольку площадь возвышенностей вокруг него настолько мала, что для накопления дождевой и талой воды доступна лишь ограниченная площадь водосбора. Тем не менее отток воды идет практически непрерывно в течение всего лета. Котловина, в которой располагается пруд, вероятно, была выпахана ледником.

В районе пруда Стерлинг имеются залежи талька, которые, вероятно, имели бы промышленное значение, если бы не были столь труднодоступными для разработки. Эти месторождения изучались А. Х. Чидестером из Геологической службы США, и отчет можно получить в правительстве США. Распространение талька, закартированное Чидестером, показано на схеме на рисунке 8.

Тальк имеет состав Mg₃Si₄O₁₀(OH)₂ и представляет собой мягкий чешуйчатый белый минерал. Талькосодержащие породы в этом районе имеют белый, светло-серый или светло-зеленый цвет и обычно неравномерно окрашены в желтовато-бурые тона из-за выветривания железосодержащего минерала, встречающегося вместе с тальком. Из-за своей чрезвычайной мягкости тальк не образует выдающихся обнажений горных пород. Как показано на рисунке, тальк лучше всего наблюдать вдоль берега пруда Стерлинг, к югу от хижины Клуба Зеленых гор, или вдоль тропы к Смагглерс-Нотч возле вершины первого подъема от пруда. Здесь тальк обнажается на тропе в виде низких, округлых, скользких бугров «неопрятно выглядящей» желтовато-бурой породы.

Поскольку под частью пруда залегает тальк, вполне вероятно, что мягкость талька сыграла роль в дифференциальной эрозии котловины континентальным ледником.

Считается, что тальк образовался в результате изменения тела ультраосновной (ультрамафической) магматической породы, для которой характерно низкое содержание кремнезема и высокое содержание магния. Когда-то в период горообразования ультрамафическая магматическая порода внедрилась в уже существовавшие породы из неизвестного источника в земной коре. Считается, что позднее исходные минералы в магматической породе претерпели изменения в тальк и другие минералы под воздействием горячих восходящих растворов, состоящих преимущественно из воды.

Рисунок 8. Схематическая карта, показывающая расположение талькосодержащих пород у пруда Стерлинг.

MAP OF THE STERLING POND AREA

FOREST BOUNDARY

Green Mountain Club cabin

STERLING POND

To Smugglers Notch

EXPLANATION

Talc-bearing rock

Solid areas are positions of exposures

Postulated boundary of talc body beneath pond

Trail

To Spruce Peak

From report by A. H. Chidester

Лонг-Трейл проходит мимо пруда Стерлинг, где Клуб Зеленых гор построил небольшую хижину с видом на пруд. На рисунке 9 представлен живописный вид на Маунт-Мэнсфилд, открывающийся от хижины.

Смагглерс-Нотч

Все горные породы, обнаженные в Смагглерс-Нотч (рисунок 10), представляют собой слюдисто-альбит-кварцевый сланец, местами содержащий гранат. Крупные каменные глыбы в ущелье происходят из утесов, образующих стены ущелья. Медленные процессы выветривания и разрушения в результате замерзания приводят к тому, что крупные плиты породы теряют устойчивость и в конечном итоге откалываются от стен обрывов, устремляясь вниз по склону горы в долину, точно так же, как это произошло с утесом Кинг-Рок в историческое время. В северной части ущелья крупные скопления таких валунов образуют осыпной склон — так называют скопления обломков у подножия обрыва. Беспорядочное нагромождение этих пород сформировало пещеру Смагглерс-Кейв. Более мелкие полости уходят дальше вглубь под «каменную россыпь», туда, где значительно холоднее и куда опустился более тяжелый холодный воздух. Потоки этого воздуха, выходящие у подножия осыпи, заметно прохладны.

Лица контрабандиста (Smuggler’s Face), Слоновья Голова (Elephants Head), Поющая Птица (Singing Bird), а также Охотник и его Собака (Hunter and His Dog) являются капризами природы и продуктом человеческого воображения. Их существование обусловлено хаотичным характером раскола пород на обрывистых стенах по поверхностям трещиноватости.

Происхождение ущелья выяснено не до конца. Крутые стены и уузость ущелья наводят на мысль, что оно не могло быть сформировано за счет речной эрозии двух ручьев, направленной к истоку, или в результате деятельности ледника. Наиболее вероятным представляется его формирование в результате эрозионного воздействия древней реки, которая некогда протекала через этот район. Из-за большой высоты над уровнем моря такое существование реки было возможно только тогда, когда долина Шамплейн была заполнена льдом к западу от Маунт-Мэнсфилд, так что естественный сток воды на запад был заблокирован ледником. Не исключено, что сложились условия, при которых вода, поступающая от тающего ледника, могла стекать на юг только через ущелье. После отступления льда эта дренажная система была заброшена в пользу более низких стоков, и в конечном итоге водосток сместился к озеру Шамплейн на западе. Ущелье было видоизменено под воздействием верховой эрозии современных небольших ручьев. Если не считать формы ущелья, единственным доказательством этой гипотезы является наличие слабослоистого, хорошо отсортированного слоя песка в северной части ущелья на высоте 2050 футов. Такой слой песка характерен для стоячей воды, и его залегание на этой высоте указывает на то, что в прошлом должна была существовать совершенно иная система дренажа.

Рисунок 9. Вершины Чин и Бир-Хед на Маунт-Мэнсфилд, вид от пруда Стерлинг.

Рисунок 10. Вид на Смагглерс-Нотч и Спрус-Пик с горнолыжного склона на Маунт-Мэнсфилд.

Большой Спринг (Big Spring)

На южной стороне дороги через Смагглерс-Нотч на высоте около 1800 футов находится Биг-Спринг — родник, дающий колоссальный объем холодной ключевой воды. Источник воды неизвестен, хотя вполне вероятно, что, как и большинство родников, он питается от подземной дренажной системы. Родник, по-видимому, возникает за счет просачивания воды, образующейся от зимних снегов и осадков на горе Спрус, по системе трещин внутри горы. Никаких погребенных русловых каналов между родником и основанием массивных нависающих скал обнаружить не удалось. Мнение о том, что родник связан с прудом Стерлинг, ничем не обосновано. Маловероятно, что избыток воды может дренироваться из пруда Стерлинг, поскольку в нем и так поддерживается хрупкий баланс между поступлением воды от дождей и снегов и ее оттоком в ручей, текущий на север.

Маунт-Мэнсфилд

Вершина Маунт-Мэнсфилд при взгляде издалека напоминает лицо с преувеличенным расстоянием между носом и верхней губой. Соответственно, эти пики названы с юга на север: Форехед (Лоб), Ноуз (Нос), Аппер-Лип (Верхняя Губа), Лоуэр-Лип (Нижняя Губа), Чин (Подбородок) и Адамс-Эппл (Адамово Яблоко). Все эти точки легко доступны по Лонг-Трейл, а до района Ноуз можно добраться по Толл-Роуд или канатной дороге. Со всех точек вдоль гребня открывается великолепный вид. В ясные дни на западе видны озеро Шамплейн и горы Адирондак в штате Нью-Йорк, а на востоке видна гора Вашингтон в штате Нью-Гэмпшир.

Среди местных структур вдоль гребня встречаются хорошие обнажения слюдисто-альбит-кварцевого сланца с локально обильным магнетитом и гранатом. Породы на Сансет-Ридж, простирающемся на запад от вершины Чин, явно падают под пологими углами на запад.

Вершина Чин имеет высоту 4393 фута, что является наивысшей точкой в Вермонте. Большая часть сланцев в этом районе залегает практически горизонтально или с небольшим падением на запад. Тем не менее повсеместно присутствуют мелкие складки, из-за чего получить среднее значение замеров сложно. На самой вершине значительная часть сланца содержит крупные черные зерна магнетита. На вершину можно подняться по пешеходной тропе Лонг-Трейл вдоль гребня горы от Толл-Роуд, по Лонг-Трейл от Барнс-Кэмп через Тафт-Лодж или с запада по тропе, ведущей на Сансет-Ридж. Великолепный вид на озеро Клаудс и Адамс-Эппл открывается немного севернее вершины Чин.

Рисунок 11. «Метро», образованное в результате расхождения пород по трещине на западном склоне Маунт-Мэнсфилд.

Озеро Клаудс, лежащее к северу от Адамс-Эппл, и пруд Бир, лежащий к северу от горы Бир-Хед, представляют собой небольшие неглубокие водоемы. Небольшие понижения, в которых они располагаются, вероятно, были выпаханы в результате эрозионной деятельности ледника.

Рисунок 12. Пещера Ветров. Маунт-Мэнсфилд, вид с восточного склона вершины Чин. Вдалеке видны отель «Маунт-Мэнсфилд» и вершина Ноуз. Горные породы на переднем плане демонстрируют начальные стадии сползания вниз по склону крупной массы породы по трещине.

Между вершиной Чин и отелем «Маунт-Мэнсфилд» проложено множество интересных троп. Тропы «Сабвей» (Метро) и «Каньон» на западной стороне горы частично повторяют трещины в породе, которые были расширены за счет сползания западного блока вниз по склону. На рисунке 11 показан характер одного из таких проходов. На восточной стороне горы тропа «Клифф» проходит через аналогичную трещину под названием «Уолл-Стрит». Пещера Ветров, к которой ведет тропа чуть севернее Лоуэр-Лип, образовалась вдоль другой меридиональной трещины. Сползший вниз по склону блок наклонился внутрь горы, и зазор сверху заполнился обломками, образовав пещеру. На рисунке 12 показан внешний вид пещеры при взгляде с восточного склона Чин. На этой фотографии видны более мелкие трещины на вершине Чин, которые только начинают расширяться в результате сползания блока вниз по склону. Вполне возможно, что некоторые из этих зияющих трещин уходят корнями в прошлое и частично обязаны своим происхождением ледниковой эрозии.

Валун Дрифт-Рок, расположенный вдоль Лонг-Трейл к югу от Аппер-Лип, уже описывался как эрратический валун, перемещенный ледником. Ледниковую штриховку можно увидеть в коренной породе к северо-западу от валунов. Кристаллы граната очень многочисленны в этих валунах, и здесь можно раздобыть образцы мелких красных гранатов.

До вершины Ноуз легко добраться по тропе от отеля «Маунт-Мэнсфилд». С вершины открывается великолепный вид на юг в сторону Кэмелс-Хамп — одной из выдающихся вершин хребта Зеленых гор. Слюдисто-альбит-кварцевый сланец на вершине Ноуз изобилует мелкими складками и кренуляцией.

К югу от Форехед вдоль Лонг-Трейл скалы разновидности слюдисто-альбит-кварцевого сланца, богатой альбитом, образуют препятствия, которые искусно преодолеваются силами разметки троп Клуба Зеленых гор.

В южной части государственного леса Маунт-Мэнсфилд Лонг-Трейл проходит через перевал Небраска-Нотч в окрестностях Тейлор-Лодж. Этот перевал также сформировался в результате эрозионного воздействия древней реки, протекавшей через гору в этом месте, но уже давно заброшенной.

Скалы в Смагглерс-Нотч, вид на юг с западной стены ущелья.

СНОСКИ

[1]Rocks are classified as being either igneous, sedimentary, or metamorphic. Igneous rocks form by the solidification of molten material; sedimentary rocks form by the accumulation of sediments derived from older rocks; and metamorphic rocks form by recrystallization of older rocks under conditions of high temperatures and pressures.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЛЕС МАУНТ-МЭНСФИЛД

Версия высокого разрешения

Примечания транскриптора

Было молча исправлено несколько опечаток.

Информация об издании печатной версии сохранена: эта электронная книга является общественным достоянием в стране публикации.

Только в текстовых версиях текст в _курсиве_ выделен нижними подчеркиваниями.

back