Geología de los Apalaches

El "Pennsylvania Salient" en los Apalaches, parece haber sido formado por un gran bloque de rocas volcánicas de mafic que se convirtió en una barrera y obligó a las montañas a empujar a su alrededor. Imagen 2012 del satélite Aqua de la NASA.

Sección transversal generalizada de este a oeste a través de la región central del Valle del Hudson. Imagen SGA.

La geología de los Apalaches se remonta a más de 480 millones de años. Las rocas expuestas en las Montañas Apalaches de hoy revelan cinturones alargados de rocas sedimentarias marinas plegadas y con fallas de empuje, rocas volcánicas y astillas del antiguo fondo oceánico, una fuerte evidencia de que estas rocas se deformaron durante la colisión de placas. El nacimiento de los rangos de los Apalaches marca la primera de varias colisiones de placas de construcción de montañas que culminaron en la construcción del supercontinente Pangea con los Apalaches y las montañas vecinas Anti-Atlas (ahora en Marruecos) cerca del centro. Estas cadenas montañosas probablemente alguna vez alcanzaron elevaciones similares a las de los Alpes y las Montañas Rocosas antes de que fueran erosionadas.

Historia geológica

Era Paleozoica

Reconstrucción paleogeográfica que muestra el área de la Cuenca de Apalaches durante el período de Devonian Medio.

Durante la primera parte de la Era Paleozoica, el continente que luego se convertiría en América del Norte se extendía a ambos lados del ecuador. La región de los Apalaches era un margen de placa pasivo, no muy diferente de la actual Provincia de la Llanura Costera Atlántica. Durante este intervalo, la región estuvo periódicamente sumergida bajo mares poco profundos. Gruesas capas de sedimento y roca carbonatada se depositaron en el fondo marino poco profundo cuando la región se sumergió. Cuando los mares retrocedieron, dominaron los depósitos sedimentarios terrestres y la erosión.

Durante el Período Ordovícico Medio (hace aproximadamente 458-470 millones de años), un cambio en los movimientos de las placas preparó el escenario para el primer evento de formación de montañas del Paleozoico (orogenia Tacónica) en América del Norte. El margen pasivo de los Apalaches, una vez tranquilo, cambió a un límite de placa muy activo cuando una placa oceánica vecina, el Iapetus, chocó y comenzó a hundirse debajo del cratón de América del Norte. Con la creación de esta nueva zona de subducción, nacieron los primeros Apalaches.

Los volcanes crecieron a lo largo del margen continental, coincidiendo con el inicio de la subducción. Las fallas de empuje levantaron y deformaron rocas sedimentarias más antiguas depositadas en el margen pasivo. A medida que se elevaban las montañas, la erosión comenzó a desgastarlas. Los arroyos transportaban escombros de rocas pendiente abajo para depositarlos en las tierras bajas cercanas.

Esta fue solo la primera de una serie de colisiones de placas de formación de montañas que contribuyeron a la formación de los Apalaches. La formación de montañas continuó periódicamente a lo largo de los siguientes 250 millones de años (orogenias de Caledonian, Acadian, Ouachita, Hercynian y Alleghanian). Continente tras continente fue empujado y suturado en el cratón de América del Norte a medida que el supercontinente pangeano comenzaba a tomar forma. Las microplacas, pedazos más pequeños de corteza demasiado pequeños para llamarlos continentes, fueron arrastrados uno por uno para soldarlos a la masa en crecimiento.

Hace unos 300 millones de años (período de Pensilvania), África se acercaba al cratón de América del Norte. El cinturón de colisión se extendió a la región de Ozark-Ouachita ya través del área de Marathon Mountains en Texas. Las colisiones continentales elevaron la cadena de los Apalaches-Ouachita a una alta cadena montañosa de la escala del Himalaya actual. La mayor parte de Pangea se completó cerca del final de la Era Paleozoica (Período Pérmico) cuando África (Gondwana) se abrió paso en la aglomeración continental, con las montañas Apalaches-Ouachita cerca del medio.

Era Mesozoica y posteriores

Pangea comenzó a fragmentarse hace unos 220 millones de años, en la Era Mesozoica Temprana (Período Triásico Tardío). Cuando Pangea se dividió, nació un nuevo margen tectónico pasivo, y las fuerzas que crearon las montañas Apalaches, Ouachita y Marathon se calmaron. La meteorización y la erosión prevalecieron, y las montañas comenzaron a desgastarse.

A finales de la Era Mesozoica, las Montañas Apalaches se habían erosionado hasta convertirse en una llanura casi plana. No fue hasta que la región se elevó durante la Era Cenozoica que se formó la topografía distintiva del presente. El levantamiento rejuveneció los arroyos, que rápidamente respondieron cortando el antiguo lecho rocoso. Algunas corrientes fluían a lo largo de capas débiles que definen los pliegues y fallas creadas muchos millones de años antes. Otros arroyos descienden tan rápidamente que atraviesan las resistentes rocas plegadas del núcleo de la montaña, tallando cañones a través de capas de rocas y estructuras geológicas. Las crestas del núcleo de los montes Apalaches representan roca resistente a la erosión que quedó después de que la roca que estaba encima y al lado se erosionara.

Provincias geológicas

Mapa de las provincias geológicas de Appalachian

Los montes Apalaches se extienden por cinco provincias geológicas (como las define el USGS): la cuenca de los Apalaches, las montañas Blue Ridge, la provincia de Piedmont, la provincia de Adirondack y la provincia de Nueva Inglaterra.

La cuenca de los Apalaches

La cuenca de los Apalaches es una cuenca de antepaís que contiene rocas sedimentarias paleozoicas del Cámbrico temprano al Pérmico temprano. De norte a sur, la provincia de la cuenca de los Apalaches cruza Nueva York, Pensilvania, el este de Ohio, Virginia Occidental, el oeste de Maryland, el este de Kentucky, el oeste de Virginia, el este de Tennessee, el noroeste de Georgia y el noreste de Alabama. El extremo norte de la cuenca de los Apalaches se extiende mar adentro hacia los lagos Erie y Ontario hasta la frontera entre Estados Unidos y Canadá. La provincia de la cuenca de los Apalaches cubre un área de aproximadamente 480 000 km² (185 500 millas cuadradas). La provincia tiene 1.075 millas (1.730 km) de largo de noreste a suroeste y entre 20 y 310 millas (30 y 500 km) de ancho de noroeste a sureste.

El flanco noroeste de la cuenca es una amplia homoclina que se hunde suavemente hacia el sureste a partir del arco de Cincinnati. Un terreno complejamente corrido fallado y plegado (Cinturón plegado y corrido de los Apalaches o Cinturón de cabalgamiento del Este), formado al final del Paleozoico por la orogenia Alleghanian, caracteriza el flanco oriental de la cuenca. Las rocas metamórficas e ígneas del Blue Ridge Thrust Belt que limita la parte oriental de la provincia de la cuenca de los Apalaches fueron empujadas hacia el oeste más de 150 millas (240 km) sobre rocas sedimentarias del Paleozoico inferior.

Producción de carbón, petróleo y gas

La cuenca de los Apalaches es una de las regiones productoras de carbón más importantes de los EE. UU. y una de las más grandes del mundo. El carbón bituminoso de la cuenca de los Apalaches se ha extraído durante los últimos tres siglos. Actualmente, el carbón se usa principalmente en el este de los EE. UU. o se exporta para la generación de energía eléctrica, pero una parte es adecuada para usos metalúrgicos. Las capas de carbón económicamente importantes se depositaron principalmente durante la época de Pensilvania en una cuenca de antepaís que se engrosaba hacia el sureste. El carbón y las rocas asociadas forman una cuña clástica que se espesa de norte a sur, desde Pensilvania hasta el sureste de Virginia Occidental y el suroeste de Virginia.

La cuenca de los Apalaches ha tenido una larga historia de producción de petróleo y gas. El descubrimiento de petróleo en 1859 en Drake Well, condado de Venango, Pensilvania, marcó el comienzo de la industria del petróleo y el gas en la cuenca de los Apalaches. El pozo de descubrimiento abrió una tendencia prolífica de campos de petróleo y gas, que producen en depósitos de arenisca del Devónico superior, el Misisipí y Pensilvania que se extienden desde el sur de Nueva York, a través del oeste de Pensilvania, el centro de Virginia Occidental y el este de Ohio, hasta el este de Kentucky.

Una segunda tendencia importante de producción de petróleo y gas en la cuenca de los Apalaches comenzó con el descubrimiento en 1885 de petróleo y gas en los yacimientos de arenisca de Lower Silurian Clinton en el condado de Knox, Ohio. A finales de la década de 1880 y principios de la de 1900, la tendencia se extendía hacia el norte y el sur a lo largo del centro-este de Ohio e incluía varios condados en el oeste de Nueva York donde se descubrió gas en las areniscas del Grupo Medina del Bajo Silúrico. Alrededor de 1900, se descubrieron grandes reservas de petróleo en los yacimientos carbonatados del Silúrico y el Devónico en el centro-este de Kentucky. Importantes descubrimientos de gas de la arenisca Oriskany del Devónico Inferior en el condado de Cambridge, Ohio, en 1924; el condado de Schuyler, Nueva York, en 1930; y el condado de Kanawha, Virginia Occidental, en 1936 abrió una importante tendencia de producción de gas en partes de Nueva York, Pensilvania, Maryland, Ohio, Virginia Occidental, Kentucky y Virginia. Otro auge de la perforación en la cuenca de los Apalaches ocurrió en la década de 1960 en el condado de Morrow, Ohio, donde se descubrió petróleo en la parte superior del Cámbrico de Knox Dolomite.

Apalaches cristalinos

Mapa geológico de los Apalaches Cristalinos del Sur

Las provincias de Blue Ridge, Piedmont, Adirondack y Nueva Inglaterra se conocen colectivamente como los Apalaches cristalinos, porque consisten en rocas ígneas y metamórficas precámbricas y cámbricas.

La provincia de Blue Ridge Thrust Belt subyace en partes de ocho estados, desde el centro de Alabama hasta el sur de Pensilvania. A lo largo de su margen occidental, Blue Ridge se empuja sobre el margen plegado y fallado de la cuenca de los Apalaches, de modo que un amplio segmento de estratos paleozoicos se extiende hacia el este durante decenas de millas, enterrados debajo de estas láminas de empuje cristalinas subhorizontales. En la superficie, Blue Ridge consiste en una región montañosa a montañosa, cuyo componente principal son las montañas Blue Ridge que se extienden desde Georgia hasta Pensilvania. Las rocas superficiales consisten principalmente en un núcleo de rocas ígneas o metamórficas cristalinas de grado moderado a alto que, debido a su resistencia superior a la intemperie y la erosión, comúnmente se elevan por encima de las áreas adyacentes de rocas metamórficas y sedimentarias de bajo grado. La provincia limita al norte y al oeste con los estratos paleozoicos de la provincia de la cuenca de los Apalaches y al sur con rocas sedimentarias del Cretácico y más jóvenes de la llanura costera del golfo. Limita al este con rocas metamórficas y sedimentarias de la provincia de Piamonte.

Las provincias de Adirondack y Nueva Inglaterra incluyen rocas ígneas sedimentarias, metasedimentarias y plutónicas, principalmente de edad Cámbrica y Ordovícica, similares litológicamente a las rocas de las provincias de Blue Ridge y Piedmont al sur. Las montañas Adirondack elevadas y casi circulares consisten en un núcleo de rocas precámbricas antiguas que están rodeadas por rocas sedimentarias del Cámbrico y del Ordovícico volteadas.