ユタ州の地質

左上から時計回りに：デリケートアーチ、ヒックマン自然橋、ケインビルリーフ、モニュメントバレー

アメリカ合衆国西部のユタ州の地質は、先カンブリア時代に原始北アメリカ大陸の縁で形成された岩石を含んでいます。古生代および中生代の大部分は浅海堆積環境がこの地域を覆っていましたが、その後、乾燥地帯、火山活動、そして新生代には盆地と山脈の地形が形成されました。^{[ 1 ]}

地質史、地層学、テクトニクス

コロラド州境に近いユインタ山脈東部とラフトリバー・ダブクリーク山脈には、20億年以上前のユタ州最古の岩石が含まれています。 1965年にレッドクリークの珪岩にルビジウム・ストロンチウム年代測定を行ったところ、 23億年前の年代が示されました。他の地質学者は、アルビオン山脈グリーンクリーク複合体で24億年前の片岩と片麻岩を発見しました。1960年代より前、地質学者はヴィシュヌとファーミントンキャニオンの片麻岩と片岩を始生代と推定していましたが、その後の研究では原生代16億年から15億年前に形成されたことが示されました。17億5千万年前から16億5千万年前にかけて、ユタ州はマザツァル造山運動の影響を受けました。州の大部分の地層には、ティライトを含む新原生代の厚い堆積岩の層が広がっています。 ^{[ 2 ]}

古生代（5億4100万～2億5100万年前）

ユタ州には、多細胞生物が初めて多様化した古生代に堆積した岩石が数多く存在します。基底カンブリア紀の珪岩は厚さ最大4,000フィート（1,200メートル）に達し、先カンブリア時代の岩石と区別が難しい場合があります。浅い海洋環境によって、西に向かって深くなる斑点状の石灰岩とストロマタライト層が形成されました。ワールウィンド層の薄い頁岩とシルト岩は、東部の堆積源に由来すると考えられます。ピオッシュ頁岩には最古のカンブリア紀の化石がいくつか含まれており、その後、ハウス山脈で三葉虫の化石が連続して産出しています。

原北アメリカ大陸ローレンシアのクラトンに位置するユタ州東部にはオルドビス紀の堆積層はないが、西部では前期オルドビス紀の砕屑性石灰岩、中期オルドビス紀の石英砂岩、後期オルドビス紀のドロマイトがよく見られる。地質学者は、潮汐床で形成された石灰岩がその場の小石として再堆積した、前期オルドビス紀の層内石灰岩を発見している。これらの岩石では、腕足動物、三葉虫、棘皮動物の化石がよく見られる。中期オルドビス紀の珪岩は、灰色の石灰岩の斜面の上に、独特のオレンジ、茶色、ピンク色の崖を形成し、北部と西部では黒色のドロマイト崖の下に広がっている。チャートを多く含むドロマイト崖は、最も広範囲に分布するオルドビス紀ユニットであるフィッシュ ヘイブン-イーリー スプリングス ドロマイトで形成される。

シルル紀には、堆積源から遠く離れた炭酸塩岩台地環境において、レイクタウン・ドロマイトと呼ばれる単一の地層単位のみが形成された。明確な化石群集はほとんど存在しない。西部で最も厚いものの、オルドビス紀やシルル紀の岩石とは異なり、東部にもデボン紀の地層が存在する。局所的な造山運動によってスタンズベリー隆起が生じ、先カンブリア代に遡る古い岩石単位が下方侵食され、粗粒の礫岩であるスタンズベリー層が堆積した。トーマス・ダグウェイ山脈のハナウアー層のように、頁岩と石英砂岩はしばしば炭酸塩岩と互層する。

ミシシッピ紀には、オーカー盆地に最大6,000フィート（1,800メートル）の堆積物が堆積しました。海洋堆積は継続的に行われ、チェインマン・マニング・キャニオン頁岩にはウミユリ類の茎、腕足動物、サンゴなど、数多くの化石が途切れることなく記録されています。レッドウォール、リードビル、マディソン、ガーディソン、ジョアナ、ロッジポールの石灰岩には、珪化した腕足動物とサンゴの化石が見られ、北西部のみが広大な石灰岩層を欠いています。

石油、カリ、岩塩の発見後、地質学者たちはパラドックス盆地のパラドックス層のペンシルベニア紀の岩石に大きな注目を集めました。この盆地は、先祖のロッキー山脈の隆起によって生じたアンコパーグル隆起の一部として形成されました。山から剥がれ落ちたアルコースの下には、数千フィートの塩が堆積しました。オーカー盆地には、最大13,000フィートの堆積岩が堆積しました。

これらの岩石は、ペルム紀に形成されたものとは小さな不整合によって隔てられています。これらの岩石は、顕著な横方向の変動、翼の輸送を示唆する交差層状の砂岩、そして後期ペルム紀の岩石の欠如などから、対比が困難な傾向があります。大規模な海進によってカイバブ石灰岩（グランドキャニオンの縁岩）が形成され、ユタ州のパークシティ層群とフォスフォリア層群に代表されます。^{[ 3 ]}

中生代（2億5100万～6600万年前）

中生代初期、三畳紀にユタ州西部で最後の海成堆積物、すなわちセインズ石灰岩が形成されました。その後、この地域は隆起しました。三畳紀初期モエンコピ層は、海が干潟に広がるにつれて形成された薄い石灰岩層を含む泥岩で、ユタ州南部のキャニオンランズを形成しています。東から西にかけて、泥岩は石灰岩へと変化しています。

ナバホ砂岩、ウィンゲート砂岩、カイエンタ砂岩は、コロラド高原を横切るカイエンタ砂岩の斜交層理で区別されます。これは、ウィンゲート砂岩を構成する砂丘堆積物よりも、河川環境に特徴的な傾向があります。ナバホ砂岩は後期三畳紀に形成され始めましたが、ザイオン国立公園の層を含め、主にジュラ紀の層です。他の重要なジュラ紀の単位には、アーチーズ国立公園を包むエントラーダ砂岩、ダイナソー国定公園に保存されている著名な化石があるモリソン層があります。最も厚いジュラ紀の堆積物は、オグデン東のデビルズスライドとメアリーズベールの間にあり、アラピエン頁岩から採掘された石膏やその他の蒸発岩を含みます。西側のセビア造山運動は、砂利やその他の堆積物をモリソン層に流し込みました。この層は完全に大陸起源で、浅い湖、移動する河川、火山灰が記録されています。中期ジュラ紀には浅い海路が形成され、化石を含むカーメル層とツインクリーク層が残されました。

ユタ州は白亜紀に最後に浅い海に覆われ、セビア造山運動による継続的な隆起で浸食が進み、当時の堆積物はジュラ紀の2倍の厚さになっています。ケルビン層と下部インディアノーラ層は、山脈の麓に沿った小川で砂と砂利が継続的に堆積したことを示しており、バロキャニオン層とシーダーマウンテン層（化石が豊富）はどちらも、その下のモリソン層の堆積物に似た氾濫原堆積物を示しています。ワイオミング州境付近では、ダコタ砂岩がアスペン-モウリー頁岩に覆われています。ワサッチ高原では、フェロン砂岩が東への短い海退を示し、重要な天然ガス層となっています。エメリー砂岩とメサバーデ砂岩は同様の海退を示しています（メサバーデ砂岩は白亜紀後期の最後の海退を示しています）。石炭はストレートクリフ層などの単位で形成されました。^{[ 4 ]}

新生代（6600万年前～現在）

新生代には、ララミデ造山運動によりロッキー山脈が隆起した。フレイミング・ゴージ付近では、暁新世のフォート・ユニオン層が白亜紀のエリクソン砂岩を斜めに覆っており、ユインタ山脈の南斜面では、ワサッチ層が白亜紀のメサヴェルデ砂岩を覆っている。ワサッチ礫岩は隆起した地域付近の盆地に堆積した最も粗い岩屑として形成され、東に行くほど堆積物は細かくなり、始新世を通じてユインタ盆地では厚さが最大13,000フィートに達した。大きな湖も重要な役割を果たした。暁新世のフラッグスタッフ湖は、南部ワサッチ山脈に藻類石灰岩を残し、ブライス・キャニオン、シーダー・ブレイクス、リッチフィールドには泥灰岩泥岩が堆積した。始新世のグリーンリバー湖の堆積物はそこまで南には広がっていないが、重要なオイルシェール資源が含まれている。侵食によりユインタ山脈は削られ、デュシェーヌ川層が新生代以前の盆地堆積物を覆った。

漸新世には、ニードル山脈とメアリーズベール、クリスタルピーク、ティンティック、ビンガムの活動が急激に火山活動に移行し、厚い火山灰流凝灰岩が噴出し、溶結したイグニンブライトが生成された。ニードル山脈の火山灰流凝灰岩は最も広く、ユタ州南西部とネバダ州東部にまたがり、13,000平方マイルを覆っている。凝灰岩の大部分は流紋岩であるが、ニードル山脈の凝灰岩には、角閃岩、黒雲母、斜長石斑晶が含まれる。火山活動はファラロンプレートの沈み込みに関連しており、3,500万年前から1,900万年前に発生し、ベイスン・アンド・レンジ地区の地塊断層よりも古いため、凝灰岩は地層の比較に役立っている。ヘンリー山、ラサル山、アバホ山、スリーピークス山など、いくつかの珍しいラコリス貫入岩が形成された。 1900万年前から1600万年前にかけて火山活動は衰退し、その後、玄武岩流、噴石丘、トパーズ・スポール山脈流紋岩が中新世、鮮新世、そして第四紀に堆積しました。この時代から現在に至るまで、ブロック断層運動によってユタ州西部とネバダ州に盆地と山脈の地形が形成されました。

ボンネビル湖は第四紀に形成され、2万平方マイルの面積を覆っています。グレートソルトレイクは湖の最深部の名残で、かつては水深が1,000フィート（300メートル）にも達していました。更新世には山岳地帯に氷河が形成され、テンプルレイク・スタッドとガネットピーク・スタッドでは、完新世に4,000年前に氷河が前進しました。^{[ 5 ]}

地域の特徴

ユタ州は、地質構造と地層の傾向に基づいて、いくつかの明確な地域に分けられています。これらの地域には、コロラド高原、ユインタ山脈、ユインタ盆地、ベイスン・アンド・レンジ地域、中央ユタ断層帯などが含まれます。

中央ユタ断層帯

中央ユタ断層帯はユタ州を南北に横切り、大陸規模のセビア造山運動の残存部分である。この山脈帯は、5000万年から1億6000万年前にファラロン海洋地殻が北アメリカプレートに沈み込むことによって形成された。中央ユタ断層帯は、チャールストン・ネボ断層突出部、エメリー隆起部、ガニソン・パクストン・セグメントを含む、より小さな断層シートセグメントに分けられる。^{[ 6 ]}

この地域は21世紀の石油探査の焦点となっています。2004年には、シグルドの南3kmに位置するコヴナント油田で油井が発見されました。^{[ 7 ]} 2020年現在、この油田では34の生産井から2,700万バレルの石油が生産されており、平均日量3,400バレルとなっています。^{[ 8 ]}

参考文献

1. Hintze, Lehi F. (1974).ユタ州の地質史. ブリガムヤング大学地質学部. OCLC  246237620 .
2. Hintze 1974、10-11ページ。
3. Hintze 1974、12-54ページ。
4. Hintze 1974、56-72ページ。
5. Hintze 1974、77-91ページ。
6. コンステニウス、カート、シェリング、ダニエル、コリスター、ジェームズ (1999). 「ユタ州中央褶曲・衝上断層帯の構造地質学と石油システム」ユタ大学エネルギー・地球科学研究所99 ( 5) – Research Gate経由。
7. Chidsey, T.; DeHamer, JS; Hartwick, Emily E.; Johnson, Keith R.; Schelling, D.; Sprinkel, D.; Strickland, D.; Vrona, J.; Wavrek, D. (2007). 「ユタ州中央断層帯コヴナント油田の石油地質学」UGA Publications (36). S2CID 140614611 . 
8. 「エネルギーニュース：ユタ州中央断層帯のコヴナント油田、15周年を迎える」ユタ州地質調査所2019年12月30日. 2024年3月27日閲覧。