Table of Contents
Долина реки Миссисипи является одним из самых геологически и культурно значимых регионов в Северной Америке. Протянувшись от верховьев реки & #8217 в Миннесоте до Мексиканского залива, этот обширный коридор лежит в основе толстых последовательностей осадочных пород, которые непосредственно сформировали, где люди живут, как они путешествуют и какие отрасли процветают. Известняк долины & #8217, песчаник, сланцевые и аллювиальные месторождения влияли на модели поселений в течение тысяч лет и продолжают поставлять сырье, которое строит города, поддерживает сельское хозяйство и стимулирует региональную экономику.
Геологический фонд долины реки Миссисипи
Долина реки Миссисипи занимает структурную низменность, известную как Миссисипи Эмбаймент, широкое желоб, заполненный осадочными слоями, которые накапливались в течение сотен миллионов лет.В меловой и третичный периоды мелководные моря неоднократно продвигались и отступали через этот регион, откладывая слои морских осадков, которые позже литифицировались в известняк, мел, песчаник и сланец. Эти породные образования обнажаются вдоль окраин долины & # 8217;s и в блефах, которые окружают современную пойму, в то время как дно долины само по себе усеяно более молодыми аллювиальными осадками, сбитыми рекой и ее притоками во время плейстоцена и голоцена эпох.
Одной из наиболее отличительных осадочных особенностей региона является толстое одеяло лёссов, которое замывает возвышенности по обе стороны реки. Ветровой ил, отложенный в ледниковые периоды, создал глубокие, плодородные почвы, которые веками поддерживали интенсивное сельское хозяйство. Под этим лёссовым покровом долина варьирует от региона к региону. В верховьях долины преобладают палеозойские известняки и песчаники, в нижней долине более распространены меловые мели и третичные пески и глины. Это геологическое разнообразие обеспечило широкий спектр минеральных ресурсов, которые поселенцы и промышленность использовали с самых ранних дней европейской колонизации.
Ключевые осадочные типы горных пород и их распределение
Известняк — самая экономически важная осадочная порода в долине реки Миссисипи. Основные месторождения встречаются на плато Озарк, внутренних низменностях Кентукки и Теннесси, а вдоль речных блефов в Иллинойсе, Миссури и Арканзасе. Эти известняки обычно содержат высокое содержание карбоната кальция и широко используются в производстве цемента, дорожном строительстве и сельскохозяйственной извести. Формирование Ст. Женевьева и известняк Сент-Луис — два известных блока, которые добывались на протяжении поколений.
Также широко распространены песчаниковые образования, особенно в верхней долине и на полях залива. Песчаник Святого Петра, например, представляет собой чистый кварцевый ареит, добываемый для стеклоделия, литейного песка и гидроразрывных проппантов. В нижней долине группа Уилкокса и другие третичные песчаники обеспечивают качественный строительный агрегат и размерный камень. Сланец, хотя и менее заметен в качестве строительного материала, не менее важен. Сланец Новый Олбани и другие черные сланцы в бассейне Иллинойса были целями для добычи природного газа, а богатые глиной сланцы обжигаются для производства кирпичей, плиток и легкого агрегата.
Как осадочные породы сформировали модели поселений
Связь между осадочной геологией и человеческим поселением в долине реки Миссисипи глубоко переплетается.Продление почв, полученных из осадочных пород и аллювиальных отложений, было единственным важнейшим фактором, привлекавшим ранних жителей.Перехваченные лесом террасы вдоль реки в сочетании с богатыми аллювиальными почвами поймы создали одни из самых продуктивных сельскохозяйственных угодий в Северной Америке.Коренные американские культуры, в том числе народы Миссисипи, построившие великий город Кахокия близ современного Сент-Луиса, установили обширные системы земледелия на основе кукурузы, бобов и сквоша, а их поселения сгруппировались именно в тех районах, где осадочные почвы были глубочайшими и наиболее плодородными.
Европейские поселенцы следовали той же схеме. Широкие, плоские низменности долины реки Миссисипи быстро требовались для хлопка, табака, а позже сои и риса.Города и города росли в стратегических точках вдоль реки, где осадочные блефы обеспечивали высокую землю над поймой, например, в Мемфисе, Виксбурге и Натчезе.Эти блефы, составленные из плейстоценового лёсса и третичных песчаников, предлагали стабильные основания для зданий, защиту от сезонных наводнений и командные виды реки для обороны и торговли.
Транспортные маршруты и природные гавани
Осадочные горные образования также определяли расположение транспортных путей.Сама река Миссисипи протекает через долину, которая была вырезана в относительно мягкие осадочные пласты, создавая естественную магистраль для торговли и путешествий.Подводные пути, такие как реки Огайо, Миссури и Арканзас, шли аналогичными курсами, прорезая известняковые и сланцевые долины, обеспечивавшие доступ к внутренней части.Во многих случаях те же устойчивые слои песчаника, которые образовывали водопады и пороги, создавали также естественные гавани, где товары могли быть перенесены с речных лодок на сухопутные маршруты.
Строительство железных дорог и автомагистралей в девятнадцатом и двадцатом веках еще больше использовало осадочный ландшафт. Известняковые и песчаниковые карьера вдоль реки обеспечивали балласт для железнодорожных коек и измельченный камень для дорожных баз. Плоские, заполненные осадками долины предлагали легкие оценки для железнодорожных линий, в то время как блефы требовали разрезов и туннелей, которые часто обнажали ценные скальные образования, которые можно было добывать и продавать. Сегодня межштатные 55 и другие крупные автомагистрали следуют коридорам, первоначально установленным тропами коренных американцев и ранними дорогами, все из которых были продиктованы геологией долины.
Городское развитие и строительный камень
По мере роста городов осадочные породы долины реки Миссисипи поставляли материалы, используемые для их строительства. Известняк из карьеров в Миссури и Иллинойсе отправлялся вниз по реке для строительства церквей, зданий суда и коммерческих зданий в Сент-Луисе, Мемфисе и Новом Орлеане. Песчаник из долины реки Огайо использовался для фундаментов, подпорных стен и декоративных фасадов. Широкое распространение кирпичной глины из аллювиальных и лакустриновых сланцевых месторождений сделало кирпич доминирующим строительным материалом в городах по всему региону, придав многим городам реки Миссисипи их характерный архитектурный характер.
Даже расположение городских кварталов отражает осадочный субстрат. В Мемфисе, например, знаменитое месторасположение города & #8217 на блефе снабжало хорошо дренированные участки для больших домов и коммерческих районов, в то время как низменные районы на аллювиальных почвах были разработаны позже, поскольку технология дренажа улучшилась. Аналогично, в Виксбурге глубокие почвы лесса требовали тщательного проектирования для фундаментов и уличного строительства, а исторический район города & #8217 сидит на хребте, покрытом песчаником, который предлагал твердую почву над окружающими богатыми глиной низменностями.
Промышленное использование осадочных пород в современную эпоху
Сегодня осадочные породы долины реки Миссисипи являются основой многомиллиардной добывающей и обрабатывающей экономики.Регион производит больше измельченного камня, песка и гравия, чем почти любой другой район в Соединенных Штатах, и эти материалы необходимы для инфраструктурных проектов, начиная от шоссе и мостов до аэропортов и дамб.
Известняк и производство цемента
Известняк является единственным наиболее ценным минеральным товаром, производимым в долине реки Миссисипи. Толстые, высокочистые известняковые месторождения региона & #8217 добываются в крупных операциях в Миссури, Иллинойсе, Кентукки, Теннесси и Арканзасе. Эти карьеры поставляют агрегат для бетона и асфальта, сельскохозяйственную известь для коррекции рН почвы и камень для контроля риппа и эрозии. Цементная промышленность особенно сосредоточена в этом регионе, потому что те же известняковые образования, которые дают высококальциевые камни, также содержат перемежающиеся сланца и глины, которые обеспечивают кремнезем и глинозем, необходимые для цементного клинкера.
Крупные цементные заводы работают вдоль реки от Фестуса, Миссури, до Луисвилля, Кентукки и на юг в Теннесси и Миссисипи. Эти объекты производят миллионы тонн портландцемента каждый год, большая часть которого отправляется баржей на строительные рынки через Средний Запад и побережье Мексиканского залива. Близость известняковых карьеров к речному транспорту является критическим экономическим преимуществом, поскольку водный транспорт намного более экономически эффективен, чем железнодорожный или грузовой для перемещения тяжелых сыпучих материалов.
Песчаник, песок и гравий для строительства
Не менее важны песчаник и песчаные отложения. Песчаник Святого Петра, который вырастает в верхней долине реки Миссисипи, является одним из самых чистых кварцевых песчаников в мире. Он добывается для использования в производстве стекла, где важно высокое содержание кремнезема, и для гидравлического разрыва пласта, где круглые, хорошо отсортированные зерна служат пропантом для удержания открытых трещин в нефтяных и газовых скважинах. В нижней долине толстые последовательности третичных песчаников и аллювиальных песков обеспечивают агрегат для бетона и асфальта, а также фильтрующий песок для водоочистных сооружений.
Гравий и песок из реки Миссисипи и ее притоков также широко вырубаются и обрабатываются. Эти аллювиальные отложения, постоянно пополняемые потоком реки & #8217;s, снабжают строительную отрасль высококачественным материалом для готового бетона, дорожной базы и заполнения. Дноуглубительная промышленность вдоль нижней реки Миссисипи является одной из крупнейших в мире, а песок и гравий, которые она производит, необходимы для поддержания систем леви и навигационных каналов, которые защищают сообщества и позволяют торговлю.
Сланец для кирпича, плитки и легкого агрегата
Сланец менее заметен, чем известняк или песчаник, но не менее незаменим. Богатые глиной сланцы долины реки Миссисипи обжигаются для производства кирпича, черепицы и дренажных труб. Крупные кирпичные заводы в Миссури, Иллинойсе и Теннесси используют сланец местного производства для производства миллионов кирпичей каждый год. Те же сланцы также обрабатываются в легкий агрегат, который используется в бетонном блоке и структурном легком бетоне, уменьшая мертвую нагрузку зданий и мостов.
В последние годы некоторые из черных сланцев региона’ привлекли внимание как источники редкоземельных элементов и других критических минералов.Хотя коммерческая добыча пока не получила широкого распространения, продолжающиеся исследования Геологической службы США и партнеров по университету показывают, что некоторые сланцевые образования в бассейне Иллинойса содержат повышенные концентрации металлов, таких как молибден, ванадий и никель, потенциально открывая новые границы для добычи в долине.
Экономическое воздействие и развитие промышленности
Согласно Геологической службе США, штаты, граничащие с рекой Миссисипи, ежегодно производят более 8 миллиардов долларов щебня, песка, гравия и цемента. Эти материалы являются физическими строительными блоками инфраструктуры страны и 8217; и рабочие места, которые они поддерживают карьерное дело, переработку, транспортировку и использование, непосредственно нанимают десятки тысяч людей в регионе.
Карьерные и горные работы часто расположены в сельских районах, где экономические альтернативы ограничены.В округах вдоль реки в Миссури, Иллинойсе, Кентукки и Арканзасе известняковые и песчаниковые карьера являются одними из крупнейших частных работодателей. Они обеспечивают стабильные, хорошо оплачиваемые рабочие места, которые поддерживают местные семьи и генерируют налоговые поступления для школ, дорог и государственных услуг. Наличие карьера также может стимулировать вспомогательные предприятия, такие как автотранспортные компании, дилеры оборудования и магазины обслуживания, создавая мультипликативный эффект, который укрепляет всю местную экономику.
Инфраструктура и построенная среда
Помимо непосредственного использования, продукты добычи осадочных пород имеют важное значение для строительства и поддержания инфраструктуры региона’s. Система леви, которая защищает миллионы людей от наводнений вдоль реки Миссисипи, построена в основном из земли местного происхождения и измельченного камня. Межгосударственные автомагистрали, которые пересекают долину, построены на измельченных известняковых и песчаных фундаментах. Мосты, которые охватывают реку, закреплены в песчаниках и известняковых примыках.
В городских районах спрос на строительные материалы тесно связан с ростом населения и экономическими циклами. По мере того, как такие города, как Мемфис, Сент-Луис и Батон-Руж, продолжают расширяться, соответственно растет потребность в бетоне, асфальте и кирпиче. Это создает устойчивый рынок для продуктов каменоломен региона и обеспечивает, чтобы осадочная каменная промышленность оставалась основополагающим элементом региональной экономики.
Воздействие на окружающую среду и управление ресурсами
Добыча и переработка осадочных пород, хотя и экономически жизненно важные, также налагают экологические издержки. Карьерные работы и добыча полезных ископаемых нарушают поверхность земли, изменяют структуру дренажа и могут генерировать пыль, шум и вибрации, которые влияют на близлежащие сообщества. В долине реки Миссисипи, где многие карьеры расположены в пределах поймы или рядом с чувствительными водными средами обитания, эти воздействия требуют тщательного управления, чтобы избежать долгосрочного экологического ущерба.
Нарушение среды обитания и качество воды
В карстовых районах, подстилаемых известняком, карьера могут нарушать работу систем подземных вод и влиять на источники и скважины. Сток из карьерных операций может переносить осадки и загрязняющие вещества в ручьи и реки, ухудшая качество воды для пользователей нисходящего потока. Сама река Миссисипи получает осадочные и химические нагрузки от горных работ вдоль своих притоков, и хотя федеральные и государственные правила требуют разрешений и лучших методов управления, обеспечение соблюдения и соблюдение остаются проблемами в некоторых районах.
Дрежирование песка и гравия в главном канале реки Миссисипи также имеет экологические последствия. Дередаж может повторно приостанавливать мелкие отложения, выделять питательные вещества и загрязняющие вещества и нарушать среду обитания нереста рыбы. Однако, поскольку река естественным образом переносит большие объемы осадка из верхнего течения, тщательно управляемые дноуглубительные работы могут проводиться с относительно ограниченным экологическим воздействием, если операции проводятся вовремя и расположены во избежание чувствительных периодов и районов.
Устойчивая практика и рекультивация
В ответ на эти вызовы горнодобывающая и карьерная отрасли в долине реки Миссисипи приняли ряд устойчивых практик. Планы мелиорации теперь необходимы в рамках процесса выдачи разрешений на новые карьеры, и многие операторы выходят за рамки правовых требований по восстановлению добытых земель для продуктивного использования. Восстановленные известняковые карьеры были преобразованы в озера, заповедники дикой природы и даже жилые объекты. Песчаник и сланцевые ямы могут быть реградированы, покрыты верхним покровом и засеяны местной растительностью, создавая среду обитания, которая может поддерживать большее биоразнообразие, чем первоначальные сельскохозяйственные поля, которые они заменили.
Управление водными ресурсами является еще одной областью прогресса. Многие карьеры в настоящее время используют системы замкнутого цикла, которые перерабатывают воду, снижая спрос на местные водоносные горизонты и сводя к минимуму сброс в поверхностные воды. Вегетативные буферы между границами карьера и потоками помогают фильтровать стоки и уменьшать эрозию. Передовые технологии борьбы с пылью, такие как системы затухания и крытые конвейеры, значительно снижают воздействие на качество воздуха в общинах, расположенных вблизи горных работ.
Роль регулирования и вовлечения сообщества
Государственные и федеральные агентства, включая Инженерный корпус армии США, Агентство по охране окружающей среды и государственные департаменты природных ресурсов, контролируют деятельность по добыче и добыче полезных ископаемых в долине реки Миссисипи. Закон о чистой воде, Закон о национальной экологической политике и законы о добыче полезных ископаемых на уровне штатов применяются, и операторы должны получать разрешения, в которых указывается, как они будут управлять водными, воздушными и земельными ресурсами. Периоды общественного обсуждения и оценки воздействия на окружающую среду предоставляют возможности для участия сообщества, и многие компании теперь поддерживают постоянный диалог с соседями через консультативные комитеты и открытые дома.
Промышленные ассоциации, такие как Национальная ассоциация камней, песка и ламп; Ассоциация графа и Ассоциация цемента Портленда, разработали основы устойчивости, которые побуждают членов принимать передовые методы и сообщать о своих экологических показателях. Эти добровольные инициативы в сочетании с нормативными требованиями привели к постоянному улучшению экологического управления добычей осадочных пород по всей долине.
Оригинальное название: The Enduring Legacy of Sedimentary Rocks
Долина реки Миссисипи является живым свидетельством силы осадочных процессов, формирующих как естественный мир, так и человеческую цивилизацию. От плодородных лессовых почв, поддерживающих сельское хозяйство, до известняка и песчаника, которые строят наши города, осадочные породы этого региона обеспечивают физическую основу для экономической деятельности и жизни сообщества. Понимание геологической истории долины необходимо для любого, кто стремится оценить силы, которые сформировали американский ландшафт и продолжают влиять на то, где мы живем, как мы строим и что мы ценим.
По мере того, как регион сталкивается с новыми вызовами, связанными с изменением климата, ростом населения и истощением ресурсов, ответственное управление его осадочными ресурсами становится все более важным. Уравновешивая экономические потребности с охраной окружающей среды и благосостоянием сообщества, долина реки Миссисипи может продолжать извлекать выгоду из своих геологических богатств, сохраняя при этом природные системы, которые их поддерживают. История осадочных пород в этой долине далека от завершения; она пишется каждый день в карьерах, фабриках, полях и городах, которые выстилают большую реку.