Формация Веллингтон — геологическая формация раннего пермского периода в Канзасе и Оклахоме. [2] Соляной пласт Хатчинсон в составе формации более известен сообществу, чем сама формация, и соль до сих пор добывается в центральном Канзасе. [3] Веллингтон предоставляет богатую летопись пермских насекомых, а его слоистость дает доказательства для реконструкции тропического палеоклимата пермского периода ледникового периода с возможностью в некоторых случаях измерять смену сезонов. [4] Десятки тысяч ископаемых насекомых, извлеченных из сланцев Веллингтона, хранятся в крупных коллекциях Гарвардского музея сравнительной зоологии и Йельского музея естественной истории Пибоди . [5]
Первоначально описанные как морские сланцы, 500–700 футов (150–210 м) толщиной Веллингтон в основном выглядят как темно-серые, тонкослоистые мягкие породы, в основном наземные, с отложениями из пресноводных прудов и соленых озер. Есть несколько изменчивых слоев ангидрида и гипса , а центральное тело большей части формации представляет собой массивный соляной слой. Локализованные красные слои и зеленые сланцы указывают на условия обнаженных почв с неглубоким уровнем пресной воды. Морские ископаемые ограничены самыми нижними слоями, в то время как остальная часть содержит пресноводные виды и наземную жизнь, особенно насекомых и рептилий.
По сравнению с более ранними пермскими скальными образованиями в середине континента, Wellington несколько более ограничен в ареале. Wellington идентифицирован в западном Канзасе, северо-западной Оклахоме и северо-восточном углу Техасского Панхэндла , но не идентифицирован в Небраске [4] (сравните с относительным расширением нижележащей группы Chase в Небраске и восточном Канзасе). Поверхностный выход лежит в основном вдоль или между шоссе с севера на юг US 81 и US 77. [ 5] К югу от Салины в северной Оклахоме погружающийся на запад Wellington лежит под широкой неглубокой долиной; здесь верхний Wellington обрушился, поскольку член Hutchinson Salt растворился, образовав низины, включая водно-болотные угодья долины Макферсон и низменности Веллингтон-Макферсон . К западу от этой долины сланцы Веллингтона постепенно спускаются глубже под сланцы Ниннеска, но эта формация не простирается дальше западной границы Канзаса. [4]
Во время экстремального глобального оледенения местоположение месторождения Веллингтон было экваториальным и свободным от ледников. Климат был в целом засушливым , но с циклическими колебаниями глобальных температур и осадков, зафиксированными слоями переносимой ветром пыли, отложенной в бассейне. [4]
Первоначально пригодная для обитания среда представляла собой морской залив, однако в основном она была неморской, с большим количеством циклических изменений между сухой, пресной, солоноватой и соленой водой.
Wellington не особенно строго разделен на подотделы, поскольку мало легко идентифицируемых признаков, кроме темного сланца, являются постоянными; но определенные подразделения признаются. В целом, сланцы Wellington делятся на верхний сланцевый элемент Wellington и нижний сланцевый элемент Wellington. Однако эти неформально названные подразделения основаны только на положении соляного элемента Hutchinson в общей середине формации, который обычно, но не всегда, присутствует.
Некоторые известняковые пласты, [9] как правило, доломитовые, наблюдаются в пределах этих верхних и нижних сланцевых подразделений, по-разному ранжируемых как члены, а в противном случае неназванные прилегающие сланцы могут быть классифицированы с названными известняками. [10] Как и соль, каждый из них не всегда распознаваемо присутствует.
Верхний Веллингтон в основном состоит из переслаивающихся циклов серых ангидритовых глинистых пород и красных глинистых пород, но включает ограниченное количество прерывистых пластов известняка и доломита.
Известняк Милан [11] [12] является маркерным пластом для верхней части верхнего Веллингтона, но он не всегда присутствует, его отсутствие заметно скрывает контакт с вышележащим сланцем Ниннеска. Его внешний вид обычно представляет собой последовательность прерывистых тонких карбонатных пластов. [9] Один из выходов находится на берегу реки Чикаския к югу от Милана, Канзас , где он состоит из трех пластов доломита, разделенных сланцем, все с зелеными пятнами малахита . [13]
Трехпалый доломит — это зона приблизительно в 20 футов, содержащая три относительно тонких доломитовых пласта, неофициально названных в южно-центральном Канзасе. Эти пласты изучаются на предмет их роли в разрушительной и фатальной утечке природного газа из хранилища Ягги/Хатчинсона в 2001 году. [14] Однако эти пласты могут соответствовать известняку Милан.
Соль Хатчинсона [11] состоит из повторяющихся пластов соли, ангидрида и серого сланца общей мощностью до 300 футов (91 м). Эта единица присутствует в большей части центрального Канзаса и северо-центральной части Оклахомы. Член встречается при разведке нефти и газа по всему региону. Соль добывается как шахтным способом, так и методом растворения. К горнодобывающим сообществам относятся Хатчинсон , Лайонс , Кингман и Каноплис . [15] Там, где соль Хатчинсона находится близко к поверхности, она может растворяться при нормальной циркуляции пресных грунтовых вод. Растворяющаяся соль приводит к обрушению вышележащих пород и выбросу соли в поверхностные воды, что ухудшает некоторые источники пресной воды. [16]
Нижний Веллингтон состоит из чередующихся циклов серой ангидритовой грязи и ангидрита, причем ангидрит и гипс добываются в некоторых местах. Нижний сланец включает несколько прерывистых пластов известняка и доломита. В некоторых местах эти тонкие известняковые пласты достаточно устойчивы, чтобы влиять на ландшафт; некоторые из них даже геологически картируются в местном масштабе. Самые нижние пласты нижнего Веллингтона являются единственными образцами морской среды в пределах формации Веллингтон.
Известняк Карлтон [11] представляет собой локально образующий уступ, картируемый маркерный пласт для нижнего обнажения Веллингтона. [17] Он связан с «пластами насекомых Карлтона», хотя в пределах верхнего и нижнего Веллингтона известно несколько других пластов насекомых.
Известняк Холленберг [11] также является уступообразующим, локально картируемым маркерным пластом для рельефа нижней поверхности Веллингтона. [17]
Гипс Аннелли назван в честь Аннелли, Канзас , и залегает над сланцевым пластом Геуда-Спрингс . Алебастровая и селенитовая формы гипса также присутствуют, [18] и добывались в курортном сообществе минеральных источников Геуда-Спрингс, Канзас . Хотя алебастр Аннелли, который там добывался, и который местные называют «мрамором», не является идеальным строительным материалом, он использовался при строительстве так называемого «мраморного блока» исторического коммерческого здания Смита в Веллингтоне, Канзас . [19] [20] [21]
Как сланец, формация Веллингтон имеет ограниченные выходы, но имеет тенденцию к формированию умеренно покрытых почвой склонов под покрышками песчаника Кайова. Это усугубляется тем фактом, что когда Веллингтон находится близко к поверхности, грунтовые воды растворяют соль, в результате чего верхние сланцы Веллингтона опускаются и покрываются речным и озерным илом.
Хатчинсон, Канзас, был центром добычи соли из соляного месторождения Хатчинсон. Несколько возможностей геологического туризма находятся под землей в соляной шахте Хатчинсон в связи с музеем соляной шахты Стратака , включая ночевку в палатках для организованных групп, подземные пешие и велосипедные гонки и специальный ежегодный тур «Охота на красную каменную породу», в ходе которого посетители в сопровождении гида могут получить доступ и собрать красную соль из хвостохранилища шахты , которая обычно считается загрязненным отходом.
Следуя по межштатной автомагистрали 70 в северо-центральном Канзасе , к востоку от Салины , путешественники проезжают через живописный хребет холмов между широкими долинами Салин и Соломон . Здесь отсутствуют обрушающийся соляной пласт Хатчинсон и преимущественно красные сланцы Ниннеска, и эти обрывы являются результатом эрозии стойких песчаников в Кайове, залегающих над относительно жесткими и стабильными сланцами верхнего Веллингтона. Результатом являются меньшие обрывы, которые геологически похожи на те, что образованы формацией Дакота над сланцами Ниннеска к западу от Салины. [22]
Coronado Hill — один из остаточных холмов Дакоты, образующих холмистые отроги хребта Smoky Hill Buttes в Smoky Hills . Из общественного парка Coronado Heights на вершине Coronado Hill видны формы рельефа, возникшие в результате взаимодействия устойчивых песчаников Dakota и Kiowa , менее устойчивых сланцев Ninnescah и Wellington и растворения соляного пласта Hutchinson.
К югу от холма Коронадо лежит первоначальное и нынешнее русло реки Смоки-Хилл. Здесь, вытекая из Смоки-Хиллс на западе, река ранее текла на юго-восток, но ее нынешнее русло идет на восток через долину, а затем поворачивает на север к Салине. Эта широкая долина с севера на юг в значительной степени является результатом обрушения формаций, когда соляной пласт Хатчинсона был растворен. [23] Склоны холма Коронадо покрыты сланцами Кайова, сланцы Ниннеска простираются от нижних склонов до дна долины, а вся толщина формации Веллингтон с нетронутой солью Хатчинсона лежит под сланцами Ниннеска ниже этой стороны дна долины. [22]
На обрывах, видимых на дальней восточной стороне долины, сланцы Ниннеска полностью отсутствуют, а формация Веллингтон возвышается более чем на 100 футов (30 м) над дном долины. [22] Соляной пласт Хатчинсона не простирался так далеко на восток, как эти обрывы, поэтому эти нынешние обрывы стабильны и находятся за пределами восточной границы обрушения. [23]
Верховье формирующейся реки Канзас достигло юга через обвал, чтобы захватить реку Смоки-Хилл, поэтому сегодня река делает изгиб длиной 24 мили (39 км) на север к верхней части долины Канзас. [23]
В конце 1950-х годов в рамках проекта обхода и контроля за наводнениями для Салины был прорыт отводной канал через выступ Индиан-Хилл утесов Кайова/Веллингтон на повороте реки Смоки-Хилл. [24] Примерно 80 футов (24 м) верхнего сланца Веллингтона обнажаются в результате раскопок, включая изменение цвета выше по сторонам и короткие водопады над устойчивыми слоями доломита. Парк Индиан-Рок включает этот холм и окружающую территорию с полями, скалами и рекреационными тропами. Дорога Гленнифер-Хилл-Драйв ведет на вершину холма для парковки, панорамного вида на город и троп в отводной канал, а также к сланцу Веллингтона, обнажаемому заброшенным карьером кирпичного завода, который теперь называется озером Индиан-Рок. [22] [25] [26]
Ранняя разведка нефти в западном Канзасе была сосредоточена в основном на каменноугольных формациях, таких как известняки Канзас-Сити - Лансинг на глубине 3300 футов (1,0 км). [27] Верхняя пермская формация важна для этой разведки как маркерные горизонты, так и относительно непроницаемый защитный барьер между рассолами пермских формаций и пресной водой поверхностных водоносных горизонтов, используемых для внутренних поставок. В частности, это означает, что тысячи нефтяных скважин в западном Канзасе должны проникать в соляной пласт Хатчинсона и другие пласты растворимой соли, ангидрида и гипса верхних пермских пород. [28] [29] [30]
Во время Второй мировой войны стальные внешние оболочки были извлечены из завершенных скважин, пробуренных с помощью кабеля, в округе Рассел, но скважины не были правильно запечатаны. Отсутствие цементной оболочки и закупорки означает, что поверхностная пресная вода теперь стекает вниз по стволам скважин и, проходя через соляные, ангидритные и гипсовые пласты, растворяет и уносит эти минералы. Это растворение приводит к образованию заполненных водой пустот на глубине от 1300 до 1600 футов (490 м) под поверхностью, которые все еще увеличиваются и медленно разрушаются сегодня, вызывая активные карстовые воронки. Поскольку над солями Хатчинсона нет прочных образований (только мягкий сланец, песок и очень тонкий мел), опускание происходит очень равномерно и постепенно. [28] [29] [30]
Interstate 70 была сознательно построена над тремя из этих провалов к западу от Рассела, штат Канзас . Полосы неоднократно поднимались с момента строительства, а прилегающий путепровод был удален, чтобы избежать его неминуемого обрушения. Все три провала удерживают открытую пресную воду в дождливые периоды. Провал Кроуфорда является самым глубоким из трех и удерживает воду постоянно, становясь местной водно-болотной средой. [28] [29] [30]
Известняковая пачка Милана обычно представляет собой последовательность прерывистых тонких карбонатных пластов.
Миланский известняк... соляной пласт Хатчинсон... содержащий ископаемые насекомые известняк Карлтон... не имеющий точного представления о его широком распространении, был назван известняком Холленберг.
Милан, член формации Веллингтон группы Самнер (Канзас)
Группа Milan Dolostone, которая выходит на берег реки Чикаския к югу от Милана, образует верхнюю часть формации Веллингтон. Милан состоит из трех слоев доломитового известняка, содержащего чешуйки ярко-зеленого карбоната меди, перемежающиеся несколькими футами серо-зеленого сланца. Во многих местах округа Самнер Милан невозможно распознать; поэтому контакт между формацией Веллингтон и вышележащим сланцем Ниннеска неопределен.
Приток соленой воды из пермских пород привел к деградации пресноводных систем в нескольких районах Центрального Канзаса.
Этот гипс находится в формации Веллингтон. Сообщается, что некоторое количество гипса было добыто в этой местности для строительства здания "Мраморный блок" в Веллингтоне.
Месторождение Геуда-Спрингс
. Каменный гипс, выходящий на поверхность вдоль берегов небольшого ручья... где часть была добыта для возведения большого делового квартала в Веллингтоне, общеизвестного как «мраморный блок».
Пласт гипса хорошего качества, но неопределенной толщины обнажается в SW SE сек. 27, T. 33 S., R. 2 E. ... Сообщается, что в этом месте было добыто некоторое количество гипса для строительства здания "Marble block" в Веллингтоне.
Рисунок 4. Концептуальные блок-схемы около Линдсборга, показывающие геологическое развитие, механизм растворения соляного пласта Хатчинсон и развитие водоносного горизонта Веллингтон между меловым периодом (A) и настоящим (B).
В 1899 г. холм заняли Salina Brick and Tile Co., а позднее Salina Vitrified Brick Co. Компания закрылась в 1954 г. ... пруд площадью два акра ...
Первоначальный объем добычи из известняков Канзас-Сити-Лансинг на глубине около 3334 футов составил 818 баррелей.