S E P  9 9 5  j
s > > 
Approved or public eleases- 
 
The contents of this report are not to be used for advertising, 
publication, or promotional purposes. Citation of trade names 
does not constitute an  official endorsement or approval of th e us e 
of such commercial products.  
Prepared by   Roger T. Saucier 
U.S. Army  Corps of  Engineers 
Waterways Exper iment Station 
3909 Halls Ferry Road 
Prepared  fo r  T he President 
Mississippi  iver Commission 
Vicksburg, MS  39181-0080 
 
 
 
 
 
Definitions
Holocene meander belts and distributaries
 
Deltaic and Chenier Plain Segments  9  
Uplands, distributary ridges, nd cheniers  9  
Interdistributary lowlands and basins
Continental Glaciations  6  
Glacial response model
Effects of sea level change  6  
Reconstructing sea level history
Tectonics and Diapirism
 
-Landfonns and Geomorphic Processes  9  
Erosional Landscapes
Stream entrenchment
 
Upland graveliferous deposits
Lacustrine Environments  2 9  
Prodelta deposits
Pimple mounds 6 2  
 
Pleistocene Terrace Complexes
Interdistributary  04  
 
 
 
"Eowisconsin" Stage Events nd Deposits  3  
Background  2 2 3  
 
Late Wisconsin Stage Valley Entrenchment
 
 
 
Mississippi River Meander Belts
Stage  2 6 6  
White/Black River Lowland
R ed River Meander Belts
 
Lafourche  2 82  
 
L a n d doming an d inking  9 5  
Landsliding and bank caving  9 6  
Faults nd lineaments  9 8 
Faulting and Regional Fracturing  01  
Mississippi Valley area
Groundwater Occurrence  06  
Mass Movements  09  
Landsliding  12  
 
 
 
References  3 4  
Appendix B :  Index
plain, nd th e total distribution of Quaternary deposits in  
th e Lower Mississippi Valley portion of th e Gulf Coasta l 
Plain
from Weinstein et al . 1979)  17 
Figure 3 .  Standard geologic column applicable to the Lower 
Mississippi Valley area  3 3  
Figure 4.  Geologic column fo r the Quaternary period showing  
conceptual stages nd a generalized sea level curve 
indicating eustatic cycles (modified from Beard, Sangree, 
and Smith 1982)
40  
Figure 5 .  History of post-Illinoian sea level variations in the Gulf 
C o a s t area (dashed lines indicate interpretations by the 
author) (adapted from Revelle 1983, Goodwin et al . 1991, 
and other sources)
Figure 6.  Major structural features of the Lower Mississippi Valley  
(modified from Autin et al . 1991)
 
Figure 7.  Comparative interpretations of th e configuration of the 
entrenched uballuvial surface in a portion (Mossy L a k e 
quadrangle) of the Yazoo Basin of west-central Mississippi 
(from Kolb et al . 1968, and subsequent revised editions) ..  75  
Figure 8.  Alluvial fans.  A:  Small, discrete, symmetrical fa n of 
unnamed creek near Leverett in Tallahatchie Co., M S  
(Plate 8); B :  Coalesced, smal l fans forming alluvial  
apron (in cultivation) west of U . S . Highway 61 near 
Yokena in Warren Co., M S Plate 9 )
 
Figure 9 .  Configurations of and channel patterns on three alluvial 
fans representing a range of types and sizes:  A=Teoc 
 
and (B ) Late Wisconsin valley train in D ee quadrangle, 
Poinsett Co., AR  (adapted from Whitworth 1988, 
Saucier 1964)
9 5  
Figure 11.  Relict braided channel patterns on valley trains.  A:  Early 
Wisconsin-age channels near Weiner in Poinsett Co., AR  
(Plate 6) marked by entrenched local drainage; B : a te  
Wisconsin-age elict channel east of Crowley's Ridge near 
Harrisonburg in Poinsett Co., AR (Plate ) marked only by  
darker soil tones (between arrows)  9 6  
Figure 12 .  A ypical meander belt ridge (A) within th e context of th e 
Mississippi lluvial valley (modified from Fisk 1947) and  
an illustration (B ) of the principal depositional environ- 
ments involved modified from Allen 1964) 10 0  
Figure 13 .  Primary and econdary depositional environments and  
related channel features of a typical meander belt (from  
Gagliano nd va n Beek 1970)
 
Figure 14.  Natural levees.  A:  Natural levee, clearly evident by  
distribution of cultivated fields and hardwood forest 
vegetation (between arrows), along the Mississippi River 
near Gramercy in St. James Ph., L A (Plate 12); B :  Crevasse 
channels (marked by arrows) on natural levee flanking L a k e 
Providence, n abandoned channel in E a s t Carroll Ph., L A  
(Plate 9 )
Figure 15 .  Crevasse splays.  A:  Anastomosing channels from large, 
natural crevasse that formed along th e south side of False 
River in Pointe Coupee, Ph., L A (Plate 11) when it was the 
active course of the river; B :  Crevasse splay esulting  
from failure of an artificial levee (Morganza Crevasse of 
April 1890) near Morganza in Pointe Coupee Ph., L A 10 4 
VIM 
Figure 16 .  Distributaries. : bandoned channel and natural levees  
(cultivated reas) of th e D e e r Creek distributary near Valley 
Park in Issaquena Co., MS Plate 9); B : ain channel and  
branches   of th e   River distributary near 
Walters in Catahoula Ph., L A (Plate 10)  10 6  
Figure 17 .  T wo large distributary systems originating from crevasses  
along Arkansas River meander belts northeast of Monroe  
in northeastern Louisiana (from Kidder and Saucier 1991) 
(meander belt details and traces of older meander belts 
omitted to avoid confusion)  108 
Figure 18.  Point bar environment.  A:  Sand waves being deposited on  
an actively accreting point bar along the Chute of Island  
N o. 5 bend of th e Mississippi River in Tipton Co., T N  
(Plate 6); B : oint ba r ridges and swales of on e meander 
sequence truncating another east of th e Tensas River near 
Ferriday in Concordia Ph., L A Plate
 
Figure 19 .  Point ba r environment.  A:  Complex accretion topography 
indicating movements of several different Mississippi River 
bends west of St. Francisville in West Feliciana Ph., L A  
(Plate 11); B : oint bar ridges and swales veneered with 
natural levee deposits near th e present river channel at 
Duncan Point south of Baton Rouge in E a s t Baton Rouge 
Ph., L A (Plate 11)
 
HI 
Figure 2 0. haracteristic stages in th e life cycle of a typical neck  
cutoff along a major stream in th e Mississippi lluvial
vaUey  114 
Figure 2 1.  Abandoned channels.  A:  Cocodrie L a k e north of Monterey  
in Concordia Ph., L A (Plate 10), a classic-shaped Missis- 
sippi River cutoff with oxbow lake and filling of arms  
below point of cutoff; B :  Smal l batture channel connect- 
in g oxbow lake near Raccourci O ld River in Pointe Coupee 
Ph., L A (Plate 11) with Mississippi River (channel filling 
located between arrows deposited between 1848, date of 
cutoff, and 1959, date of photo)  115  
Figure 2 2 .  Abandoned channels. : ypical batture channel pattern  
as exemplified by T he Chenal in th e lower arm of th e False 
River cutoff in Pointe Coupee Ph., L A Plate 11) (aban-  
doned channel limits indicated by arrows); B :  Essentially  
filled abandoned channel characterized by s w a m p forest 
vegetation west of Centennial Island in Crittenden Co., 
AR  (Plate 6)
detectable by characteristic vegetation assemblage 
and soils (between arrows) along the Tensas River 
northeast of Sicily Island in Tensas Ph., L A  
(Plate 10); B :  Abandoned channel southwest of Hughes  
IX  
in L ee Co., AR  (Plate 7) sufficiently filled and  
well drained to allow agriculture limits located  
between arrows detectable by absence of point bar 
ridges nd wales, vegetation, nd darker soil tones) 118  
Figure 2 4.  Abandoned courses.  A:  Mississippi River abandoned 
course now occupied by th e Tensas River southeast of 
Sicily Island n Tensas Ph., L A (Plate 10), estimated 
 channel bank lines indicated by arrows);  
B :  Underfit streams Hopson and Cassidy bayous) that 
have exceeded and largely obliterated th e limits of 
th e former Mississippi River course northeast of 
Tutwiler in Quitman and Tallahatchie Cos., MS Plate 7)  12 0  
Figure 2 5 .  Configurations of Mississippi River meander belts as  
defined by the extent of the point ba r environment (A), 
and distribution of neck and chute cutoffs (B )  12 2  
Figure 2 6 .  Backswamp.  A:  Nearly featureless, forested backswamp 
tract in the Atchafalaya Basin south of Lottie in  
Pointe Coupee Ph., L A Plate 11); B :  R im swamp in the 
Spanish Lake rea south of Baton Rouge at th e junction 
of Ascension, E a s t Baton Rouge, nd Iberville parishes, 
L A Plate 11) (cultivated areas lie on the Prairie 
Complex, nd th e Mississippi River meander belt lies to  
th e west beyond the limits of the photo)  12 8 
Figure 2 7.  Sand dunes.  A:  Well-defined tract of sand dunes  
(between arrows) between braided channels south of 
Naylor in Ripley Co., M O Plate 5) some large depres-  
sions between dunes still orested); B :  More intensely  
cultivated nd subdued bu t still visible dunes (lighter 
soil tones) nd depressions darker soil tones) north- 
west of Walnut Ridge n Lawrence Co., AR Plate 5) 13 5  
Figure 2 8.  Idealized urface nd ubsurface distribution of environ-  
ments of deposition t several stages in a typical delta  
cycle (from Frazier and Osanik 1965)
 
Figure 2 9 .  Block diagram showing relationships of subaerial nd  
subaqueous deltaic environmenls of deposition in a  
single delta lobe from Coleman and Roberts 1991)  13 9  
Figure 3 0.  Hypothetical edimentary sequence resulting from everal  
overlapping deltaic cycles showing major environments of 
deposition (from Coleman and Gagliano 964) 140  
Figure 3 1.  Highly popular, bu t outdated, nterpretation of 
Holocene delta complexes A) , nd currently  
accepted nterpretation (B )
Figure 3 2 .  Distributaries.  A:  Bayou Lafourche, a major Mississippi 
River distributary in Terrebonne Ph., L A (Plate 14) marked  
by well developed natural levees cleared fo r agriculture;  
B : mall distributaries in southern Terrebonne Ph., L A  
(arrows) indicated by conspicuous relict channels but 
whose subsided natural levees are barely discernible by  
slight vegetation differences (shrubs) from adjacent marsh  14 2  
Figure 3 3 .  Inland swamp. : early featureless inland swamp south- 
west of L a k e Maurepas in Ascension Ph., L A (Plate 12 ) 
(linear features are abandoned railroad spurs used in  
cypress logging operations in th e early 20th century);  
B : nland s w a m p in a more-coastal setting, interrupted 
by areas of freshwater marsh (lighter tones), near 
Calumet in St. Mary Parish, L A (Plate 13 ) 144
Figure 3 4.  Intratidal marsh. : rackish marsh east of L a k e Borgne  
in St. Bernard Ph., L A (Plate 14) characterized predominantly  
by three-cornered grass (Scirpus olneyi); B:  Well-drained 
salt marsh along Mississippi Sound in St. Bernard Ph., L A  
(Plate 12 ) composed mainly of black rush (Juncus 
roemerianus) and wiregrass (Spartina patens)  146  
Figure 3 5.  Intratidal marsh.  A:  Freshwater marsh, dominated by  
cattail (Typha spp.) and roseau cane {Phragmites 
communis), created after 1891  a crevasse splay in  
Garden Island B ay in Plaquemines Ph., L A (Plate 14); 
B :  Nearly uninterrupted tract of floating fresh marsh 
west of L a k e Salvador in Lafourche Ph., L A (Plate 14)  
(tonal patterns on marsh caused by episodes of deliberate  
burning to enhance marsh productivity)
 
14 8 
Figure 3 6 .  Model showing the distribution of environments at several 
transgressive stages in a deteriorating delta lobe (from  
Penland and Boyd 1981)  15 2  
Figure 3 7.  Beaches and barriers. : rosional headland in th e Isles  
Derniers area of southern Terrebonne Ph., L A Plate 14) 
(intratidal marshes represent surviving portions of th e 
 delta complex);   Portion of a flanking 
barrier island of the Isles Derniers chain  15 4  
Figure 3 8. Reefs. xtensive oyster reefs extending southward  
into th e Gulf of Mexico from Marsh Island in Iberia  
Ph., L A (Plate 13 )
 
Figure 3 9 .  Cheniers. runcated series of relict beaches, indicating  
former Gulf shorelines, fomring Pecan Island, a large 
chenier in Vermilion Ph., L A (Plate 13 )  15 8 
Figure 40.  Model of chenier development showing surface physiog-  
raphy and subsurface sedimentary facies (from Gould  
and McFarlan 1959)  16 0 
XI 
mounds on silty clay soils (Early Wisconsin valley 
train deposits) east of Bald Knob in White Co., AR  
(Plate 6 ); B: imple mounds of moderate size and  
density on sandy loam soils (Early Wisconsin valley 
train deposits) southwest of Naylor in Ripley Co., 
M O (Plate 5)  16 3  
Figure 42 .  Sand blows and fissures. :  Dense scatter of relatively 
undisturbed sand blows on Late Wisconsin valley train  
deposits near Rivervale in Poinsett Co., AR (Plate 6);  
B :  Sand blows and fissures well diffused by cultivation  
on Late Wisconsin valley train deposits southeast of 
Lepanto in Poinsett Co., AR (Plate 6 )
 
near-surface portions of the Prairie Complex  17 4 
Figure 44.  Model showing the distribution of subenvironments nd  
deposits of a typical valley train during early (A ) 
and late (B ) phases of outwash deposition during  
waning glaciation (from Whitworth 1988)  184 
Figure    Longitudinal slope, width, thickness, nd general 
composition (soil type frequency diagram) of natural 
levee deposits from near Donaldsonville (Plate 11) to  
near Fort Jackson, L A (Plate 14) from Kolb 1962)  19 0  
Figure 46 .  Diagrammatic cross section of a meander belt showing  
typical distribution of deposits and sedimentary struc- 
tures in a point ba r sequence (from Gagliano and  
va n Beek 1970)  19 2  
Figure 47.  Locations and early interpretations of the ages of fluvial 
and marine features of th e Prairie Complex in southwestern 
and outheastern Louisiana (from Saucier 1977b) 4 
Figure 48 .  Configuration of th e entrenched surface (first horizon) on  
Wisconsin-age deposits of the Prairie Complex as mapped  
on th e N ew Orleans E a s t and Spanish Fort 1:24,000-scale  
quadrangles  2 3 8 
Figure 49A. onfiguration of th e to p of the western half of the 
Holocene-age Pine Island Beach Trend buried beneath  
deltaic deposits in th e greater N ew Orleans area 1 
Figure 4 9 B . onfiguration of the top of the eastern half of the 
Holocene-age Pine Island Beach Trend buried beneath 
deltaic deposits in th e greater N ew Orleans area 2  
Figure 50. stimates of ages of channel tages (meander belts) of 
major rivers, delta complexes, nd cheniers; modified  
from Autin et al . 1991)  5  
XI I 
 
Figure 5 1.  Evolution of a part of th e Yazoo Meander Belt (Stage 2 ) 
as reconstructed using geomorphological and archeological 
evidence from th  Teoc Creek and Neill Sites (modified 
from Connaway, McGahey, nd Webb 1977) 5  
Figure 5 2 .  Major structural features of the N ew Madrid Seismic Zone 
along with epicenters of microearthquakes (modified from  
Luzietti et al . 1992)
Figure 53 .  Distribution of liquefaction features (sand blows and  
fissures) in th e N ew Madrid Seismic Zone (density classi- 
fication based on estimated percentage of ground surface  
covered by extruded sand prior to widespread disturbance 
by agriculture)  9 2  
Figure 5 4.  Typical characteristics of liquefaction features in th e 
N ew Madrid Seismic Zone as revealed along banks of 
drainage ditches (modified from Wesnousky &  
Leffler 1992)  2 9 3  
Figure 5 5 .  Known and inferred faults and major lineaments in the 
N ew Madrid Seismic Zone (compiled from Crone 1992 ; 
Heyl and McKeown 1988; Schweig, Marple, and L i 1992 ; 
Zoback et al . 1980)
3 00  
Figure 5 6 .  Typical bank failure mechanisms in various alluvial and  
deltaic environments of deposition (from Tumbull, 
Krinitzsky, and Weaver 1966)  3 10  
Figure Al.  Geotechnical characteristics of shallow Pleistocene  
deposits from beneath th e deltaic plain  A3  
Figure A2 .  Geotechnical characteristics of Wisconsin-Stage braided 
stream valley train) interfluve deposits
 
deposits of th e alluvial valley
 
deposits of th e alluvial valley
 
 
 
distributary deposits of the deltaic plain
 
distributary deposits of the deltaic plain
 
of the deltaic plain  ll
XIII 
 
Figure A10. eotechnical characteristics of Holocene s w a m p deposits  
(backswamp and   s w a m p environments)
of the deltaic plain  12 
Figure All. eotechnical characteristics of Holocene prodelta deposits  
of the deltaic plain  13
Figure A12. eotechnical characteristics of Holocene intradelta  
deposits of th e deltaic plain  14 
Figure A 1 3 . omparison of water content test data from various 
 and Holocene fluvial and   
Figure A14. omparison of liquid limit test data from various 
Pleistocene and Holocene fluvial and deltaic 
environments  16 
Figure A15. omparison of plastic limit test data from various 
Pleistocene and Holocene fluvial and deltaic 
environments  17 
Figure A16. omparison of plasticity index test data from various 
Pleistocene and Holocene luvial nd deltaic 
environments  18 
Figure A17. omparison of dry density test data from various 
Pleistocene and Holocene fluvial and deltaic  
environments  19 
Figure A18. omparison of wet density test data from various 
Pleistocene and Holocene fluvial and deltaic  
environments  0 
Figure A19. omparison of cohesive strength test data from various  
Pleistocene and Holocene fluvial and deltaic  
environments  2 1 
Figure A20. omparison of blow count test data from various 
Pleistocene and Holocene fluvial an d deltaic 
environments  2  
Figure A21. omparison of D 10 grain ize test data from various 
Pleistocene and Holocene fluvial environments 2 3  
List of Tables  
Glacial/Interglacial Cycle in the Lower Mississippi 
Valley (from Autin et al. 991)  3 8 
Table 2 .  Generalized, Composite Stratigraphic Column fo r th e 
Lower Mississippi Valley  5 6  
X IV  
of Various Geologic Units in Louisiana (from  
Autin et al. 1991) 171 
Table 4.  Occurrence of Minor Sedimentary Structures in Holocene 
Fluvial Depositional Environments
Deltaic Depositional Environments
Marine Depositional Environments
Preface 
In M ay 1941, th e U . S . Army Corps of Engineers, Mississippi River C o m -  
mission ( M R C ) , Vicksburg, Mississippi, hired D r. Harold N . Fisk of Louisiana  
State University, Baton Rouge, Louisiana, s a geological consultant  nd  
 him to prepare comprehensive summary of th e geology of th e Lower 
Mississippi Valley.  T he resultant product, Geological Investigation of the
Alluvial Valley of the Lower Mississippi River, was published by th e M R C in  
December 1944 nd oo n became the authoritative reference in th e field nd  
eventually a classic.  
Although m a n y of th e concepts and interpretations set forth in 1944 have 
stood th e test of time, others have no t as ne w tools and techniques have 
emerged, new hypotheses have been offered and tested, and geological 
knowledge in general ha s advanced dramatically. o eflect th e advances of 
th e past 50 years, which include a voluminous but dispersed literature, huge 
amounts of new and sometimes unpublished data, nd evolving concepts of 
valley history and chronology, th e M R C agreed in October 1992 to sponsor th e 
preparation of a new, comprehensive geological and geomorphological 
synthesis. 
T he synthesis was prepared between October 1992 and December 1994 by  
D r. Roger T . Saucier while assigned part time as a Physical Scientist to th e 
Earthquake Engineering and Geosciences Division ( E E G D ) , Geotechnical  
Laboratory (GL), U . S . Army Engineer Waterways Experiment Station (WES), 
Vicksburg, Mississippi.  General administration of th e project wa s provided by  
Messrs. Frank Weaver, Lawrence Cave, nd Tony Y o u n g of the Geotechnical 
and Materials Division, U . S . Army Engineer Division, Lower Mississippi Val-  
ley L M V D ) , Vicksburg, Mississippi.  Funds were provided by th e U . S . Army  
Engineer Districts, Vicksburg, N ew Orleans, nd Memphis, t th e direction of 
th e M R C . 
D r. Saucier wa s uniquely qualified to prepare th e synthesis s a conse- 
quence of his more than 3 5 years of detailed mapping and investigation of 
multiple aspects of th e engineering geology of the Lower Mississippi Valley  
while employed t W E S nd ls o serving as a private consultant.  He ha s  
authored th e only tw o limited ttempts of the last 50 years to summarize  
aspects of th e geology of th e area, nd his research focus, reflected n dozens  
of publications, ha s been on interdisciplinary considerations and pplications  
X V I  
ranging from rcheology to paleoseismology.  D r. Saucier assembled and  
reviewed th e literature for this synthesis, developed the outline and wrote th e 
text, nd prepared most of the figures and plates. 
Technical guidance, consultation, critical review, and ssistance in many  
aspects of th e project were provided by D r. Lawson Smith of the E E G D , 
W E S , who also envisioned the need for the synthesis and served as a pro-  
ponent of the project.  Substantial assistance wa s provided by others in prepar- 
in g tw o parts of th e synthesis.  Messrs. T im Ethridge ( L M V D ) , Mike Bishop  
(WES contractor), and William Murphy ( E E G D ) assembled and digitized the 
data and implemented the computer contouring of the suballuvial surface and  
prepared the graphical output.  Mr. Ken Stroud, graduate student at th e Univer- 
sity of Southern Mississippi, conducted under contract to W E S th e assembly, 
evaluation, tatistical analysis, nd portrayal of th e data on th e geotechnical 
characteristics (Appendix A).  Drafting and scientific illustration associated  
with th e numerous figures and plates were accomplished by and under the 
direction of Messrs. William Park and Alan Middleton of the W E S Visual 
Production Center, Information Technology Laboratory. 
Peer review of th e manuscript wa s provided by D r. Whitney Autin of the 
Institute for Environmental Studies, Louisiana State University, and D r. L a w -  
son Smith and Mr. Joseph Dunbar, E E G D , W E S . 
T he project was accomplished under the general supervision of Mr. Jo e L . 
Gate, Chief, Engineering Geology Branch, E E G D , D r. A.G. Franklin, Chief, 
E E G D , and D r. W.F. Marcuson III, Director, GL , W E S . 
At th e time of publication of this report, Director of W E S wa s D r. Robert  
W . Whalin.  C o m m a n d e r wa s C O L Bruce K. Howard, E N . 
Th e contents of this report ar e no t to be used for advertising, publication, 
or promotional purposes. itation of trade names does no t constitute an  
official endorsement or approval of the use of such commercial products. 
XVII 
Conversion Factors, Non-SI to  
SI Units of Measurement 
N o n - S l units of measurement used n this report ca n be converted to SI units  
as follows: 
gallons (U.S. iquid) 
1   Introduction 
Previous Investigations  
With th e possible sole exception of th e insightful work of Lyell (1847), th e 
earliest geological studies in the Lower Mississippi Valley area that reflect 
reasonably modem concepts generally date between th e 1860s and th e early  
1900s. hey include such notable works as those by Harris (1894) in Arkan-  
sas; Hilgard (1860) in Mississippi;     and Stubbs (1892), and  
Veatch (1906) in Louisiana; Safford (1869) in Tennessee; nd Swallow (1877)  
in Missouri.  Emphasis in these publications was on agriculture and mineral 
resources, but they also included descriptions of outcrops, springs, nd special 
features nd devoted considerable attention to groundwater.  Without question, 
th e focus was on th e pre-Quaternary uplands. his reflects trend that was to  
diminish but not disappear for m a n y decades, i.e., geologists were interested in  
th e uplands and "hard rock" and not alluvium. he only significant exceptions 
were studies by Marbut (1902) of the lowlands of southeastern Missouri nd  
by Stephenson and Crider (1916) of a portion of northeastern Arkansas. 
Fundamental aspects of th e geology of the alluvial valley, such as th e pres- 
ence of glacial outwash (valley trains), multiple Mississippi River meander 
belts, nd effects of sea level variations, were well known by th e beginning of 
th e 20th century.  However, they were not comprehensively or systematically  
described by geologists during these early years.  Soil scientists were actually 
th e first to devote serious attention to the alluvial plain, and by the 1920s, 
there were published soil surveys fo r a number of counties in Arkansas, Loui- 
siana, Mississippi, and Missouri.  These constitute th e first rather large-scale 
maps of Quaternary physiography and surficial deposits. 
A major turning point in th e documentation of Mississippi Valley  
Quaternary geology occurred in th e early 1930s when th e Louisiana Geological 
Survey initiated a series of truly comprehensive, large-scale, geological bulle-  
tins covering parishes in the southern part of that state (e.g., Howe and Moresi 
1931, 1933) .  This series wa s later extended into central Louisiana (Chawner 
1 9 3 6 ) and also marks th e first involvement of Fisk (1938) in Lower Missis- 
sippi Valley geology.  T he series focused on mineral resources (oil, gas, salt, 
and sulphur), nd the first parish selected (Iberia) wa s because of its economi-  
cally important salt domes.  Nevertheless, th e bulletins provided n  
Chapte r  Introduction 
 
unprecedented wealth of information on th e Quaternary of th e Mississippi 
Valley.  During th e decade of the 1930s, other states such as Mississippi nd  
Tennessee initiated similar series bu t did not include counties in th e alluvial 
valley area. 
Prior to th e 1930s , geological studies in th e Lower Mississippi Valley area  
were largely descriptive, concentrating on outcrops, physiographic features, and  
stratigraphic correlations.  In terms of alluvial and deltaic deposits, little atten- 
tion ha  been devoted to relating them to geomorphic processes and explaining  
their origin and variability.  Relatively fe w borings ha d been drilled; hence th e 
nature of th e subsurface beneath the alluvial plain wa s largely unknown.  Con-  
sequently, geological knowledge wa s of limited utility to engineers who were 
concerned with siting dams, designing levees, employing river regulation, nd  
similar activities. 
Another major turning point occurred n the early 1940s when the Missis- 
sippi River Commiss ion ( M R C ) retained Harold N . Fisk, a geologist at Louisi-  
ana State University ( L S U ) , s a consultant.  Between 1941 nd 1948, Fisk  
and a team of graduate students prepared 3 0 special geological reports fo r th e 
M R C on such topics as bank erosion, levee underseepage, faulting, and lluvial 
deposits and landforms, nd geologic studies of proposed lock and da m ites  
and other structures n Louisiana, Arkansas, Mississippi, and Texas .  Most of 
these eports were never published; however, during th e eight-year period, Fisk  
did publish tw o monographs (Fisk 1944, 1947) of valley-wide scope that were 
to soon become widely known and used, nd eventually to achieve the status  
of geological classics.  These tw o works marked the beginning of engineering 
geology in th e Lower Mississippi Valley. 
Fisk's bility to relate the origin, distribution, and characteristics of deposits  
to fluvial, deltaic, nd marine processes, nd hence develop a predictive capa-  
bility fo r engineers, was largely attributable to tw o significant developments. 
First, he wa s able to ake advantage of the first complete coverage of the 
Lower Mississippi Valley by large-scale, vertical, erial photography that was  
obtained by the U . S . Soil Conservation Service in th e late 1930s.  Second, he  
wa s able to obtain samples and logs from large number of strategically 
placed, carefully drilled, nd logged borings that penetrated the lluvial 
sequence.  Those borings provided the first truly three-dimensional look t the 
deposits of th e alluvial valley and deltaic plain. 
During th e decades of the 1950s and 1960s, here wa s a virtual explosion of 
th e volume of geological knowledge, ncluding that of direct relevance to  
engineering practice.  Thousands of site-specific s well as topical studies were 
accomplished nd published se e bibliography of Saucier 1966), covering virtu- 
ally al l fields of modem geology such as geomorphology, edimentology, 
tectonics, eismology, paleontology, stratigraphy, nd chronology.  Major 
advances in knowledge resulted not only by the greatly increased interest and  
efforts by academia an d government bu t also from the dvent of new tools nd  
techniques.  Paramount among these are geophysics, adiocarbon dating, nd  
remote sensing. 
 
U p o n th e departure of Harold Fisk from L S U in 1948 to Humble O il &  
Refining Company) , th e focal point for specific engineering geologic investiga- 
tions of th e Lower Mississippi Valley, and the continuation of this tradition, 
shifted to th e Geology Branch of the U . S . Army Engineer Waterways Experi- 
ment ( W E S ) in Vicksburg, Mississippi.  Between that date and the present, 
hundreds of geological studies of project sites and particular problems have 
been conducted. owever, perhaps th e most important contribution wa  th e 
systematic large-scale (1:62,500) mapping of geomorphic surfaces and subsur- 
face soils conditions and the inferred environments of deposition fo r essentially 
a ll of th e Mississippi alluvial valley and ts major tributaries within the juris- 
diction of th e U . S . Army Engineer Division, Lower Mississippi Valley. ight 
folios of maps and cross sections, each covering a major basin area, have been  
published in limited editions (Fleetwood 1969 ; Kolb et al . 1968; M ay et al . 
1984; Saucier 1964, 1967, 1969 ; Smith and Saucier 1971; Smith and R u s s 
1974) for us e primarily by th e U . S . Army Corps of Engineers.  
Geological studies in th e decade of th e 1970s and continuing to date have  
been more precisely focused on particular problem areas and locations and  
much more sophisticated in approach. wo trends are evident. irst, there ha s  
been a definite reach-out fo r additional tools and knowledge from related disci-  
plines such as archeology, botany, chemistry, pedology, climatology, and  
oceanography. hi s ha s been necessary not only to resolve problems in chro-  
nology and paleoenvironmental reconstructions bu t also to better understand  
processes affecting th e development of th e area.  Second, it ha s been possible 
to go beyond simple knowledge expansion to needed efforts in synthesis and  
reanalysis, reinterpretation, and revision. 
Because of th e intent of th e present volume, attention is directed toward th e 
status of efforts at summarization and synthesis rather than specific investiga- 
tions.  Since th e first comprehensive look at the entire Lower Mississippi Val- 
ley by Fisk (1944), there have been only tw o attempts to give engineers a  
single source fo r an overview of th e geology of th e whole area with a discus- 
sion of th e latest concepts.  A brief summary of th e Quaternary geology of th e 
valley wa s prepared in th e mid-1970s (Saucier 1974); however, it was intended 
primarily for cultural resources managers.  I t contained a new generalized  
geologic m ap (approximate scale 1:1,250,000), a discussion of problems with  
concepts, and the chronology of Fisk (1944), bu t it did not offer solutions.  A 
more comprehensive overview of the Quaternary geology of th e valley area, 
including a moderately detailed, full color, geologic m ap (scale 1:1,100,000), 
was published in 1991 Autin et al . 1991). hi s work, the most definitive 
since 1944, provides th e most up-to-date discussions of new concepts of valley  
origin and history, including a substantially revised chronology of events.  I t is  
balanced in scope and approach and intended for a general geology audience.  
A primary attribute is its widespread availability~a major benefit in view of 
th e limited vailability of the earlier work because of its rather obscure source. 
Chapte r  Introduction 
Assessment of State of the Art 
T he latest synthesis of Lower Mississippi Valley geology (Autin et al . 
1991) is modest in scope and ha s not been available very long.  Therefore, th e 
classic 1944 tudy by Fisk is still th e most widely known, if no t widely 
accepted, work of its type. espite its age and the fact that m a n y geologists  
recognize it ha s significant shortcomings, th e 1944 work retains its appreciable  
status  several reasons, especially among engineers.   several decades it  
was the only reference of its type available, it is comprehensive in scope, nd  
it wa s for its vintage) magnificent in execution.  I t consists of tw o volumes:  
a volume primarily of text, and a pocket of 2 6 large, multicolored m a p s in six  
series.  T he maps truly are what ha s made the work so widely recognized and  
used.  Although the text contains discussions that are pioneering contributions  
to th e geology of the area, uc h as the effects of bed nd bank materials on  
river behavior, they have been overshadowed by the materials with high graph- 
ics appeal. 
In 1944, Fisk's contribution wa s giant step forward in advancing the state 
of knowledge of th e area, nd it remained so for many years.  However, s is  
almost always the case with such comprehensive work, t soon became dated 
as new concepts emerged an d new geological tools were developed.  Normally  
when this happens, th e newer concepts and data from later individual studies 
are periodically synthesized nd new summaries prepared.  However, in the 
case of Fisk's work, it influenced so m a n y with its impression of detail, accu- 
racy, nd precision that it actually deterred later similar efforts (Saucier 1981). 
Compounding the situation was the matter of normal problems in the inter- 
disciplinary transfer of technical information.  Practicing geologists recognized  
that th e work wa s becoming outdated, bu t engineers were not (and could not  
have been expected to be) cognizant of the newer school of thought.  More-  
over, Fisk's work, especially his elaborate reconstructions of river channel  
patterns and chronology, became widely recognized by and of immense impor- 
tance to archaeologists. hey also were not privy to slowly evolving geologi-  
ca l concepts nd knowledge, most of which were no t published nd none of 
which were summarized in th e literature in their field. 
Possibly th e most long-lasting contributions of Fisk in his tenure as consul- 
tant to th e M R C were the conversion of geological infonnation into a form  
directly useable in engineering practice, nd the awareness he instilled in engi-  
neers of the value of a sound understanding of the ffect of geologic processes 
in alluvial settings.  Fisk's 1944 study epitomizes the former, and therein lies  
another problem.  Fisk recognized that engineers could no t us e information  
that wa s presented n the context of multiple hypotheses, dissenting profes- 
sional opinion, or that wa s heavily caveated with degrees of uncertainly. 
Therefore, he presented his results largely without qualification or alternate 
interpretations.  Unfortunately, this sometimes involved omitting mention of 
features nd topics for which he ha d no explanation.  Eventually, significant 
Chapte r  Introduction 
 
problems in th e us e of hi s works developed mong scientists in several 
disciplines.  
Realization even by geologists of the extent and consequences of th e limita- 
tions of Fisk's 1944 study ha s been slow in developing, especially as related to  
th e chronology and history of river changes, terrace stratigraphy, and modes of 
valley formation. fe w alternate interpretations were offered rather quickly  
(e.g., Doering 1956 , Durham 1962 , Leighton and Willman 1950), bu t hard  
evidence was much slower in materializing.  Specific deficiencies in existing  
concepts became apparent, and a new chronological framework fo r terraces,  
valley trains (glacial outwash deposits), nd meander belts eventually devel- 
oped as a direct spinoff from th e detailed mapping of environments of deposi- 
tion at WE S (Saucier 1968, 1978, 1987; Saucier and Fleetwood 1970). he 
first relatively complete (but not detailed) statement of new concepts and a  
suggested revised chronology of valley events appeared in Autin et al . (1991). 
T he most significant limitations of th e 1944 work of Fisk are directly attrib-  
utable simply to major advances in general geologic knowledge and theory that 
have developed within th e past 50 years.  Fisk assumed that glacioeustacy was  
th e fundamental control on fluvial form nd process, and he logically based hi s  
chronological concept on th e best model available from the midwestern United 
States fo r glacial and interglacial cycles.  However, that model ha s changed  
dramatically over th e years. or example, Fisk based his chronology on th e 
then-widely-accepted simple Pleistocene glacial sequence consisting of five  
glacial and four interglacial stages, whereas the more widely accepted present 
models are much more complex with possibly as m a n y as eight cycles (Beard, 
Sangree, and Smith 1982; Richmond and Fullerton 1986) of varying duration  
and intensity.  T he new models are based heavily on oxygen isotope data from  
deep sea cores~a technology that did not exist in th e 1940s.  
If Fisk actually erred in judgment, it wa s with regard to his attempt to  
assign precise age estimates to all Mississippi Valley events, ncluding esti- 
mates to within 10 0 years fo r all Mississippi River abandoned courses and  
cutoffs. hese estimates have proven to be wrong in both relative and abso-  
lute terms, to have been based on wrong assumptions, nd to be essentially  
beyond th e state of th e art even today. ve n with radiocarbon dating and th e 
extensive data from th e archeological record, it m ay never be possible to do  
what Fisk attempted in 1944.  As will be discussed later, there are still ambi- 
guities in the fundamental relationships between whole abandoned meander 
belts that will require extensive field investigations to resolve before more 
detailed reconstructions are possible. 
Even after extensive consideration, there ar e aspects of th e mechanics of 
meander belt initiation, growth, nd decay that are still unresolved.  Meander  
belt life cycles apparently vary temporally and spatially, bu t th e precise causal 
factors are not known.  Hence, anything other than rough age approximations  
are meaningless and misleading.  
 
Other aspects of Fisk's 1944 study that require revision include his over-  
estimation of th e effects of base level changes on th e formation of the alluvial 
valley, hi s excessive emphasis on faulting and fracturing, his rejection of th e 
eolian origin of loess, and his failure to recognize the effects of climate change  
on both landforms and geomorphic processes.  Once again, Fisk only reflected 
th e accepted hypotheses of his time, m a n y of which have subsequently been  
rejected or significantly modified as geologic knowledge ha s increased. 
Consideration of th e large number of studies that have been accomplished 
since th e works of Fisk will show that th e state of the art of Lower Mississippi 
Valley geomorphology and geology   not well balanced, either topically or  
geographically.  Despite th e limitations previously mentioned, th e area m u s t
rank as on e of th e best known large alluvial valleys in th e world rom th e 
viewpoint of engineering geology.  Subsurface conditions have been exten- 
sively and intensively explored primarily as a consequence of th e history of 
major flood control, navigation, nd water resources management projects by  
th e U . S . Army Corps of Engineers.  Consequently, much is known about geo-  
morphic processes and the geotechnical properties of the deposits.  Ironically, 
however, th e alluvial valley is relatively poorly known from purely geologic  
perspective, especially with regard to stratigraphy.  Few studies of sedimentary  
mechanics  nd facies elationships have ever been undertaken. 
Comparatively, th e deltaic plain ha s been much more extensively explored  
than th e alluvial valley per se and s much better known in a geological sense. 
T h a t knowledge is a direct consequence of several decades of intense investi-  
gations by petroleum nd geophysical companies aimed at both better under- 
standing th e Mississippi delta itself as well as the fundamental aspects of th e 
occurrence and recovery of oi l an d ga s in large deltaic systems.  A very large 
percentage of th e numerous stratigraphic, petrologic, structural, paleontologic, 
and chronologic studies that have been undertaken by universities and state 
agencies have been funded directly or indirectly by the petroleum industry. 
More recently, investigations of coastal and wetland processes relevant to  
deltaic ecology and land loss processes have contributed valuable new geologic  
data and concepts. 
Intent and Scope of the Present Study 
This volume is ntended s th e first comprehensive overview and synthesis  
of th e geomorphology and geology of the Lower Mississippi Valley-both th e 
alluvial valley and the deltaic plain-since 1944.  However, it will vary from  
that earlier classic work in several respects. 
A primary difference is an attempt in th e present synthesis to present geo-  
logical information and concepts to an audience of no t only engineers and 
geologists bu t also scientists in a broad ange of disciplines.  It is primarily a  
document funded by and intended fo r the U.S. Anny Corps of Engineers, bu t 
not just fo r the geotechnical, foundation design, potamology, nd similar 
Chapte r  Introduction 
 
engineering functions of that organization. he synthesis also takes into con-  
sideration th e informational needs of those concerned with such activities as 
basin planning, environmental assessments and mitigation, and cultural and 
natural resources management.  
Engineering geology in its broadest context is th e appropriate category fo r 
classifying this volume; however, it is not a "how-to" manual consisting of 
unequivocal answers. either is it primarily a theoretical treatise focusing on  
evaluating th e strengths and weaknesses of alternative hypotheses and para-  
digms. he synthesis hopes to achieve a balance between th e tw o extremes by  
presenting th e generally accepted concepts and also by providing a discussion 
of th e degree of confidence in th e interpretations. t strives to separate pure  
speculation and hypothesizing (which unfortunately is all that exists in some 
cases) from that which is well founded nd scientifically tested. t does not 
dwell on or attempt to resolve controversial issues. 
Because of this approach, nd in comparison to th e emphatic and unequivo-  
ca l nature of Fisk's 1944 study, some aspects of this volume m ay appear to be  
a major step backward rather than an advancement of knowledge. hi s is  
especially true with regard to th e chronological reconstructions.  However, s  
ha s been pointed out, th e earlier study attempted to present   estimates that 
are now regarded as being unjustified in detail and precision. he present 
volume presents much less detail, bu t detail fo r which there is recognized  
evidence. 
T he organization and ection content of this volume involves some difficult
tradeoffs between logical order of discussion and data presentation and the 
interests and backgrounds of the user audience.  For example, th e decision to  
separate discussions of mode of origin, lithology, nd geotechnical characteris-  
tics of depositional environments into separate parts-not necessarily logical to  
some-was done to accommodate th e different interests and needs of geologists  
versus engineers.  With a broadly multidisciplinary audience in mind, this  
writer intentionally adopted a writing style comparable to that contained in  
publications like American Scientist or Scientific American. 
Geographically, this volume is estricted to the Lower Mississippi Valley 
below the approximate latitude of Cape Girardeau, Missouri, and to the lower 
reaches of its principal tributaries (Figure 1).  Discussion and mapping is  
limited to th e area downstream from Little Rock, Arkansas, on th e Arkansas  
River, below Alexandria, Louisiana, on the R ed River, nd south of th e 
Arkansas-Louisiana border on th e Ouachita River.  Considerable information  
on th e Quaternary geology exists for th e more upstream portions of those 
rivers, and interested readers are referred to th e works by L.M. Smith (1986), 
Smith and Russ (1974), nd Fleetwood (1969).  Quaternary deposits and for- 
mations above th e mouths of smaller tributaries re no t mapped and discussed, 
bu t readers are referred to Saucier (1987) as an example of some of the infor-  
mation that is available. he entire Mississippi River deltaic plain and a por- 
tion of th e chenier plain in southwestern Louisiana ar e included in the scope of 
this volume.  Gould and McFarlan (1959) is the primary reference fo r 
Chapte r  Introduction 
GULF  OF MEXICO
30 0 KM 
Figure  .  T he  Mississippi alluvial valley, deltaic plain, and  chenier plain, and  the total distri- 
bution of Quaternary deposi ts  n the Lower Mississippi Val ley portion of th e Gulf 
Coastal Plain 
 
information on th e remainder (western portion) of the chenier plain. he dis- 
cussion and mapping of th e deltaic plain are limited to th e subaerial portion of 
that feature:  Coleman (1988) nd Coleman and Roberts (1988) contain a sum-  
m a r y of th e geology of th e offshore areas and subaqueous delta platform. 
Quaternary deposits (fluvial terraces and related formations) of th e uplands  
adjacent to th e alluvial valley are discussed in this volume; however, detailed  
mapping is generally limited to narrow band flanking th e Holocene alluvial 
plain.  
T o avoid excessive length, readers are frequently referred to original 
sources for specific detail  nd documentation. or example, when radiocarbon 
dates are discussed, complete citations with error limits, laboratory numbers, 
precise locations, and similar data are intentionally not presented, even in  
tabular form. t is believed that readers must be cognizant of all aspects of th e 
dates, especially their specific contexts, to allow us e in future research or 
interpretations.  
Methods and Limitations  
There are known extensive data gaps in the knowledge of the geomor- 
phology and geology of th e Lower Mississippi Valley, bu t it was beyond th e 
scope of this effort to undertake any field investigations or to develop any new  
information.  S o m e limited ne w interpretations are offered, bu t these relate to  
resolving inconsistencies in existing data sets and th e problems normally 
encountered when data from multiple sources and dates are synthesized into a  
single, and sometimes ne w format. 
It is acknowledged that because this writer initiated and conducted m a n y of 
th e investigations on which this report is based and developed, it is heavily 
flavored by hi s experiences and professional opinion.  Hopefully, however, it  
is not adversely biased or lacks objectivity.  Where th e writer's opinion does  
not reflect exposure to peer review or general acceptance, and where data from  
hi s unpublished files are used, it is so acknowledged. 
Subsurface  nvestigations 
Borings. or well over 10 0 years, it ha s been recognized that th e Missis- 
sippi alluvial valley and deltaic plain are underlain by thick sequences of allu- 
vial deposits. acking outcrops or bank exposures more than a few tens of 
feet high, even before th e turn of th e century, scientists logically took keen  
interest in samples from borings for clues to deltaic plain formation, and engi-  
neers searched for answers as to the thickness and nature of th e deposits that 
 providing   poor foundation     and   1874, 
1884; Wilson 1881). 
Chapte r  Introduction 
 
Although the M R C took a pioneering role in th e engineering applications of 
subsurface investigations, until th e 1930s m o s t data were generated as result  
of water wells drilled fo r irrigation in th e alluvial valley area, and borings nd  
wells drilled as part of petroleum exploration an d development in th e deltaic 
plain area.  More than five decades ago, Russell (1940) observed that th e Mis-  
sissippi lluvial valley must be th e best explored thick alluvial sequence in th e 
world. ince that time, th e amount of subsurface data available ha s increased 
by orders of magnitude. 
B y far th e largest collection of subsurface data on th e area exists in the files  
of W E S .  As part of th e more than 30-year effort to ystematically m ap th e 
depositional environments of the Mississippi Valley, it ha s been standard prac- 
tice to collect as much subsurface data as re practicably available.  Routinely  
surveyed sources include U . S . Army Engineer District offices, state highway 
departments, th e U . S . Geological Survey groundwater division offices, the 
U . S . Soil Conservation Service, private well drilling firms, petroleum com- 
panies, consulting foundation engineering finns, and published eports. s 
consequence of th e W E S mapping efforts for the Corps, the W E S files contain  
data on an estimated 250,000 borings. 
In amass ing these data, eldom ha s it been possible to examine actual cores 
or samples. his generally ha s been possible only in terms of special projects, 
such as Corps locks and dams, where detailed geologic investigations have  
been involved.  Rather, th e typical data used in the regional mapping effort 
have consisted of descriptive driller's logs or laboratory logs and some geo- 
technical test results. 
Interpretations of subsurface