本书是一部关于北美大陆地质构造历史、地质学科学实践以及沿北纬四十度线（主要依循80号州际公路）横跨美国公路旅行的纪实文献。全书由五部分构成：《盆地与山脉》（Basin and Range）、《可疑地体》（In Suspect Terrain）、《从平原升起》（Rising from the Plains）、《拼装加利福尼亚》（Assembling California）与《穿越克拉通》（Crossing the Craton）。作者的报道方法是与代表不同地质学专长和观点的地质学家同行，将公路沿线被炸药炸开的公路堑（roadcuts）作为通往深时（deep time）的门户。通过在露头处敲击岩石、观察地层和构造，作者将具体的野外地质证据与宏大的地球动力学理论结合起来。本书的核心问题是：北美大陆是如何在数十亿年的时间里形成、演化、断裂与拼合的？同时，本书记录了地质学界在二十世纪中后期经历的范式转移——从传统的“地槽”（geosyncline）理论和垂直运动主导的旧地质学，转向以海底扩张和板块构造（plate tectonics）理论为核心的新地质学，并客观呈现了野外地质学家对这一宏大理论的接受、修正与学术争议。
盆地与山脉（Basin and Range）
本部分主要跟随普林斯顿大学地质学家肯尼斯·德菲斯（Kenneth Deffeyes），探讨美国西部盆岭省（Basin and Range Province）的伸展构造，以及板块构造理论如何改变地质解释。
新泽西的起点与三叠纪裂谷 旅程从纽约附近新泽西州的帕利塞兹岩床（Palisades Sill）开始。这道岩墙是三叠纪（约两亿一千万年前）泛大陆分裂、大西洋开始形成时的产物。当时地壳向两侧拉张，形成断块山和裂谷盆地（如纽瓦克盆地）。地幔岩浆上涌，侵入页岩和砂岩层之间，在地下两英里处缓慢冷却，形成了具有粗大斜长石和辉石结晶的辉绿岩（diabase）岩床。随着上覆岩层被侵蚀，岩床出露地表。德菲斯指出，新泽西三叠纪的拉张断块构造，正是今天美国西部盆岭省正在发生的地质事件的缩影。
盆岭省的伸展构造机制 越过落基山脉进入犹他州和内华达州，地形变为由南北走向的山脉和宽阔平坦的盆地交替组成的盆岭省。这里的山脉并非由板块挤压褶皱而成，而是地壳拉张的结果。从内华达州的中新世（约八百万年前）开始，该区域的地壳被东西向拉伸并变薄，雷诺（Reno）和盐湖城（Salt Lake City）之间的距离因此拉开了六十英里。地壳断裂成多个不规则的岩块，断层面以平均六十度的倾角切入地下。这些岩块在塑性的下地壳和地幔上“漂浮”并发生倾斜：翘起的一端成为山脉，下陷的一端成为盆地。山脉不断被侵蚀，碎屑物冲刷进盆地形成冲积扇和湖泊沉积物，增加的重量进一步加剧了岩块的倾斜。 这里的地壳极薄，地幔异常炎热且靠近地表，导致地震波在此区域传播速度极慢。高热流不仅引发了广泛的温泉活动，还通过热液循环将地壳深处的金、银、钨等金属元素带至地表裂隙中沉淀，形成了内华达州丰富的矿床。德菲斯利用这一机制，通过寻找废弃矿渣中的次生富集（supergene enrichments）遗迹，使用氰化物提取法来寻找被早期矿工遗漏的白银。
深时与地层记录 在犹他州的大盐湖（Great Salt Lake），作者观察了正在形成的鲕粒（oolites）——碳酸钙围绕微小岩屑在浅水中层层包裹形成的球状颗粒，这为了解古生代浅海石灰岩的形成提供了现代类比。在斯坦斯伯里山脉（Stansbury Mountains），他们观察了近五亿年前的奥陶纪白云岩角砾岩。在内华达州的卡林峡谷（Carlin Canyon），他们面对一个壮观的角度不整合（angular unconformity）：下部是倾角近乎垂直的密西西比纪（约三亿四千万年前）通卡组（Tonka）红色砾岩，上部是倾斜较缓的宾夕法尼亚纪（约三亿年前）斯特拉森组（Strathearn）石灰岩。这一接触面代表了四千万年的时间缺失。它记录了两次造山运动：第一次挤压使通卡组岩层直立，随后山脉被侵蚀成平地并被海水淹没，沉积了斯特拉森组石灰岩；第二次造山运动（早三叠纪的索诺马碰撞）又将整个岩系抬升并倾斜。 地质学家通过化石群落（fossil assemblages）建立地质年代表。例如，泥盆纪（4.08至3.62亿年前）的划分依赖于杯珊瑚的演化；古生代以寒武纪生命大爆发为起点，以二叠纪末期（2.5亿年前）导致96%海洋物种灭绝的大屠杀为终点。中生代则终结于白垩纪末期（6500万年前），加州大学伯克利分校的阿尔瓦雷斯（Alvarez）父子通过地层中异常的铱元素浓度，提出这是由直径六英里的阿波罗型小行星撞击地球所致。
可疑地体（In Suspect Terrain）
本部分跟随美国地质调查局（USGS）的微体古生物学家安妮塔·哈里斯（Anita Harris），从印第安纳州的冰川地貌向东穿越阿巴拉契亚山脉。哈里斯代表了注重地层学和野外证据的实证派，对板块构造理论被过度简化和滥用（即“微板块”和“外来地体”概念的泛滥）持强烈的怀疑和批判态度。
冰川地貌与中西部 在印第安纳州，80号州际公路穿过威斯康星冰期（Wisconsinan ice sheet）留下的冰川地形。冰川在约一万两千年前消退，留下了由未分选的岩石、沙子和黏土组成的冰碛物（till）。地表布满了冰河终碛（terminal moraines）、蛇形丘（eskers）、冰砾阜（kames）和冰穴湖（kettles）。哈里斯指出，这里的许多漂砾（erratics）——如红色碧玉砾岩、花岗片麻岩和玄武岩——并非本地岩石，而是冰川从数百英里外的加拿大地盾（Canadian Shield）搬运而来的。甚至在印第安纳的冰川漂砾中发现了来自魁北克奥蒂什山脉（Otish Mountains）金伯利岩管（kimberlite pipes）的钻石。
牙形石颜色蚀变指数（Conodont Color Alteration Index） 哈里斯的重大科学贡献在于对牙形石（conodonts）的研究。牙形石是古生代至三叠纪海洋生物留下的微小磷酸钙硬体化石。哈里斯在俄亥俄州立大学研究时发现，牙形石的颜色呈现规律性的地理变化：在印第安纳和俄亥俄州呈淡黄色，在宾夕法尼亚州西部呈棕色，而在阿巴拉契亚山脉东部则变为黑色。她通过实验室加热实验证实，牙形石的颜色变化是受埋藏深度和地热影响的结果。淡黄色代表温度低于50摄氏度；琥珀色到棕色代表60至150摄氏度（这正是石油形成的“石油窗”温度）；黑色和透明则代表更高的变质温度，此时石油已被破坏，只剩下天然气或完全碳化。这一发现为石油工业提供了一种廉价且极其精确的古地温计（geothermometer），用于评估岩层的油气潜力。
特拉华水峡与阿巴拉契亚的建造 在宾夕法尼亚州和新泽西州交界处的特拉华水峡（Delaware Water Gap），河流切穿了基塔廷尼山（Kittatinny Mountain），暴露了阿巴拉契亚山脉的内部结构。哈里斯通过这里的岩层解读了古生代的造山史。 水峡底部的马丁斯堡页岩（Martinsburg slate）形成于奥陶纪。当时北美大陆边缘是一个碳酸盐岩台地，随后台地崩塌下陷形成深海槽，来自东部岛弧（塔科尼造山运动的产物）的泥沙大量涌入，形成了厚达一万两千英尺的黑色泥岩，后经变质成为板岩。 覆盖在板岩之上的是志留纪的肖万冈克砾岩（Shawangunk conglomerate）。这层坚硬的石英岩包含了粗大的卵石和交错层理，是塔科尼山脉（Taconic Mountains）隆起后，由流向西北的辫状河（braided rivers）快速搬运沉积而成的。 再往上是志留纪晚期的布卢姆斯堡红层（Bloomsburg formation）。这里的岩石变为红色的砂岩和粉砂岩，包含泥裂、波痕和河流的截弯取直沉积，表明此时塔科尼山脉已被侵蚀成低矮的丘陵，环境变为广阔的冲积海岸平原，岩石中的铁元素在空气中氧化变红。 阿巴拉契亚山脉经历了三次主要的造山脉冲：奥陶纪的塔科尼造山运动（Taconic Orogeny）、泥盆纪的阿卡迪亚造山运动（Acadian Orogeny）和宾夕法尼亚-二叠纪的阿莱干尼造山运动（Alleghenian Orogeny）。每一次造山运动都将前一次的侵蚀碎屑重新卷入挤压、褶皱和变质作用中。
学界争议：板块构造与阿巴拉契亚的根基 在板块构造理论的解释中，阿巴拉契亚山脉是古大西洋（Iapetus Ocean）闭合、北美大陆与非洲/欧洲大陆发生陆陆碰撞的缝合带（suture）。然而，哈里斯和她的丈夫伦纳德·哈里斯（Leonard Harris）对此提出了基于地层学和地震反射数据的质疑。 早期理论认为，蓝岭山脉（Blue Ridge）和皮埃蒙特（Piedmont）的古老结晶岩是原地不动的（autochthonous），是造山运动的根基。但伦纳德·哈里斯利用Vibroseis震源车收集的深层地震数据显示，布里瓦德断裂带（Brevard Zone）并非垂直的洲际缝合线，而是一个巨大的水平逆冲断层（thrust sheet）的前沿。从魁北克到蓝岭的整个结晶岩带都是无根的（deracinated），它们被推覆了数十甚至上百英里，覆盖在年轻的沉积岩之上。 此外，安妮塔·哈里斯曾根据在宾夕法尼亚州发现的“斯堪的纳维亚型”冷水牙形石，发表论文支持板块碰撞理论，认为这是欧洲板块剥落的碎片。但后来她在内华达州和犹他州的奥陶纪地层中发现，牙形石的形态差异实际上是由海水深度和温度（古生态环境）决定的，而非板块漂移。这一自我纠错使她对那些仅凭化石异常或岩性变化就随意在地图上漂移“微板块”（microplates）和“外来地体”（exotic terranes）的“科幻小说式”地质学保持高度警惕。
从平原升起（Rising from the Plains）
本部分聚焦怀俄明州，跟随出生于怀俄明州孤立牧场的USGS地质学家大卫·洛夫（David Love），探讨落基山脉的隆起、掩埋与折返，以及地质学与环境资源开发之间的张力。
罗林斯隆起与地质柱状图 在怀俄明州的罗林斯（Rawlins），80号州际公路穿过了一个被称为罗林斯隆起（Rawlins Uplift）的失败山脉。这里的地层倾角大于公路坡度，使得驾驶者在短距离内就能穿越长达26亿年的地质时间。底层是26亿年前的太古代粉红色花岗岩；其上是寒武纪的平头砂岩（Flathead sandstone），代表当时北美西海岸的沙滩；接着是密西西比纪的麦迪逊石灰岩（Madison limestone），代表温暖的浅海环境；然后是宾夕法尼亚纪的腾斯利普砂岩（Tensleep sands），代表类似撒哈拉的干旱沙丘；侏罗纪的莫里森组（Morrison formation）包含了恐龙化石和泛滥平原沉积；白垩纪的边疆砂岩（Frontier sandstone）和莫里页岩（Mowry shale）则记录了覆盖北美中部的西部内陆海道，这些富含有机质的黑色页岩和砂岩是落基山脉最重要的石油储层。莫里页岩中还夹杂着膨润土（bentonite），这是一种由火山灰蚀变而成的吸水性极强的黏土，证明在白垩纪海相沉积时，西部有强烈的火山活动。
拉拉米造山运动（Laramide Orogeny） 落基山脉前陆山脉（如风河山脉、大角山脉、拉拉米山脉、尤因塔山脉）的形成机制在板块构造理论中是一个难题。它们距离西海岸的板块边缘俯冲带长达一千英里。在晚白垩世到始新世（约七千万到五千万年前）的拉拉米造山运动中，这些山脉并非像加州那样由外来地体拼贴而成，而是直接从北美稳定的克拉通内部“挤出”（pooched out）。 坚硬的太古代花岗岩基底像电梯一样垂直上升了数万英尺，将覆盖其上的古生代和中生代沉积岩顶起并向两侧推挤。随着山脉的上升，顶部的沉积岩被迅速剥蚀（deroofed），暴露出花岗岩核心，而断裂的沉积岩层则以极陡的角度倾靠在山脉两侧，形成猪背岭（hogbacks）。这些山脉的走向杂乱无章（例如尤因塔山脉和猫头鹰溪山脉呈东西走向，与科迪勒拉山系的主轴垂直），这使得用单一的板块挤压方向来解释它们变得极其困难。
落基山脉的掩埋与折返（Exhumation） 在始新世早期造山运动停止后，怀俄明州经历了剧烈的火山活动（如吸收了黄石早期岩浆的阿布萨罗卡山脉的形成）。从渐新世到中新世的3000万年间，构造活动沉寂。落基山脉被自身侵蚀的碎屑以及来自西部（爱达荷、内华达）巨型火山的巨量风成火山灰所掩埋。到中新世晚期，盆地被填满，只有最高的山峰（如风河山脉的顶峰）像海中孤岛一样露出沉积物表面。这个最高掩埋面被称为亚峰面（subsummit surface）。 在过去的1000万年里，整个落基山脉和科罗拉多高原发生了一次区域性的整体抬升（epeirogeny）。河流的坡度和流速增加，开始像电锯一样向下切割，清除了盆地中多达五万立方英里的沉积物（即落基山脉的折返）。由于河流是在中新世的平坦表面上建立流向的，当它们向下切割遇到被掩埋的坚硬山脉时，它们没有改变河道，而是直接切穿了山脉，形成了诸如风河峡谷（Wind River Canyon）和拉拉米河峡谷等违背现代地形逻辑的“叠置河流”（superposed streams）。 在拉拉米山脉东侧，有一小片被称为“跳板”（gangplank）的中新世奥加拉拉组（Ogallala formation）沉积物保留了下来，它将大平原与落基山脉的花岗岩山顶平缓地连接起来。1865年，格伦维尔·道奇（Grenville Dodge）将军发现了这个地形，它成为了联合太平洋铁路（Union Pacific Railroad）和后来的80号州际公路跨越落基山脉的完美通道。
杰克逊霍尔（Jackson Hole）与大提顿（Tetons） 大提顿山脉是落基山脉中最年轻的山脉。它并非拉拉米造山运动的产物，而是盆岭省伸展构造的最东端表现。大约八百万年前，地壳拉张导致一条长达五十英里的南北向正断层（Teton Fault）形成。断层西侧的岩块向上翘起形成提顿山脉，东侧的岩块向下陷落形成杰克逊霍尔盆地。随着黄石地区的热点（hot spot）抽走地下岩浆，盆地进一步下陷，积累了厚达六千英尺的湖相和河流沉积物。更新世的冰川进一步雕刻了提顿山脉的角峰（horns）和U型谷，并在谷底留下了冰碛湖（如珍妮湖）。
资源与环境的博弈 大卫·洛夫的职业生涯不仅是纯粹的科学研究，还涉及国家资源的勘探。1950年代，他打破了铀矿仅存在于热液矿脉的传统观点，在粉河盆地（Powder River Basin）和气山（Gas Hills）的始新世砂岩中发现了巨大的沉积型铀矿。地下水将上覆渐新世凝灰岩中的铀淋滤出来，在含水层中遇到有机质丰富的还原环境时，铀沉淀形成“卷筒状前锋”（roll fronts）矿床。 在绿河盆地（Green River Basin），始新世的戈休特湖（Lake Gosiute）留下了世界上最大规模的油页岩（oil shale）储量（含有机质干酪根），以及极其丰富的天然碱（trona，碳酸氢钠的来源）。洛夫对吉姆·布里奇（Jim Bridger）燃煤电厂的露天剥离采矿和二氧化硫排放、天然碱精炼厂的氟污染，以及为了开采粉河盆地煤炭而计划的跨流域调水工程提出了强烈的环境警告。他体现了一个地质学家在理解地球财富与保护地球环境之间的深刻矛盾。
拼装加利福尼亚（Assembling California）
本部分跟随加州大学戴维斯分校的构造地质学家埃尔德里奇·穆尔斯（Eldridge Moores），从内华达州边界向西穿越内华达山脉、中央谷地和海岸山脉，直至旧金山。穆尔斯是蛇绿岩（ophiolites）专家，本部分详细阐述了加利福尼亚是如何由太平洋上的岛弧和微大陆拼贴而成的，以及圣安德烈亚斯断层（San Andreas Fault）的运作机制。
蛇绿岩套（Ophiolitic Sequence）与海底扩张 蛇绿岩是理解板块构造和大陆拼合的关键。它并非大陆岩石，而是大洋岩石圈（ocean lithosphere）的完整剖面，在板块碰撞时被推覆（obduction）到大陆边缘。一个标准的蛇绿岩套从下到上包括：
- 橄榄岩（Peridotite/Serpentine）：地幔岩石，富含橄榄石和辉石，遇水蚀变后形成具有蛇皮光泽的蛇纹岩（加州州石）。这是岩石学意义上的莫霍面（Moho）之下的物质。
- 层状辉长岩（Layered Gabbro）和斜长花岗岩（Plagiogranite）：位于洋中脊下方的岩浆房冷却结晶的产物。
- 席状岩墙（Sheeted Dikes）：由辉绿岩（diabase）组成。岩浆在洋中脊裂谷中向上喷发时，在冷岩石边缘迅速冷却形成玻璃质边缘。随着海底不断扩张，新的岩浆不断劈开旧的岩墙，形成垂直的、平行的岩墙群。这是海底扩张的直接记录。
- 枕状熔岩（Pillow Lavas）：岩浆在海底喷出时被海水迅速冷却，形成椭圆形的枕状玄武岩。
- 深海沉积物：如放射虫硅质岩（radiolarian chert）、富铁锰的赭石和远洋石灰岩，覆盖在玄武岩之上。 穆尔斯在塞浦路斯（Cyprus）的特罗多斯地块（Troodos Massif）和希腊马其顿的武里诺斯（Vourinos）复合体中对蛇绿岩进行了开创性研究，证明它们是形成于洋中脊或岛弧后盆地的洋壳碎片。
拼装加利福尼亚：外来地体的对接 在侏罗纪之前，加利福尼亚并不存在，北美大陆的西海岸在犹他州和内华达州一带。加州是由一系列外来地体（exotic terranes）——如日本或新西兰那样的火山岛弧——跨越太平洋漂移并与北美大陆碰撞（docking）而成的。 在80号州际公路穿过内华达山脉西麓的奥本（Auburn）附近，穆尔斯展示了一个被严重挤压变形的席状岩墙露头。这属于斯马特维尔地块（Smartville Block），一个在晚侏罗纪（约1.65亿年前）撞击北美大陆的岛弧。斯马特维尔的撞击不仅使加州的宽度增加了一倍，其碰撞产生的热量和流体循环还促成了内华达山脉“母亲矿脉”（Mother Lode）金矿的形成。 在斯马特维尔之前，早三叠纪时索诺马地体（Sonomia Terrane）已经撞击了北美（形成内华达州的戈尔孔达逆冲断层）。这些碰撞导致了北美西缘原有的沉积岩（如页岩和砂岩）发生强烈的区域变质作用，变成了板岩、千枚岩和石英岩。碰撞还导致俯冲带发生翻转或后退，引发了地壳深部的熔融，形成了巨大的内华达山脉岩基（Sierra Nevada batholith）——在1.3亿年到8000万年前分批侵入的巨量花岗闪长岩（granodiorite）岩浆。
海岸山脉与弗朗西斯肯混杂岩（Franciscan Melange） 中央谷地以西的海岸山脉在地质上被称为弗朗西斯肯混杂岩。当斯马特维尔地体拼合后，新的海沟在更西边形成，法拉隆板块（Farallon Plate）开始向北美板块下方俯冲。弗朗西斯肯混杂岩就是在这个俯冲带海沟中刮削、堆积起来的增生楔（accretionary wedge）。 它是一个极其混乱的岩石混合体，基质是鳞片状的黏土，里面包裹着来自太平洋各处的岩块：大陆边缘的砂岩、深海的放射虫硅质岩、海山的枕状玄武岩、蛇纹岩，以及在俯冲带深处高压低温环境下变质而成的蓝片岩（blue schist）。这种“葡萄干布丁”式的地层完全打破了传统的层序地层学规则。旧金山的许多著名地标，如电报山（Telegraph Hill）的砂岩、金门大桥北墩的放射虫硅质岩和南墩的蛇纹岩，都是弗朗西斯肯混杂岩的组成部分。
圣安德烈亚斯断层与地震 大约2900万年前，法拉隆板块被逐渐消耗殆尽，太平洋板块与北美板块在洛杉矶附近开始接触。这里的板块边界从俯冲带（海沟）转变为转换断层（transform fault）——即圣安德烈亚斯断层系统。太平洋板块以每年约35毫米的速度向西北滑动。 圣安德烈亚斯断层不是一条单一的线，而是一个宽达五十英里的断层家族，包括海沃德断层（Hayward Fault）、卡拉韦拉斯断层（Calaveras Fault）等。断层的运动大多表现为弹性回跳（elastic rebound）：岩石在两侧板块的拖拽下积累应变，当应力超过岩石强度时，断层突然破裂滑动，释放能量引发地震。 1906年的旧金山大地震是一次板块破裂级的大地震，断层最大错动达20英尺。1989年的洛马普列塔（Loma Prieta）地震（7.1级）发生在圣安德烈亚斯断层在圣克鲁斯山脉的一个“限制性弯曲”（restraining bend）处。由于弯曲阻碍了滑动，不仅产生了走滑，还产生了强烈的挤压和垂直隆起。地震波在旧金山湾区的填海造地（landfill）和松散沉积物上发生了严重的液化（liquefaction）和震动放大效应，导致马里纳区（Marina district）的建筑倒塌和奥克兰尼米兹高速公路（Nimitz Freeway）双层桥面的垮塌。
圣安德烈亚斯差异（San Andreas Discrepancy） 太平洋板块相对于北美板块的实际运动速度大于圣安德烈亚斯断层的滑动速度。这种速度差异部分由断层带上的挤压褶皱（如洛杉矶盆地的盲逆冲断层）吸收，但很大一部分是由内陆的盆岭省（Basin and Range）的伸展运动提供的。盆岭省的拉张使得北美大陆向西扩展，弥补了板块运动的速度差。
穿越克拉通（Crossing the Craton）
本部分跟随堪萨斯大学的同位素地球化学家和年代学家兰迪·范·施穆斯（Randy Van Schmus），探讨北美大陆核心——稳定克拉通（Stable Interior Craton）——在寒武纪之前（前寒武纪，占据了地球历史的88%）的形成过程。由于中西部（如爱荷华、内布拉斯加、伊利诺伊）的前寒武纪基底被厚厚的显生宙沉积物覆盖，地质学家必须依赖地球物理数据（重力和磁异常图）、深井岩心以及在科罗拉多州出露的基底岩石来还原深时历史。
放射性同位素测年与锆石 前寒武纪岩石缺乏可用于地层对比的标准化石，因此年代学依赖于放射性同位素测年。范·施穆斯使用的核心工具是铀/铅（U/Pb）测年法，主要针对锆石（zircon）晶体。锆石在岩浆冷却时形成，化学性质极其稳定，能够经受住后期的高级变质作用而不重结晶。通过质谱仪分析锆石中铀衰变为铅的比例，可以精确测定岩石的结晶年龄。此外，钐/钕（Sm/Nd）同位素系统被用作示踪剂，用来确定大陆地壳物质是从地幔中分离出来的初始时间（地壳居留时间）。
北美克拉通的拼合（18.5亿至17亿年前） 在太古代（Archean，25亿年前结束），地球的热流远高于现在，可能存在微板块构造或大量的热点活动，形成了许多小型的微大陆（如怀俄明、苏必利尔、奴隶等克拉通）。 大约25亿年前的太古代-元古代过渡期，地球环境发生了不可逆的根本性变化：光合细菌大量繁殖释放氧气，导致海洋中溶解的铁氧化沉淀，形成了全球性的条带状铁建造（banded-iron formations）；同时，现代意义上的板块构造开始运作。 大约18.5亿年前，怀俄明、苏必利尔等太古代微大陆发生碰撞，缝合形成了加拿大地盾（Canadian Shield）的核心。怀俄明克拉通的南部边缘形成了一条笔直的剪切带——夏延带（Cheyenne Belt），它穿过怀俄明州东南部。 在18亿到17亿年前，一系列火山岛弧（类似于今天的印度尼西亚或马里亚纳群岛）从南部海域漂移过来，陆续停靠并拼贴到夏延带以南的北美大陆边缘。这些增生的岛弧地体构成了今天科罗拉多州、内布拉斯加州和堪萨斯州的前寒武纪基底。范·施穆斯在科罗拉多州阿肯色河峡谷（Arkansas River gorge）观察到的高度变质的片麻岩和混合岩，就是这些岛弧碰撞时的产物。
1450兆年无造山岩体（Anorogenic Plutons） 大约在14.5亿年前，北美大陆发生了一次极其神秘的地质事件。从加利福尼亚到拉布拉多，一条长达数千公里的带上，地壳下部发生部分熔融，巨大的花岗岩岩基（如科罗拉多州的派克斯峰 Pikes Peak 花岗岩、怀俄明州的谢尔曼花岗岩）侵入地壳。与通常在板块碰撞边缘形成的岩基（如内华达山脉岩基）不同，这些1450兆年的岩体侵入时并没有伴随造山运动（anorogenic）。其成因至今未有定论，可能是由于超大陆的拉张减薄导致地幔热量上升，或者是由于大陆内部热量积累无法散发而导致的地壳熔融。由于这些花岗岩富含磁铁矿，它们在美国复合磁异常图上呈现为一连串显眼的红色靶心。
中大陆裂谷（Midcontinent Rift） 在重力异常图和磁异常图上，美国中西部地下最显著的特征是中大陆裂谷。大约在11.08亿年前，可能由于地幔柱（热点）的顶托，北美克拉通开始撕裂。裂谷从堪萨斯州向北延伸至苏必利尔湖，然后向东南折向密歇根州，宽达三十英里。 裂谷中喷发了巨量的溢流玄武岩（flood basalts），形成了强烈的重力高异常。如果裂谷继续扩张，北美大陆将被一分为二，形成一个新的大洋。然而，在活跃了大约2200万年后（10.86亿年前），裂谷突然停止了扩张。 裂谷的流产被认为是由于格伦维尔造山运动（Grenville Orogeny）的挤压作用。大约在10.5亿年前，非洲和南美洲的克拉通与北美大陆的东部和南部边缘发生碰撞，形成了超大陆罗迪尼亚（Rodinia），并隆起了早期的阿巴拉契亚山脉。强大的侧向挤压力不仅阻止了中大陆裂谷的扩张，还将裂谷中央的玄武岩地堑向上挤压成了地垒（horst）。此后，北美中西部基底进入了长达五亿年的沉寂期，直到显生宙的浅海开始在上面沉积石灰岩和页岩。