stringtranslate.com

Кливленд Шейл

Кливлендский сланец , также называемый Кливлендским сланцем , представляет собой сланцевую геологическую формацию на востоке США.

Идентификация и имя

Кливлендский сланец был обнаружен в 1870 году и назван в честь города Кливленд , штат Огайо . Джон Стронг Ньюберри , директор Геологической службы штата Огайо, впервые идентифицировал это образование в 1870 году. [1] Он назвал его «Кливлендским сланцем» и обозначил его типовое местонахождение в Доан-Брук [2] недалеко от Кливленда. [1] Подробная информация о типовом местонахождении и стратиграфической номенклатуре этого подразделения, используемая Геологической службой США, доступна в режиме онлайн в базе данных Национальной геологической карты. [3]

Описание

Основными минералами Кливлендских сланцев являются хлорит , иллит , пирит и кварц . [4] [a] Под землей Кливлендские сланцы имеют черный цвет, [5] [6] [7] [8] тусклый серовато-черный, [9] голубовато-черный или коричневато-черный [4] цвет. В обнаженных обнажениях он выветривается до красного, [9] красновато-коричневого, [2] или средне-коричневого цвета. [4] Сильно выветрелая порода становится серой. [2] [4] Он достаточно делящийся , [6] [5] [7] распадается на тонкие листы неправильной формы [10] или хлопья [4] , в которых иногда появляются кристаллы пикерингита . [2] Кливлендские сланцы, освобожденные от напряжений после обнажения, не пластичны [4] и могут выглядеть так, как будто они раздроблены на блоки из-за трещин . [5]

Базальная граница пирита

Существует резкое и четкое различие между сланцами Кливленд и лежащими под ними сланцами Чагрин . [2] [10] На самом дне Кливлендского сланца есть тонкий прерывистый слой пирита . [5] [b] Этот слой пирита является прерывистым, потому что после того, как эта порода отложилась, она подверглась эрозии. Эрозия усиливается по мере продвижения на юг по долине реки Кайахога и на восток к Гранд-Ривер . [7] Части слоя пирита, известные как Ран Бег Скиннера, [7] содержат фрагменты окаменелого дерева и окаменелые рыбьи кости, стертые под действием воды. [5] Над слоем пирита в западно-центральном (но не восточном) штате Огайо находится слой известняка . [9]

Остальная часть Кливлендских сланцев обычно состоит из относительно твердого, [9] [c] богатого органическими веществами [12] горючего сланца . [4] [8] Он имеет как верхнюю, так и нижнюю часть. [9]

Нижняя часть

Нижнюю часть образует глинистый сланец [9] , описываемый как голубоватый или голубовато-серый [9] и от оливково-черного до коричневато-черного цвета [13] . Нижняя часть может иметь толщину от нескольких дюймов до нескольких футов. Этот слой иногда называют сланцем Олмстед. Возраст этого слоя был датирован от 362,6 до 361,0 миллиона лет на основе биозон конодонтов ( зоны от Bispathodus aculeatus aculeatus до Bispathodus ultimus ultimus ). [14] [15] В нижней части обнаружены тонкие пласты серого или коричневого алевролита , кусков пирита и слоев кремнеземистого известняка со структурой конус в конусе . В восточном Огайо появляются тонкие серые жилы («стрингеры») алевролитов. [9] В западном Огайо, [8] сланцы Кливленд, кажется, перемежаются со сланцами Чагрин под ним, стирая четкую границу между двумя скальными образованиями. [9]

Верхняя часть

Верхняя часть Кливлендских сланцев представляет собой алевритистые сланцы от черного до коричневато-черного [13] [9] с редкими тонкими прослоями серого сланца и алевролита. [5] Верхняя часть значительно богаче нефтью [16] и керогеном . [4] [d] При вскрытии свежие образцы пахнут сырой нефтью. [4] Там, где верхняя часть толстая, [7] и особенно на северо-востоке Огайо, [10] сланец имеет характерный «гофрированный» вид. [7] Верхние 10 футов (3,0 м) Кливлендского сланца содержат обильные конкреции фосфата , конкреции и полосы ( чрезвычайно тонкие пласты) пирита, полосы кальцисилтита и пластинчатости . [13] В верхней части конкрементов почти не обнаружено. [4]

Географическая протяженность

Мощная толща Кливлендских сланцев, обнаженная на северном берегу реки Роки в Норт-Олмстеде, штат Огайо. Для масштаба обратите внимание на палеонтологов справа от центра у подножия скалы.

Кливлендский сланец — сланцевое геологическое образование в штате Огайо , США. Кливлендские сланцы залегают под большей частью северо-восточного Огайо пластами различной мощности.

На северо-востоке Огайо этот член не появляется к востоку от Гранд-Ривер. [7] Измерения, проведенные на северо-востоке Огайо, показывают, что толщина Кливлендских сланцев составляет от 7 футов (2,1 м) [7] до 100 футов (30 м). [9] Наибольшая толщина наблюдается у реки Роки к северу от Берии, штат Огайо , и утончается к востоку, западу и югу. [9]

Кливлендские сланцы находятся в восточно-центральной части Кентукки . В восточно-центральном Кентукки толщина Кливлендских сланцев более однородна и варьируется от 41,4 до 50,1 футов (от 12,6 до 15,3 м), а толщина увеличивается к востоку. [13]

Подразделение также присутствует в Западной Вирджинии [17] и на юго-западе Вирджинии, [18] где оно обозначено как Кливлендский член сланцев Огайо.

Стратиграфическая обстановка

Кливлендские сланцы (или Кливлендские сланцы) являются подразделением сланцевой формации Огайо . [7] [19] Сланец Чагрин лежит в основе сланцев Кливленд. [20] Сланец Бедфорд обычно залегает над сланцем Кливленд, с резким различием между ними. В западно-центральной части Огайо над сланцами Кливленд может лежать более 150 футов (46 м) сланцев Бедфорд. Местами красные и серые сланцы могут широко пересекаться (переплетаться) с кливлендскими сланцами. На дальнем востоке Огайо сланцы Бедфорд утончаются более чем на 125 футов (38 м). Там, где также присутствуют сланцы Куссеваго, сланцы Бедфорд обычно имеют толщину менее 25 футов (7,6 м) и местами могут отсутствовать. На некоторых участках Кливлендские сланцы описываются как перекрытые [7] или несогласно перекрытые постепенно алевролитами Береи и резко песчаниками Береи . [10]

Это региональный эквивалент черных сланцев Хангенберг и сланцев Баккен . [21]

Окаменелости

В формации обнаружены исключительные окаменелости морских животных . Кливлендские сланцы обычно считаются бедными ископаемыми, но есть исключения. Базальный слой пирита содержит окаменевшую древесину и окаменелые рыбьи кости. [5] Нижняя часть известна своими обширными и хорошо сохранившимися ископаемыми хондрихтиями (в том числе Cladoselache ), конодонтами , плакодерми , [7] [5] и палеонисциноидными лучепёрыми рыбами . [22] Гигантские хищные плакодермы Dunkleosteus terrelli , Gorgonichthys clarki , Gymnotrachelus hydei , Heinzichthys gouldii и пять подвидов (включая типовой экземпляр) Titanichthys были обнаружены в Кливлендских сланцах. [23] Кливлендский сланец классифицируется как консерватте-лагерстаттен , что означает, что он часто сохраняет полные окаменелости тела. Типичная ранняя консервация акул включает в себя контуры и отпечатки мягких тканей, лучи плавников, жаберную мускулатуру, хрящи и содержимое желудка. [24] Плакодермы в Кливлендских сланцах обычно не демонстрируют хорошей сохранности мягких тканей. [25]

Список фауны соответствует Карру и Джексону (2008) [26] и Карру 2018 [27]

Плакодермии

Хондриктиес

Остейхтианы

Возраст

Возраст Кливлендских сланцев составляет примерно от 362,6 до 360,1 миллиона лет, что соответствует самой поздней части девонского периода , фамменскому периоду, [14] на основе биостратиграфии по конодонтам [15] и спорам растений. [28] Кливлендские сланцы простираются вплоть до массового вымирания Хангенберга , положившего конец девонскому периоду, но не доходящего до самого конца девонского периода. В отличие от пермско-триасового вымирания и мел-палеогенового вымирания граница девона и карбона не коррелирует с событием массового вымирания в конце этого периода. Бедфордские сланцы и песчаники Береа представляют собой девонские слои, которые возникли после девонско-каменноугольного вымирания, но отложились на вершине Кливлендских сланцев и включают в себя часть восстановительной фауны, которая в остальном типична для каменноугольного периода после Хангенбергского события . [29]

Верхние 2,5 м Кливлендских сланцев были хемостратиграфически коррелированы с Хангенбергским событием и типовой стратиграфией в Германии, что позволяет предположить, что Кливлендские сланцы сохраняют второе из двух событий массового вымирания, которые вместе составляют позднедевонское вымирание [30].

Интерпретация условий осадконакопления

Кливлендские сланцы, вероятно, являются региональным выражением события Дасберг , крупного события вымирания, которое произошло ближе к концу девонского периода . Считается, что Кливлендские сланцы накопились в анаэробной среде . [6] Существуют данные, позволяющие предположить, что Кливлендские сланцы были заложены во время события Дасберг, события вымирания в верхнем Фамене, которое опустошило наземную флору и морскую фауну. Это привело к значительному падению содержания морского кислорода ( бескислородное явление ) и углекислого газа в атмосфере, а затем к кратковременному оледенению . Глобальная окружающая среда восстановилась только для того, чтобы пережить еще одно вымирание — событие Хангенберга , произошедшее недалеко от границы девона и каменноугольного периода . [31] В то время как Кливлендский сланец откладывался, обширное органическое вещество с суши было унесено в море, которое затем лежало над Огайо. [32] Хотя существуют споры о том, насколько глубоким было это море, событие Дасберг означало, что океаны могли поддерживать лишь небольшое количество донных животных или вообще не могли их поддерживать. Это объясняет, почему в Кливлендских сланцах практически отсутствуют окаменелости донных организмов [33] и имеется высокое содержание углерода, которое окрашивает сланцы от темно-серого до черного цвета. [5] [34]

Контакт между сланцами Чагрин и сланцами Кливленд был описан как переслаивание . Эта особенность интерпретируется как вызванная тем, что две разные среды отложения (в данном случае насыщенное кислородом море, отложившее сланцы Чагрин, и анаэробное море, богатое органическими веществами, отложившее сланцы Кливленд) неоднократно перемещались взад и вперед по одной и той же поверхности. область. [9] Геолог Хорас Р. Коллинз назвал границу области интеркалированной , [8] но неясно, какое значение он имел в виду. [э]

Различные гипотезы были предложены в качестве причины регионального нерегулярного контакта между сланцами Кливленд и формацией Бедфорд. Чарльз Э.Б. Конибер отметил, что Кливлендские сланцы более илистые на востоке и более известковые на западе. Он предположил, что это указывает на то, что ил стекал в море с востока на запад. Течение размыло Кливлендские сланцы, а затем отложило новые отложения в оврагах, которые стали формацией Бедфорд. [34] Джек К. Пашин и Фрэнк Р. Эттенсон предложили вариацию этой гипотезы. Они отмечают, что регион, содержащий Кливлендские сланцы, находился в процессе поднятия во время отложения формации Бедфорд. Это, вероятно, привело к обнажению и эрозии Кливлендских сланцев, а отложения, которые стали формацией Бедфорд, заполнили эти овраги . Они также отмечают, что существуют свидетельства диапиризма (внедрения деформируемых Кливлендских сланцев вверх в более хрупкую формацию Бедфорд), а также межъязыкового общения. [37] Бэрд и др. Обратите внимание, что Кливлендский сланец также наклонен вниз на юг. Они предполагают, что это вызвало перебор, а не межъязыкование. [7]

Экономическая геология

Высокое содержание органических веществ в Кливлендских сланцах делает их чрезвычайно подходящими для образования ископаемого топлива. Одно исследование 1981 года показало, что из Кливлендских сланцев можно получить в среднем 14 галлонов США (53 л; 12 имп галлонов) нефти на 1 короткую тонну (0,91 т) породы. [38] Кливлендские сланцы также содержат каннельский уголь и «настоящий» уголь , хотя и не в больших количествах. [4]

Смотрите также

Рекомендации

Примечания
  1. ^ Размер частиц кварца в сланцах варьируется от 2 до 7 микрометров (от 7,9 × 10 -5 до 0,000276 дюйма). [4]
  2. ^ Пирит образуется, когда органический материал падает на дно океана, которое является анаэробным, имеет небольшое придонное течение и имеет обширные отложения ила и отложений. [7]
  3. ^ «Твердый» определяется как имеющий прочность на сжатие от 10 000 до 13 000 фунтов на квадратный дюйм (от 69 000 до 90 000 кПа). [11]
  4. ^ В исследовании 1981 года образцов Кливлендских сланцев в центрально-восточном Кентукки верхняя часть сланца содержала 11 процентов углерода и 1,3 процента водорода . [16]
  5. ^ Интеркаляция может использоваться как синоним переслаивания. [35] Этот термин может также означать введение нового слоя между двумя ранее существовавшими слоями. [36]
Цитаты
  1. ^ аб Уилмарт 1938, с. 361.
  2. ^ abcde Уильямс 1940, с. 19.
  3. ^ "Национальная база данных геологических карт".
  4. ^ abcdefghijkl Джонсон 1981, с. 171.
  5. ^ abcdefghi Ганнибал и Фельдман 1987, стр. 404.
  6. ^ abc Пашин и Эттенсон 1995, с. 57.
  7. ^ abcdefghijklm Baird et al. 2009, с. 10.
  8. ^ abcd Коллинз 1979, с. Е-10.
  9. ^ abcdefghijklm Пеппер, ДеВитт и Демарест 1954, стр. 16.
  10. ^ abcd Пашин и Эттенсон 1995, с. 51.
  11. ^ Вьяс, Ахо и Робл 1981, с. 390.
  12. ^ Пашин и Эттенсон 1995, с. 50.
  13. ^ abcd Поллок, Бэррон и Берд 1981, стр. 204.
  14. ^ аб Беккер, RT; Маршалл, JEA; Да Силва, AC; Агтерберг, ФП; Градштейн, FM; Огг, Дж.Г. (2020). «Девонский период». Геологическая шкала времени 2020 : 733–810. doi : 10.1016/B978-0-12-824360-2.00022-X. ISBN 9780128243602. S2CID  241766371.
  15. ^ аб Заггер, Гленн В. (1995). Биостратиграфия конодонтов и седиментология позднего девона северо-востока Огайо (Диссертация). Университет Кейс Вестерн Резерв. п. 112.
  16. ^ аб Бланд, Робл и Коппенаал 1981, стр. 188.
  17. ^ Райдер, Р.Т., Суизи, К.С., Крэнгл, Р.Д., младший и Триппи, М.Т., 2008, Геологический разрез EE' через центральный Аппалачский бассейн от арки Финдли, округ Вуд, штат Огайо, до провинции Долина и Ридж, Округ Пендлтон, Западная Вирджиния: Карта научных исследований Геологической службы США SIM-2985, 2 листа с 48-страничной брошюрой. http://pubs.er.usgs.gov/publication/sim2985
  18. ^ Райдер, Р.Т., Триппи, М.Х., и Суизи, К.С., 2015, Геологический разрез II' через центральный бассейн Аппалачей от северо-центрального Кентукки до юго-западной Вирджинии: Карта научных исследований Геологической службы США SIM-3343, 2 листа с двумя брошюрами (41р. и 102р.). http://pubs.er.usgs.gov/publication/sim3343
  19. ^ Рубель и Коберн 1981, с. 22.
  20. ^ Пашин и Эттенсон 1995, с. 6.
  21. ^ Кайзер, Арец и Беккер 2016, с. 404.
  22. ^ Хансен 2005, стр. 292–293.
  23. ^ Хансен 2005, стр. 290.
  24. ^ Различные участники базы данных палеобиологии. «Fossilworks: ворота в базу данных палеобиологии» . Проверено 17 декабря 2021 г.
  25. ^ Карр, Роберт К. (2010). «Палеоэкология Dunkleosteus terrelli (Placodermi: Arthrodira)». Киртландия . 57 : 36–45.
  26. ^ Карр, Роберт К.; Джексон, Гэри Л. «Фауна позвоночных кливлендской пачки (фаменского века) сланцев Огайо». Путеводитель по геологии и палеонтологии кливлендского члена сланцев Огайо (68-е ежегодное собрание Общества палеонтологии позвоночных, Кливленд, Огайо.: 1–187.
  27. ↑ Карр, Роберт К. (30 сентября 2018 г.). «Новый аспиноторацидный артродир из позднего девона Огайо, США» Acta Geologica Polonica . 68 (3): 363–379. doi : 10.1515/agp-2018-0021 (неактивен 31 января 2024 г.).{{cite journal}}: CS1 maint: DOI неактивен по состоянию на январь 2024 г. ( ссылка )
  28. ^ Имс, Леонард Юджин (1974). Палинология песчаника Береа и группы Кайахога на северо-востоке Огайо (Диссертация). Ист-Лансинг: Университет штата Мичиган. п. 210.
  29. ^ Диксон, Сара П.; Шоп, Дакота П. (2018). Миниатюрная фауна позднего девона, восстанавливающаяся из сланцев Кливленда. Юго-восточное секционное заседание Геологического общества Америки. Чарльстон, Южная Каролина.
  30. ^ Мартинес, Аарон М.; Бойер, Диана Л.; Дрозер, Мэри Л.; Барри, Крейг; С любовью, Гордон Д. (24 сентября 2018 г.). «Стабильное и продуктивное морское микробное сообщество сохранилось во время Хангенбергского кризиса в конце девона в Кливлендских сланцах Аппалачского бассейна, США». Геобиология . 17 (1): 27–42. дои : 10.1111/gbi.12314 . PMID  30248226. S2CID  52811336.
  31. ^ Бэрд и др. 2009, стр. 8, 10.
  32. ^ Кайзер, Арец и Беккер 2016, с. 415.
  33. ^ Ганнибал и Фельдман 1987, с. 406.
  34. ^ ab Conybeare 1979, стр. 419–420.
  35. ^ Бейтс и Джексон 1984, с. 262.
  36. ^ Нойендорф, Мель и Джексон 2005, с. 330.
  37. ^ Пашин и Эттенсон 1995, стр. 50–51.
  38. ^ Ризонер и др. 1981, с. 12.

Библиография