Формация Джордан (также классифицируется как песчаник Джордан или член формации Тремпило ) представляет собой силикокластический осадочный пласт, обнаруженный в Иллинойсе , Мичигане , Висконсине , Миннесоте и Айове . [1] [2] Названный по отличительным выходам в долине реки Миннесота недалеко от города Джордан , он простирается через шельф Айовы и на восток через Висконсинскую арку и антиклиналь Линкольна в Мичиганский бассейн. [3]
Стратиграфически формация Джордан является самой верхней единицей типа серии Сент-Круасан (исторически, самой верхней подгруппы кембрия в Северной Америке). [4] Она в основном состоит из зрелого, слабосцементированного кварцевого песчаника, хотя на основе размера зерен, содержания полевого шпата и осадочных структур было выявлено несколько отдельных фаций. [5]
Иордан является важным источником кремния . Исторически, эта часть добывалась в больших количествах для производства стекла, хотя в последнее время она используется как источник фракционного песка. [6] Этот пористый, плохо сцементированный пласт также является важным водоносным горизонтом и основным источником питьевой воды для людей по всему Верхнему Среднему Западу. [7]
Самые ранние ссылки на слои, которые сейчас называют Jordan, были сделаны многими из первых геологов верхнего Среднего Запада. В отчете 1852 года о геологии Висконсина, Айовы и Миннесоты Д. Д. Оуэн отнес его к самой верхней части своего «Нижнего песчаника» («Верхний песчаник» относится к тому, что сейчас называется St. Peter ). [8] Термин Jordan Sandstone был впервые применен в 1874 году Н. Х. Уинчеллом, который основывал свое описание на обнажениях в карьере около Jordan, Миннесота . [9]
Формация Jordan широко представлена выходами на поверхность и обнажениями по всему Висконсину, Миннесоте и Айове [5] Геологическая карта Висконсина; Геологическая карта Миннесоты). Она особенно хорошо представлена в выходах на поверхность вдоль реки Миссисипи и ее притоков. [5] Она также присутствует в недрах во многих частях этих штатов, и была обнаружена в кернах и буровом шламе в Иллинойсе, Миссури и Мичигане (хотя здесь она не обнаружена на поверхности). [2]
За пределами этого региона присутствуют породы похожего возраста, хотя они относятся к другим литостратиграфическим единицам. Предполагаемые латеральные эквиваленты формации Jordan включают Eminence Dolostone бассейна Иллинойса, [10] формацию Au Train северного бассейна Мичигана, [11] и некоторые горизонты супергруппы Knox в восточно-центральной части Соединенных Штатов. [10] [12]
Формация Иордан в основном состоит из очень зрелых, хорошо отсортированных песчаников неопределенного происхождения. [5] Хотя она в основном состоит из кварцевых зерен, в значительных количествах присутствуют полевошпатовые и литические фрагменты, а также разнообразные биокласты, полученные из морских беспозвоночных. [5] [13]
По крайней мере три различных типа фаций были идентифицированы и выделены на основе осадочных структур и размера зерен: холмистая перекрестно-слоистая фация, желобчато-перекрестно-слоистая фация и крупномасштабная перекрестно-слоистая фация. [5] В целом, формация Иордан демонстрирует огрубляющую восходящую последовательность. [5]
Обычно песчанику Jordan Sandstone присваивается формационный ранг, и он считается самым верхним подразделением группы Trempealeau (хотя иногда его оценивают как самый верхний член формации Trempealeau). [2] [14] Хотя первоначальный типовой разрез больше не обнажен, новый эталонный разрез определен на обнажении около Хомера, Миннесота, в округе Уинона, где можно увидеть несколько отдельных языков формации, переплетающихся между собой. [4] Песчаник Jordan Sandstone имеет мощность от 15 до 115 метров (от 50 до 377 футов). [4]
Нижний Иордан содержит относительно высокие пропорции полевошпатового материала, а его нижний контакт довольно постепенный. [5] На большей части верхнего Среднего Запада он залегает над формацией Св. Лаврентия, которая состоит из доломитовой фации (член Черной Земли) и илистой фации (член Лоди). [15] Более ранние исследования часто объединяли Иордан и Св. Лаврентия, хотя их можно различить на основе литологии. [1] Контакт между этими единицами обычно устанавливается в верхней части самого верхнего слоя алеврита Лоди, где он перекрыт сплошным слоем песчаника. [4] [16]
Jordan перекрыт формацией Oneota, доломитовой карбонатной единицей раннего ордовика. [15] Массивные, хорошо сцементированные микробиальные карбонаты формации Oneota обычно залегают на нескольких метрах песчаного сланца с известковыми прослоями, называемыми Coon Valley или Stockton Hill Member. [1] [17] Хотя эти слои традиционно были связаны с формацией Jordan на основе литостратиграфических свойств, но более поздние исследования последовательностей и биостратиграфии предполагают, что они более тесно связаны с Oneota. [1] [18] Верхний контакт Jordan интерпретируется как топографически сложная, несогласная поверхность. [13]
Иордан имеет по крайней мере четыре названных подразделения, различающихся на основе осадочных структур, размера зерна и стратиграфического положения. [5] Базальный Norwalk Member состоит из мелкозернистого холмисто-слоистого песчаника, содержащего относительно высокую долю полевого шпата. Этот подраздел сильно биотурбирован и содержит случайные окаменелости морских организмов.
Norwalk в основном перекрыт Van Oser Member, среднезернистой поперечно-желобчатой слоистой фацией кварцевого песчаника. [5] По крайней мере два языка этой фации присутствуют в формации Jordan, как правило, разделенные либо мелкозернистым холмистым слоистым песчаником, называемым Waukon Member, либо биотурбированным, слоистым полевошпатовым кварцевым песчаником с доломитовым цементом, который называется Sunset Point Member. [5]
Из-за присутствия редких ископаемых и биотурбированных осадков формация Иордан интерпретируется как продукт морской осадочной среды. [13] Биотурбированные, мелкозернистые фации интерпретируются как нижние береговые отложения, на которые повлияли приливные колебания и штормы. [13] Более грубые, косослоистые отложения, такие как Ван Озер, могут быть отложениями крупных подводных дюн. [13]
Иордан — один из многих «пластинчатых песчаников», которые покрывали большую часть континента в конце кембрия. [13] В это время большая часть Северной Америки была покрыта мелководным морем, покрытым латерально непрерывными пластами песчаника и карбоната, покрывавшими десятки тысяч квадратных километров (палеозойская ортокварцит-карбонатная свита). [19]
Формация Jordan долгое время считалась верхнекембрийской , точнее, она охватывает часть биозоны трилобитов Saukia , что определяется присутствием трилобитов, таких как Tellerina strigosa . [5] Конодонты из формации Norwalk предполагают отнесение к зоне Eoconodontus , что подтверждает возраст, установленный трилобитами. [5]
Вышележащая формация Онеота имеет ранний ордовикский возраст, на что указывают конодонты и трилобиты. [18] Это говорит о том, что граница кембрия и ордовика должна проходить либо по верхнему течению Иордана, либо на контакте с вышележащей формацией Онеота. [18] Но это все еще область активного изучения.
Хорошо отсортированные, хорошо окатанные отложения формации Jordan широко добываются в качестве расклинивающего агента для гидроразрыва пласта. [6] Песок обычно добавляется в жидкости для гидроразрыва пласта с целью поддержания открытыми индуцированных гидроразрывов пласта. Толщина пласта, его относительно слабая цементация и его близость к основным водным путям и дорогам сделали его прибыльной целью для горнодобывающих компаний. [20] [21]
Крупнозернистая формация Джордан слабо сцементирована и имеет низкое содержание глины, что означает, что эта единица обладает высокой проницаемостью. [22] Эти свойства делают ее прекрасным водоносным горизонтом , который простирается по всей северо-центральной части Соединенных Штатов. [7]
