壹、地質概況
美國本土（美國大陸）的地質構造格架以北美地臺為主體，東、西兩側被不同時代的褶皺帶所環繞。美國大陸可基本上劃分為三個大地構造單元：①中部地臺區；②東部阿巴拉契亞造山褶皺區；③西部的科迪勒拉中新生代造山褶皺區，見圖2-1。
1.中部地臺區
美國中部地臺區，位於阿巴拉契亞褶皺造山區和科迪勒拉褶皺造山區之間，是北美地臺的重要組成部分。地臺區東北部的蘇必利爾湖區出露有前寒武紀的結晶基底，巖性主要為片巖、片麻巖、條帶狀磁鐵石英巖、斜長角閃巖等，是北美地臺的中心部位，也是加拿大地盾的南緣組成部分。該地區前寒武紀地層，根據角度不整合、造山運動和花崗巖侵入作用等，可分為太古宙基瓦丁群、奈夫群，元古宙的休倫群和基韋諾群，總厚度約12000米。由蘇必利爾湖區向南、西和東方向，古生代海相沈積地層不整合覆蓋在其上並逐漸加厚，在地臺的西部則發育有中新生代沈積。地貌上，區內的蓋層主要呈遼闊的低地和平原，僅在西南邊緣發生強烈的撓曲，甚至發展成山區。中部地臺地質構造單元的面積約占美國本土面積的近壹半左右（不包括阿拉斯加和夏威夷州）。按地質演化的不同，可進壹步分為中西區和大平原區。
（1）中西區
位於地臺的東半部，面積約150萬平方公裏。區內出露地層主要是古生界，在北緣有前寒武紀結晶基底出露，南端則為中生代地層覆蓋。區內寬厚的褶皺構造（隆起和凹陷構造）主要有：威斯康星穹窿，位於威斯康星州前寒武紀結晶基底向南的延伸部位；辛辛那提穹窿，位於本區東南緣，平行於阿巴拉契亞構造帶，呈北東－南西走向；在這兩個隆起之間為壹坳陷區，但被坎卡基穹窿隔開，形成密執安和伊利諾伊兩個開闊的沈積盆地。這些隆起和凹陷構造在早古生代就已經存在，爾後又繼承發展，對各地發育的沈積地層形成了顯著影響。
圖2-1 美國大地構造架區
區域基底之上的蓋層沈積主要是古生界，總厚度約5000米。中、下寒武統在許多地方缺失；上寒武統主要是砂巖，分布較廣泛，向上為白雲巖，並過渡到下奧陶統廣泛發育的白雲巖沈積，標誌著壹次廣泛的海侵。中奧陶世和誌留紀，有石英砂巖、白雲巖、灰巖、頁巖等沈積。早泥盆世廣泛海退，中泥盆世又發生海侵。在下石炭統和上石炭統之間存在明顯的不整合，故分為兩個系，代表下石炭統的為密西西比系，其下統主要為灰巖，上統以灰巖和砂頁巖為主；代表上石炭統的稱賓夕法尼亞系，為壹套海陸交互相沈積，其內發育有重要的煤系。二疊系的上部逐漸出現紅層，並全區上升為陸地。中新生界在區內不發育，僅在南部的奧紮克高原和瓦希塔山區發生較強烈的構造活動，並伴有酸性、超基性巖漿侵入。第四系冰川曾4次覆蓋全區，冰磧層厚度壹般為3～10米，最厚可達400米。
（2）大平原區
位於地臺的西半部，面積約為180萬平方公裏。本區與西側的落基山脈區，原屬同壹個新生代古海洋，至晚白堊世拉拉米運動，落基山脈區強烈褶皺上升成山，而本區只在西緣受其影響而撓曲擡起，使本區形成壹近南北走向的寬緩坳陷，從而繼晚寒武世至白堊紀的沈積後，又接受了新生代的沈積。區內古生代地層，除缺少賓夕法尼亞系的煤系沈積外，大體與中西區相似。在本區北部，三疊系為海相沈積，夾有紅層和蒸發沈積巖，侏羅系為石灰巖夾頁巖沈積，至上侏羅統轉化為陸相沈積。白堊系為淺海沈積，在全區廣泛分布。晚白堊世伴隨著拉拉米運動的火山活動，在區內發育有火山碎屑沈積巖，並夾有很純的斑脫巖。第三紀陸相沈積巖在區內廣泛發育，第四紀也經受冰川沈積並有黃土形成。
地臺區內的重要礦產有：明尼蘇達、密歇根和威斯康星州元古宙休倫群中的條帶狀鐵礦；產於伊利諾伊盆地及其附近的屬賓夕法尼亞系的煤田和蒙大拿州的侏羅－白堊紀煤田；產於伊利諾伊、依阿華、威斯康星等州寒武系、奧陶系和密西西比系灰巖中的鉛鋅礦；從伊利諾伊到堪薩斯、得克薩斯的廣大地區，有古生代油氣田。
2.阿巴拉契亞褶皺造山區
該區位於美國大陸東部地區，包括阿巴拉契亞褶皺帶和大西洋區兩部分，其面積約占美國本土面積的五分之壹。
（1）阿巴拉契亞褶皺造山帶
從紐約州向南西方向延至亞拉巴馬州，長約1400公裏（據最新資料，阿巴拉契亞造山帶走向延伸超過3000公裏，是全球古生代造山系統的壹部分。古生代全球造山系統包括東北方向的不列顛島、格陵蘭島和斯堪的納維亞半島的加裏東造山帶和西南部的Ouachita造山帶。），東西寬約500公裏，呈北東－南西走向。自寒武紀早期發育成阿巴拉契亞地槽起（按板塊構造觀點，是壹裂谷體系），接受了古生代各時期的沈積，並發育有火山成因塊狀硫化物礦床（VMS）。古生代的塔科尼克、阿卡迪亞運動，使東部沈積巖先後褶皺隆起，並發生不同地塊的碰撞拼貼作用，至古生代末期的阿巴拉契亞運動，使全區再次褶皺並上升為陸地，形成了西側的阿巴拉契亞高原。
阿巴拉契亞褶皺造山區的基底在本區軸部的蘭嶺壹帶出露，為新元古代碎屑巖沈積，並含有酸性和基性熔巖（8億年）。蘭嶺西北壹側（新阿巴拉契亞），即相鄰的古谷嶺區和更西側的高原區，原為壹冒地槽（按板塊構造觀點，冒地槽為壹被動大陸邊緣），接受了古生代各時期的沈積，地層總厚度達萬米，往西向地臺區過渡並逐漸變薄。蘭嶺東南壹側（老阿巴拉契亞），即山麓區，有壹套前寒武至早古生代巖石發育的優地槽型沈積（按板塊構造觀點，優地槽為活動大陸邊緣，包括島外海溝系和山脈海溝系），巖石均變質，並有大量火成巖侵入。再向東南，則為屬於大西洋沿岸區的白堊系不整合覆蓋。
在本區西北的阿巴拉契亞高原區，賓夕法尼亞系含有巨厚的煤系，形成了重要的煤田，其下的古生代地層則含有豐富的油氣。在東南山麓區的變質巖和深成侵入巖中則含有金礦。
（2）大西洋沿岸區
位於阿巴拉契亞褶皺帶的東南，直至大西洋沿岸大陸架的狹長地帶。在地表和大陸架上廣泛分布著未固結的白堊紀和第三紀沈積物。鉆探取得的深部資料表明，其下伏有誌留紀－泥盆紀地層，並在壹些盆地和地塹中有二疊紀至侏羅紀的地層發育。
3.科迪勒拉褶皺造山區
本區位於美國西部，東起落基山脈、西至太平洋沿岸山脈的廣大地區，面積約占美國本土面積的三分之壹。本區古生代開始至白堊紀為壹古海洋，接受了古生代至侏羅紀的海相沈積（但落基山脈區和太平洋沿岸山區的地質演化並不完全壹致）。侏羅紀晚期的內華達運動和晚白堊世的拉拉米運動，先後強烈影響本區，形成了區內不同特點的地質構造單元，即東部的落基山脈區和西部的太平洋沿岸山區，以及位於兩者之間的科羅拉多高原、哥倫比亞高原和盆地山嶺區等。
（1）落基山脈區
落基山脈貫穿北美大陸，在美國境內壹段呈北北西－南南東向延伸。區內最老的地層為太古宙受強烈變質的巖石，並伴有花崗巖侵入。在此基底上發育有前寒武紀中期（13億～18億年）的冒地槽海相沈積，沈積層向西逐漸加厚，整個古生代地層厚度達1.5萬米。下石炭統受安特勒運動影響西部局部上升，使地槽邊界東移，密西西比系假整合在前泥盆系之上。晚侏羅－早白堊世的內華達運動使壹些地段劇烈上升，在其間的盆地中接受了巨厚粗碎屑沈積。晚白堊世的拉拉米運動劇烈影響全區，形成褶皺和壹系列向東逆掩的斷層，同時在壹些坳陷地區接受了第三紀沈積，有些地方還伴有火山活動。
落基山脈區內礦床豐富，蒙大拿州的比尤特銅礦和科羅拉多州的克萊梅克斯鉬礦，都是世界聞名的大礦床。在懷俄明盆地，白堊系儲有豐富的油氣，其上部淡水沈積地層中有大量的油頁巖和白堊紀－早新生代的煙煤和褐煤。
（2）太平洋沿岸山區
又稱太平洋科迪勒拉帶，在地質歷史上發育有壹套優地槽沈積，而且至今仍是壹個活動帶。在本帶東側的加利福尼亞和內華達，發育有前寒武晚期的火山巖。在寒武－奧陶紀，有海相火山巖，含筆石黑色頁巖夾玄武巖、變質火山巖等，分別在帶內不同地段發育。誌留紀發育有礁灰巖。安特勒運動使部分地區（內華達、愛達荷）發生褶皺和斷裂。晚二疊－早三疊世的卡西爾運動，在太平洋沿岸均有顯現，在本區內有廣泛的火山巖分布。晚三疊－侏羅紀主要是火山巖和碎屑巖交替沈積，也有礁灰巖生成。內華達和拉拉米運動在區內反映明顯，有強烈的褶皺和斷裂作用發生，並伴有花崗巖和超基性巖侵入，同時改變了長期以來發育的優地槽面貌，成為不同的高地隆起和沈降帶。早新生代海相沈積和陸相沈積分別在不同地段有所發育，晚新生代喀斯喀特造山運動再次影響本區，並伴有基性火山巖流。第四紀冰川也在區內廣泛分布。
（3）科羅拉多高原、哥倫比亞高原和盆地山嶺區
分布於落基山脈區和太平洋科迪勒拉帶之間，主要受中生代末期和新生代造山運動的影響，在不同斷塊基礎上形成不同的地貌單元。
科羅拉多高原，古生代和中生代地層近水平產出，在邊緣部分有火山物質分布。由於地殼上升和受水系侵蝕作用，區內形成著名的大峽谷景觀。
哥倫比亞高原，廣泛發育第四紀的火山熔巖。
盆地和山嶺區，其形成明顯受北北西－南南東走向的正斷層支配，上升的斷塊發育成斷塊山脈並受到侵蝕；而下陷的地區則成為盆地，並接受了巨厚的新生代沈積。
太平洋科迪勒拉造山帶和科羅拉多高原等構造單元礦產種類豐富。科羅拉多和猶他州有美國最大的鈾礦產地，同時也有釩的重要產地。伴隨中生代和新生代的火山活動和石英二長巖及花崗閃長巖的侵入，在亞利桑那等地形成了成群的斑巖銅礦型礦床，構成了美國重要的銅礦產地。加利福尼亞和俄勒岡的超基性巖帶則賦存有鉻和鎳。加利福尼亞的大量油氣產自新生代地層，而猶他盆地的油氣則來自賓夕法尼亞系、白堊系和始新世地層。
以上是美國本土（下屬48州）的地質和演化概況。除此以外，另兩個與美國本土分離的州——阿拉斯加州和夏威夷州，地質概況簡述如下。
（1）阿拉斯加州
位於北美洲的西北角，屬北美構造體系向西北彎曲的延伸部分。可分三個構造單元區：①北部的北極斜坡盆地屬地臺區，前石炭紀的基底向南傾斜，是區內主要的含油氣盆地。未變質的前寒武紀海相沈積巖在局部出露。區內沈積了厚度可觀的中－新生代海相石灰巖、砂巖和頁巖，從密西西比系至第三系均發現有油氣，其中三疊紀砂巖富含石油和天然氣。②中部從布魯克斯山至阿拉斯加山是古生代至中生代的地槽系，中生代中期褶皺回返後，上覆晚中生代的沈積盆地，局部有第三系沈積。古生代地層多已變質，構造復雜，有中、新生代火山巖噴出和巖漿巖侵入。③阿拉斯加山脈以南為新生代褶皺區，晚中生代海相碎屑巖發育，沿海有庫克灣、阿拉斯加灣和布裏斯托爾灣等新生代盆地發育，其中庫克灣盆地有商業性油田。第三系是重要的含油層。
區內中生代晚期有兩期侵入巖和噴出巖（相當於內華達期和拉拉米期運動），新生代巖漿侵入和火山活動僅在布魯克斯山南側出現，近代火山活動則在阿留申群島存在。區內除油氣資源潛力巨大外，還有豐富的煤、金、銅、鉬、鉛、鋅、銀等礦產。
（2）夏威夷州
由位於太平洋中部的壹些島嶼和礁石組成。它們由多次火山噴發物堆積形成，是沿裂隙噴出的火山熔巖，最初在海底噴發，形成枕狀熔巖，逐漸堆積形成陸地，並在周圍淺海有礁石生成，在地面噴發的則有火山灰和浮石。目前區內仍有壹些火山活動。
二、地質調查工作
美國的地質調查工作系統而全面，有包括與經濟發展密切相關的礦產資源調查工作，與防災減災有關的災害地質調查工作，與能源安全有關的能源地質調查工作，與基礎地質和地質景觀有關的地質填圖調查工作，有與地球科學歷史和地質環境有關的地史與環境科學調查工作，有與探討宇宙演化有關的天體地質調查工作，有研究海洋開發、海洋利用有關的海洋地質調查工作等。其中，美國本土的絕大部分地區都已（初步）完成了不同比例尺的各種地質填圖。
美國的地質調查工作早在1830年前就已開始，早期的地質調查工作由各州調查局進行。1879年，聯邦地質調查局成立後，進行了壹系列地質調查工作，包括制作美國西部的踏勘地質圖等。1894年，聯邦地質調查局出版了第壹幅規範的含有地形和地質說明的地質圖（LivingstonQuadranle），覆蓋馬薩諸塞州的Livingston地區。到1904年，聯邦地質調查局***出版了106幅地質圖。由於缺乏支持和興趣以及填圖成本的上升，1945年，聯邦地質調查局結束了最後壹幅地質圖的填圖。20世紀60年代，聯邦地質調查局計劃開始了1:25萬的全國地質圖的填圖工作。80年代後期到90年代初期，隨著對地質填圖在解決礦產資源、環境、工業廢物處理、地質災害救助等方面重要性認識的提高，1992年美國國會通過了《國家地質填圖法》，正式啟動了新壹輪的地質填圖工作。目前，美國全國的地質填圖工作正通過聯邦地質調查局、州地質調查局和大學部門的合作全面展開。
美國近些年的地質調查工作主要體現在壹系列的地質項目中。
1.地球表面動力學項目
地球表面動力學項目是美國全球變化研究計劃（U.S.GlobalChangeResearchProgram）活動的壹部分，旨在全面系統地了解地球表面作用、生態系統和人類活動的相互關系。項目主要著重記錄、分析和模型化過去和現在環境和涉及環境變化的地質、生物、水文和地球化學過程，並預測未來環境的變化和影響。
美國全球變化研究計劃是應老布什總統倡議於1989年啟動的，並於1990年被立法成法律，即美國國會1990年通過了全球變化研究法（GlobalChange ResearchActof1990），該法要求制定協作的研究計劃（項目）進行跨機構研究，參與的相關聯邦機構包括國際發展局、農業部、商業部海洋大氣管理署、能源部、國防部、衛生部國家健康研究所、國務院、內政部地調局、環境保護署、國家航空航天局、國家科學發展基金會等，深入研究自然和人類活動所產生的全球環境變化的相互作用及它們對人類社會的影響問題。
2.地震災害項目
聯邦地質調查局地震災害項目是聯邦緊急管理局（FederalEmergency ManagementAgency）領導的國家地震災害減輕項目（NationalEarthquake HazardsReductionProgram,NEHRP）的壹部分，地質調查局在NEHRP中的作用是提供地球科學信息和減少地震損失的產品。地震災害項目的使命與任務是：通過了解地震的特點和影響，提供和應用有關地震科學信息和知識，減少地震造成的死傷率和財產損失。同時，通過提供這些信息和知識，預防和減輕這些損失。基本目標是：①改進地震災害鑒別和風險評估方法及其利用；②維持和改善美國綜合的地震監測系統，重點是城市地區的“實時系統”；③提高對地震的了解以及它們的影響和後果。
3.火山災害項目
火山災害項目（VHP）的任務是：通過評估火山災害，監測火山活動，提供警報信息，快速回應火山危機，對火山活動進行研究，以有效和恰當的方式向當局和公眾通報、溝通科學發現，來幫助減輕火山活動的有害影響。簡言之，VHP的任務就是要防止火山災害成為火山災難。總體目標是：促進了解火山過程，降低火山活動的有害影響。工作內容包括：監控正在活動的火山和潛在活動的火山，評估它們的災害，對火山危機作出反應，研究火山活動過程。基本工作集中在5個領域：①火山監控；②火山災害評估；③火山危機應對；④熱帶火山作用過程調查；⑤科學延伸領域和信息傳播。
4.海洋和海岸地質項目
海洋和海岸地質項目的主要任務是：描述海洋和海岸地質系統，了解產生、改變和維持這些系統的基本地質過程，建立了解自然系統的預測模型和人類活動對它們的影響，提供預測未來變化的能力。
在過去幾年中，海洋和海岸項目主要是國家級的重要議題。重點領域是：環境質量和保護，自然災害和公***安全，自然資源，以及為公***利益提供海洋和海岸地質信息和綜合知識。
1）環境質量和保護：了解沈積物和汙染物的侵蝕、搬運和沈積，脆弱環境、海/湖底環境作為生物棲息地和長期環境變化記錄者的重要性。
2）自然災害：更好了解如風暴、地震和滑坡等災害事件發生的頻率和影響範圍，作用在受影響海底和海岸地區的地質過程，以及局部和區域對環境變化的敏感性。
3）自然資源：建立和擴大對海底礦產和石油資源的形成、分布和地質背景的了解，資源開采過程中的地質影響，以及海底礦產產出條件和環境如何幫助在陸上類似環境下發現有意義的經濟礦床。
4）信息和技術：建立和維護多學科的綜合源數據和信息，可容易地為政府政策制定者、研究科學家和公眾所準入和利用，保持必要的科學手段和平臺，以進行科學活動。
5.礦產資源項目
礦產資源項目（MRP）資助以下工作：提供和交流目前關於礦產資源的產地、質量、數量和可得性方面的公正信息。這壹項目是唯壹關註礦產問題的聯邦研究項目，將環境、資源和經濟因素結合在壹起。自1996年以來，礦產資源項目研究的重點作了壹些調整，強調了合作與協作作用、數據庫對決策的可得性、礦產環境研究、工業礦產評估、應用礦床研究、地球化學背景和標準等。目前MRP重點是以下問題：可持續性和社會需求；經濟和公***政策；環境和公***健康；技術和信息傳播。海區砂、礫的研究和調查包含在海洋和海岸地質項目中。
礦產資源項目（MRP)1999～2004規劃的目標是：①了解美國礦產資源的地質背景和成因，確保可持續的礦產供應；②了解礦床形成過程和礦產資源開發對環境整體、生態、公***健康和地質災害的影響；③提供客觀的信息和分析，對國家安全、土地利用、資源政策、環境或公***健康安全決策的領導人服務；④收集、編制、分析和傳播數據資料，及時為顧客服務開發和維持國家和國際數據庫；⑤將礦產資源領域的專長和技術應用到非礦產資源領域和問題中。
美國地質調查局礦產資源項目目前正在進行定量的全球礦產資源評估項目（GMRAP）。該項目是壹個為期8年的國際合作項目，啟動於2002年，主要目的是勾畫出世界上有發現未知礦床潛力的主要陸地區，估算出地表以下1公裏深度範圍內可能的礦產資源數量。其進壹步的目的包括：①基於最新可得的信息，提供壹致的、綜合的有關全球非燃料礦產資源的信息數據和分析成果；與相關國家地質機構合作，在多國區域基礎上，進行評估研究和分析。區域研究組將應用GIS技術，以1:10萬或更小的比例尺編撰和整合各種現有資料圖，包括數據庫、已知礦產的位置、規模、地質類型圖和地質、地球化學、地球物理圖和說明書以及區域礦產勘察歷史信息。②開發和改進進行大區域地質評價的方法，同時開發分析、應用全球評價成果的新模型和新工具，以解決可持續資源開發和環境管理問題。③通過對礦床成因和構造分析，促進了解成礦系統的形成和演化。④通過組織和發起各種專題討論會、貿易、科學和技術交流，促進政府、非政府組織和產業界之間的國際合作。
GMRAP預期的成果包括以下方面：
評估已知的未發現的非燃料礦產資源；
設計新的礦產勘察模型；
規劃可持續的資源開發；
預先分析環境問題；
作出土地利用決策。
在GMRAP項目中，USGS的作用是：①協調全球評估；②推進小組和工作組會議；③把區域研究成果編輯成全球的礦產資源評價圖；④分析相關的區域和全球資源、土地利用和環境問題的評價成果；⑤領導定量評估未發現的非燃料礦床。
國際合作者的作用是：①提供恰當評估比例尺的（1:10萬或更小）、翻譯的地質圖，重點是建立地質解釋的區域壹致性，評估隱伏地質單元內發現未發現礦床的範圍和程度；②協同開發有意義礦床的位置、規模、地質成因類型、產狀等方面的數據庫；③提供關於區域礦產勘察歷史的信息；④審查定量的礦產資源評估產品；⑤幫助分析評估結果。
6.能源資源項目
美國地質調查局能源資源項目的目的是：通過對地質能源資源及其生產利用對環境、經濟、人類健康影響的基礎和應用研究，以環境可接受的方式，解決日益需求的能源問題。其基本工作內容是：
周期性地評估國家和世界能源資源（化石燃料）和它們的地質框架；
評估化石燃料的生產和利用對環境和生態的影響；
對內政部的土地和資源管理局、其他聯邦機構、州地質調查局、能源工業和環境社區提供能源資源信息幫助。
7.滑坡災害項目
任務與目的是：通過了解國內外滑坡的原因和機制，減小土地滑坡災害所造成的長期的損失和傷亡。
國家滑坡災害項目自20世紀70年代開始運作，主要是收集信息，進行研究，應對緊急狀況和災害，形成科學報告。同時，向地質和地質構造工程方面的私人咨詢者和政府規劃與決策部門提供調查報告。
8.國家合作地質填圖
國家合作地質填圖計劃（NCGMP）是根據1992年國會的國家地質填圖法制定的，是美國地質工作的基本項目。國家地質填圖法的立法目的是協調實施聯邦地質調查局、州地質調查局和大學機構所承擔的地質填圖工作。國家合作地質填圖計劃的主要目的是通過地質填圖工作，收集、處理、分析、翻譯和傳播地球科學信息。其由三個主要部分組成，即FEDMAP、STATEMAP、EDMAP。FEDMAP計劃主要是資助聯邦填圖項目，STATEMAP是適當資助州地質調查的計劃，而EDMAP則是適當資助大學地質填圖教學的計劃。
9.天體研究項目
主要任務是：建立和維持行星科學和遙感方面的地質科學和技術專長，以完成以下工作：
科學研究和宇宙天體填圖；
規劃和進行行星探索研究；
開發數據處理和分析、存檔和分類工作。
天體研究項目研究的重點是巖石星體和衛星的地質和地球物理過程，涵蓋地球和整個太陽系，研究範圍包括地質、遙感、監測、天體生物、冰和其他物質。目的是，通過研究了解我們周圍天體的特點、太陽系成因和我們地球本身。