Старый красный песчаник , сокращенно ORS , представляет собой совокупность горных пород в североатлантическом регионе, в основном девонского возраста. Он простирается на востоке через Великобританию, Ирландию и Норвегию, а на западе вдоль восточного побережья Северной Америки . Он также простирается на север в Гренландию и Шпицберген . [3] Эти области были частью палеоконтинента Еврамерика ( Лауруссия). В Британии это литостратиграфическая единица (последовательность слоев горных пород ), которой стратиграфы приписывают статус супергруппы [4] и которая имеет большое значение для ранней палеонтологии . Наличие Old в названии необходимо для того, чтобы отличить последовательность от более молодого Нового красного песчаника , который также широко распространен по всей Британии.
Старый красный песчаник описывает группу осадочных пород, отложившихся в различных средах в позднем силуре , через девон и в самую раннюю часть карбона . Тело породы , или фации , в его основании преобладают терригенные отложения и конгломераты и прогрессируют до комбинации дюн и осадков, которые могли быть отложены в озерах , реках , эстуариях и, возможно, других прибрежных средах. Долгое время считалось, что старый красный песчаник отложился в основном в пресной воде, но более поздние исследования обнаружили морские ископаемые (такие как брахиоподы ) [5] в некоторых местах, его фауна позвоночных также встречается в типично морской среде, [6] и изотопное исследование также обнаружило значительное морское влияние в минерализованных тканях его позвоночных. [7] Таким образом, по крайней мере некоторые слои, по-видимому, отложились на побережье, вероятно, в пограничных морских средах.
Знакомый красный цвет этих пород обусловлен присутствием оксида железа , но не весь Старый Красный Песчаник является красным или песчаником — последовательность также включает конгломераты, аргиллиты , алевриты и тонкие известняки , а цвета могут варьироваться от серого и зеленого до красного и фиолетового. Эти отложения тесно связаны с эрозией Каледонской горной цепи, которая была выброшена столкновением бывших континентов Авалония , Балтика и Лаврентия , чтобы сформировать Старый Красный Песчаниковый Континент — событие, известное как Каледонская Орогения .
В породах обнаружено множество окаменелостей, включая ранних рыб, членистоногих и растения. Как это типично для наземных красных пластов , подавляющее большинство пород не содержит окаменелостей; однако в породе есть изолированные, локализованные пласты, которые содержат окаменелости. Породы этого возраста также откладывались в Юго-Западной Англии (отсюда и название «девонский»; от Девона ), хотя они имеют истинно морское происхождение и не включены в состав старого красного песчаника. [1]
Поскольку Старый Красный Песчаник состоит преимущественно из пород наземного происхождения, он, как правило, не содержит морских окаменелостей , которые в противном случае оказались бы полезными для корреляции одного местонахождения породы с другим, как между отдельными осадочными бассейнами, так и внутри них . Соответственно, были придуманы местные названия ярусов , и они остаются в некоторой степени в употреблении и сегодня, хотя все больше используются международные названия ярусов. Так, в англо-валлийском бассейне в литературе часто встречаются ссылки на даунтонский , диттонский , бреконский и фарловский ярусы. Было установлено существование ряда отдельных осадочных бассейнов по всей Британии. [1]
Бассейн Оркадиан простирается на обширной территории северо-восточной Шотландии и соседних морей. Он охватывает залив Морей-Ферт и прилегающие участки суши, Кейтнесс, Оркнейские острова и части Шетландских островов . К югу от залива Морей-Ферт выделяются два отдельных подбассейна в Тарриффе и Райни . Толщина последовательности в некоторых частях Шетландских островов составляет более 4 километров (13 000 футов). Основной бассейн считается внутригорным, возникшим в результате рифтинга земной коры, связанного с посткаледонским расширением , возможно, сопровождавшимся сдвигом вдоль системы разломов Грейт-Глен . [8]
Вокруг Обана и острова Керрера на побережье Западного Хайленда разбросаны выходы старого красного песчаника , этот блок иногда называют формацией песчаника Керрера. Блок имеет толщину до 128 м в своем типовом районе и состоит из зеленых и красных песчаников и конгломератов, обычно содержащих крупные (10–30 см или 4–12 дюймов в поперечнике) эллиптические хорошо окатанные обломки, сопровождаемые алевролитами, аргиллитами и известняками. [9] На Керрере конгломерат андезитовых валунов несогласно залегает на далрадийских черных пиритовых сланцах ( сланец Исдейл ) подгруппы Исдейл . На Обане есть только эрозионный контакт, включающий обломки сланца в базальном конгломерате. Отложения ORS вокруг Обана считаются позднесилурийскими ( Придоли ) и раннедевонскими по возрасту. Они интерпретируются как аллювиальные конусы выноса , которые заполняли осадочный бассейн с востока и северо-востока. [10] Небольшие выбросы встречаются около Тайнуилта и по обе стороны озера Лох-Авич . [11] Отложения особенно заметны на Керрере, где они образуют коренную породу на половине острова. [12] Они согласованно перекрыты пеперитом и базальтовыми и андезитовыми лавами плато Лорн . ORS на Керрере и изолированные местности вокруг Обана известны своими окаменелостями, особенно рыбами. [13]
Грабен долины Мидленд , ограниченный разломом Хайленд-Баундари на севере и разломом Южных возвышенностей на юге, содержит не только значительное количество осадочных пород старого красного песчаника, но и магматические породы этого возраста, связанные с обширным вулканизмом . Вдоль разлома Хайленд-Баундари от Стонхейвена на побережье Северного моря до Хеленсбурга и далее до Аррана наблюдается непрерывный выход на поверхность . Более разрозненная серия выходов на поверхность встречается вдоль линии разлома Южных возвышенностей от Эдинбурга до Гервана . Старый красный песчаник часто встречается в сочетании с конгломератовыми образованиями, одним из таких примечательных выходов на поверхность является природный заповедник Фоулшью , Кинкардиншир .
Серия выходов пород простирается от Восточного Лотиана на юг через Берикшир . Знаменитое несогласие Хаттона в Сиккар-Пойнт находится в пределах этого бассейна - см. Историю изучения ниже.
Этот относительно большой бассейн простирается через большую часть Южного Уэльса от южного Пембрукшира на западе через Кармартеншир в Поуис и Монмутшир и через южные Уэльские Марки , в частности в Херефордшир , Вустершир и Глостершир . Выступы в Сомерсете и северном Девоне завершают протяженность этого бассейна.
За исключением южного Пембрукшира, все части бассейна представлены рядом литологий, отнесенных к нижнему девону и верхнему девону, контакт между ними несогласен и представляет собой полное отсутствие какой-либо среднедевонской последовательности. Самые нижние формации имеют верхнесилурийский возраст, это формация Downton Castle Sandstone и вышележащая формация Raglan Mudstone, за исключением Пембрукшира, где распознается более сложная серия формаций. На востоке бассейна верхняя часть Raglan Mudstone отмечена хорошо развитым калькретом , известняком Bishop's Frome . [14] Самая нижняя девонская формация - это формация St Maughans , которая сама перекрыта формацией Brownstones , хотя с промежуточной формацией Senni на большей части площади. Верхнедевонская последовательность довольно тоньше и включает серию формаций, которые более ограничены по бокам. В горах Брекон-Биконс формация Плато-Бедс несогласно перекрыта формацией Грей-Гритс, хотя далее на восток эти подразделения заменяются группой кварцевых конгломератов , которая в свою очередь подразделяется на ряд различных формаций.
Последовательность в Пембрукшире отличается от таковой в основной части бассейна и распадается на две части. [15]
В Северном Пембрукшире к северу от разлома Ритек отсутствуют как средний, так и верхний ORS, присутствует только нижний ORS; он делится на более раннюю группу Милфорд-Хейвен, включающую в себя в порядке возрастания формации Ред-Клифф, Сэнди-Хейвен и Геллисвик-Бей, и более позднюю группу Кошестон , включающую, опять же в порядке возрастания, входящие в ее состав формации Лланстадвелл, Бертон-Клифф, Милл-Бей, Лоуренни-Клифф и Нью-Шиппинг. Они соответственно приравниваются к формациям Темесайд, Раглан-Мудстоун и Сент-Моганс в центральной и восточной части бассейна.
В южном Пембрукшире к югу от разлома Ритек нижняя часть ORS представлена, в порядке возрастания, формациями Freshwater East, Moors Cliff и Freshwater West. Они несогласно перекрыты формацией Ridgeway Conglomerate. Средняя часть ORS отсутствует, а верхняя часть ORS представлена формациями Gupton и West Angle.
Формация Фрешуотер-Ист и соответствующая ей формация Ред-Клифф на севере Пембрукшира относятся к позднему силурийскому периоду. [16]
Здесь существует небольшой и отдельный бассейн, где зафиксированы как аллювиальные , так и озерные отложения. Как средний, так и верхний ORS отсутствуют, но нижний ORS представлен, в порядке возрастания, формациями Bodafon, Traeth Bach, Porth y Mor и Traeth Lligwy. Также зафиксированы калькреты, представляющие собой богатые карбонатом почвы, образовавшиеся между периодами отложения осадков. Современное обнажение занимает узкую зону от залива Дюлас на северо-восточном побережье Англси, на юг до города Ллангефни . [1] [17]
В 1787 году Джеймс Хаттон отметил то, что сейчас известно как несогласие Хаттона в Инчбонни, Джедбург , а в начале 1788 года он отправился с Джоном Плейфэром на побережье Берикшира и нашел больше примеров этой последовательности в долинах Тауэр и Пиз-Бернс около Кокбернспата . [18] Затем они отправились на лодке из Дангласс-Берна на восток вдоль побережья с геологом сэром Джеймсом Холлом из Дангласса и в Сиккар-Пойнт нашли то, что Хаттон назвал «прекрасной картиной этого соединения, омытого морем», [19] где 345-миллионный старый красный песчаник залегает на силурийском граувакке возрастом 425 миллионов лет . [2] [20]
В начале 19 века палеонтология формации интенсивно изучалась Хью Миллером , Генри Томасом Де ла Бешем , Родериком Мурчисоном и Адамом Седжвиком — интерпретация Седжвика была той, которая поместила ее в девонский период : он придумал название этого периода. Термин «Старый красный песчаник» был первоначально использован в 1821 году шотландским натуралистом и минералогом Робертом Джеймсоном для обозначения красных пород, которые подстилают «горный известняк», т. е. каменноугольный известняк. В то время они считались британской версией немецких Красных леженей , которые на самом деле относятся к пермскому периоду. [1] Многие из ранних дебатов в науке стратиграфии были посвящены Старому красному песчанику.
В более старых геологических работах, предшествовавших теориям тектоники плит , формация дельты Катскилл в США иногда упоминается как часть Старого красного песчаника. В наши дни признается, что эти два образования не являются стратиграфически непрерывными, но очень похожи, поскольку были сформированы примерно в одно и то же время одними и теми же процессами.
Старый красный песчаник широко использовался в качестве строительного камня в тех регионах, где он выходит на поверхность. Известные примеры его использования можно найти в окрестностях Стерлинга , Стонхейвена , Перта и Тейсайда . Жители Кейтнесса на северо-восточной оконечности Шотландии также в значительной степени использовали этот камень. Старый красный песчаник также часто использовался в зданиях в Херефордшире, Монмутшире и бывшем Брекнокшире (теперь Южный Поуис) в Южном Уэльсе.
