Дакота — название осадочной геологической единицы, формации и ранга группы на Среднем Западе Северной Америки. Единицы Дакота в основном состоят из песчаников , аргиллитов , глин и сланцев , отложенных в среднемеловом периоде открытия Западного Внутреннего Морского Пути . [7] Использование названия Дакота для этого конкретного альбско - сеноманского яруса исключительно широко распространено; от Британской Колумбии и Альберты до Монтаны и Висконсина до Колорадо и Канзаса до Юты и Аризоны . Он известен тем, что производит массивные красочные скальные образования в Скалистых горах и Великих равнинах Соединенных Штатов, а также тем, что сохраняет как следы динозавров, так и листья ранних листопадных деревьев.
Из-за обширного выветривания более старых пород в юрском и триасовом периодах , слои Дакоты лежат несогласно поверх многих различных формаций, возраст которых варьируется от докембрия до раннего мела. За несколькими местными исключениями, это старейшая меловая единица, обнаженная в северной части Великих равнин, включая Канзас , Небраску , Айову , Миннесоту и Висконсин , а также пустынный юго-запад . Она, как правило, состоит из песчаных , мелководных морских или пляжных отложений с морскими илистыми отложениями и случайными речными отложениями. [8] [9]
FB Meek и FV Hayden впервые использовали Dakota в 1862 году для обозначения характерных обнажений красного песчаника вдоль реки Миссури около города Дакота , штат Небраска. Но с этим названием они применили термин «группа», который в то время имел значение ранга формации , как это используется в настоящее время. [6] Формация Дакота является основным названием и рангом подразделения на Великих равнинах . Ранг формации также применяется в западных пределах (например, на северо-востоке Юты), поскольку подразделение утончается и демонстрирует формационные характеристики, морские сланцы отсутствуют, а виды ископаемой пыльцы коррелируют с теми, которые обнаружены в подразделении на реке Миссури . [10] В бассейне Сан-Хуан и других межгорных бассейнах и плато Юго -Запада песчаник Дакота является официальным названием старейшего мелового песчаника, а также языков этого наземного песчаника, простирающихся в темные морские сланцы Манкоса . [2] Однако, «песчаник Дакота» повсеместно является общепринятым неофициальным названием для этой единицы, особенно для пластов песчаника. [11]
Ранг Dakota Group используется вдоль территории Dakota Hogback в Колорадо и Вайоминге, плато Колорадо , [4] реки Драй-Симаррон , [4] и бассейна Денвера . Этот ранжирование групп распознает последовательности и элементы, которые демонстрируют локальные формационные характеристики, особенно морские сланцы, которые менее развиты или отсутствуют дальше от центра морского пути. Поскольку эти места были во время формирования самыми ранними и глубокими областями морского пути, эти группы могут включать более древние возрасты пород, чем обычно включаются в других местах под названием Dakota. Названия формаций-членов Dakota Group различаются между этими регионами по мере дальнейшего изучения геологии там; но самая ранняя единица, включенная в Dakota Groups, исключенная в других местах, — это наземная формация Lytle , которая старше любой другой меловой породы в Колорадо или Канзасе. [11] Сланцы Skull Creek и песчаник Plainview из Колорадо также включены в группу Dakota, как и формация Cedar Mountain из Юты и ее конгломерат Buckhorn. Однако эти единицы представляют собой отдельную морскую последовательность во времени между последовательностями Lytle и «верхней Dakota» (Mowry), а на равнинах к востоку те же единицы называются Kiowa Shale и Cheyenne Sandstone , которые считаются отдельными от формации Dakota, как определено в Канзасе, и, более того, не появляются в типовом местоположении в Небраске. [12] Однако последующие стратиграфические и палиностратиграфические исследования показали, что формация Dakota в типовом местоположении включает песок и аргиллиты, охватывающие те же возрасты и последовательности, что и «морские сланцевые фации Graneros» и «ранний поздний альбский Kiowa-Skull Creek». [5]
В некоторых местах классификация не разделена; например, на крайнем юго-западе штата Юта пласты обозначены как Дакотский конгломерат без дальнейшего разделения. [4]
Ближе к поверхности (в пределах пары тысяч футов/сотен метров) пласты песчаника формации Дакота образуют различные водоносные горизонты Дакота , важные источники воды в некоторых районах Великих равнин и Юго-Запада [9] , гораздо более обширные, чем водоносный горизонт Высоких равнин [13] и известные своими артезианскими свойствами. [14]
В других местах, когда глубже, особенно в Денверском бассейне , эти же пески искали на предмет наличия запасов углеводородов . « Бурильщики », которые перемещаются по глубоким пластам, отслеживая материал, вынесенный на поверхность в буровом растворе , в алфавитном порядке обозначили «производящие углеводород пески» Дакоты в Денверском бассейне как (самые высокие) « D », « J », «M» и «O» (самые низкие). Колорадские «D» и «J» Денверского бассейна бурильщиков были особенно важны для Небраски, Канзаса и Оклахомы в их попытках соотнести их восточные выходы с подразделениями Дакоты в Денверском бассейне и западными подразделениями в целом. [15] [12]
Отложение осадков, которые впоследствии стали формацией Дакота, началось в конце раннего мела ( альбский ярус ). Это отложение ознаменовало собой откат от более чем 100 миллионов лет эрозии (большая часть мезозоя ). [5] Этот откат был вызван подъемом устья рек, называемым подъемом базисного уровня, когда образовался Меловой морской путь. Этот подъем снизил градиент рек, заставив их откладывать осадки вглубь суши, поскольку их скорость больше не могла поддерживать большие объемы осадка. [16]
Измерения показывают, что реки текли на запад и юго-запад к наступающему морю из областей источника около современных Великих озер . Точка осаждения медленно смещалась на восток по мере подъема морского пути. Это изменение видно по постепенному изменению состава песчаников от большого количества палеозойского обломочного материала в Канзасе до песчаников, содержащих весь докембрийский кристаллический обломочный материал в Айове. [17]
Этот сдвиг означает, что реки полностью размыли палеозойские породы в районе истока реки к тому времени, когда Морской путь поднялся достаточно высоко, чтобы реки могли откладывать осадки в Айове. Самая верхняя часть формации Дакота отложилась вдоль побережья, на что указывают некоторые ископаемые морские беспозвоночные . Ископаемые растения, угольные отложения и каолинитовые глины показывают, что климат был теплым и влажным во время отложения формации Дакота. [17] Некоторые из древних сохранившихся почв показывают, что присутствовал обширный лес поймы.
Этот меловой морской путь испытал ряд геологических последовательностей (циклы подъема и падения уровня моря относительно возвышенности суши), которые во время определенных низких уровней моря временно восстанавливали сухопутную связь между восточным и западным континентами в предковой Трансконтинентальной дуге . Каждая последовательность представляет собой цикл крупного продвижения морского пути в западную внутреннюю часть Северной Америки с последующим отступлением (см. Закон Вальтера о фациях ). Последовательности морского пути обычно выражают фациальные последовательности, во-первых, разрыв эрозионной поверхности низкого уровня моря (возможно, с развитием почв ), затем трансгрессивный рисунок наземного песка и ила, за которым следуют прибрежные морские отложения, рисунок высокого уровня моря, который может устанавливать дальнебережные морские сланцы и известняки, регрессивный рисунок возврата к прибрежным морским отложениям к наземному илу и песку, и финальная эрозионная поверхность низкого уровня моря. Пять из первых последовательностей Западного внутреннего морского пути имеют отношение к классификациям Дакоты.
Первая последовательность, типичная для формации Лайтл , не завершила соединение северных и южных заливов перед отступлением. Вторая последовательность типична для соответствующих формаций Скулл-Крик и Кайова . Эти первые две последовательности отсутствуют в типовой области вдоль реки Миссури. Осадки, в целом рассматриваемые как дакота, затем регистрируют последовательность Моури с песчаниками Мадди, J или Нижней Дакотой и песчаниками D или Верхней Дакотой, образующимися на разрывах в начале и конце этого цикла. На востоке ограниченные морские сланцы последовательности Моури относят к формации Дакота, в то время как в центре аргиллиты и морские сланцы обычно относят к отдельной единице между верхними и нижними единицами песчаника, а на юго-западе гораздо более толстые морские сланцы относят к языкам Нижнего Манкоса . Цикл Гринхорна является последней соответствующей последовательностью, поскольку он накладывается на все классификации Дакоты, за исключением некоторых песчаников возраста Гранерос , таких как классифицированные в Висконсине и Айове. [18] [5]
В диапазоне использования названия Дакота, подразделение в первую очередь известно своими массивными пластами песчаника, который обычно показывает оттенки красного, но также серого, желтого или белого. Песок переносился и откладывался реками или накапливался в дюнах или береговых полосах, а затем цементировался красным оксидом железа или белым кальцитом , в зависимости от местных условий грунтовых вод, которые следовали за седиментацией. Степень цементации может варьироваться от мягко крошащейся до устойчивой к ударам. Пласты песчаника могут иметь локальные конгломераты гравия. Состав песка и гравия варьируется в зависимости от источников рек, которые создали каждое месторождение.
Количество песчаника, в среднем 25-50%, может быть очень большим на коротких расстояниях между крайностями от 5% до 80%. Однако, общий остаток единицы, как правило, в дополнительных пропорциях 80% к 5%, представляет собой слоистый аргиллит и глину, отложенные на поймах, болотах и эстуариях. Подобно песку, почвообразующая грязь была изменена условиями грунтовых вод, чтобы накопить оксид железа или кальцит. Окраска может быть от темного до светло-красного, серого, желтого и белого. Накопление оксида железа может приближаться к твердости и блеску гематита .
Свидетельством общего низменного характера пышной, тепличной среды Земли Дакоты является образование в различных районах лигнита и каменного угля .
Морской сланец также является частью последовательностей Дакоты. Менее распространенный в отдаленных экстенсивах, особенно на востоке, сланец более характерен для более глубоких частей внутреннего морского пути. Более того, сланцы на вершине верхней Дакоты на равнинах востока обычно относят к Граноле или эквивалентным единицам, в то время как на западе самые толстые переслаивающиеся «языки» сланца обычно относят к нижней Маркос. Тем не менее, вблизи западных границ, где Дакота «выклинивается» между Моррисоном и Моури, единица возвращается к полностью наземной песчано-грязе-песчаной структуре и ископаемой пыльце типа Небраски. [10]
Эти характеристики хаотичных, сформированных сушей песчаных отмелей и илистых отмелей, лежащих над кремнистыми, более белыми морскими мегациклическими пермскими известняками и под серыми, ритмичными, меловыми сланцами , сохраняются на протяжении тысяч миль, хотя они могут быть локально изменчивы, что приводит к общему использованию названия Дакота, несмотря на многочисленные попытки использовать местные названия. [10]
Исторически нижнемеловые слои в районе Скалистых гор назывались формацией Дакота на основе предполагаемой корреляции с типовым разрезом Дакота Великих равнин. Вицке и Людвигсон утверждали, что использование названия «Дакота» должно отражать фактическую, а не предполагаемую корреляцию, основанную на стратиграфии и составе осадочных пород. [17] К западу от Скалистых гор, например, на плато Колорадо, эту последовательность верхнемеловых, преимущественно песчаниковых, осадочных пород рекомендовалось называть группой Дакота, [19] чтобы развеять любые предположения о прямой фациальной корреляции. Однако немногие авторы статей о Дакоте к западу от Скалистых гор, особенно на плато Колорадо, признают Дакоту группой Дакота, вместо этого используя термин песчаник Дакота, ранга формации. Его подразделения признаются членами. Многие авторы подчеркивали тот факт, что морской песчаник Дакота на плато Колорадо переплетается с морской нижней частью сланцев Манкос, что приводит к обоснованным литостратиграфическим названиям, таким как язык Уайтуотер Арройо сланцев Манкос, который непосредственно перекрывается языком песчаника Тууэллс песчаника Дакота. [2] В западной части бассейна Сан-Хуан самая нижняя часть песчаника Дакота, хотя и имеет маргинальное морское происхождение в восточной части бассейна Сан-Хуан, представляет собой комплекс неморских песчаников. Эти взаимоотношения особенно хорошо проявляются в бассейне Сан-Хуан на северо-западе Нью-Мексико
Начиная с раннего мела, Меловой морской путь простирался на юг от того, что сейчас является Северным Ледовитым океаном, и соединялся с коротким расширением на север от Мексиканского залива. [20] Эта морская трансгрессия океана на то, что раньше было сушей, была завершена к концу альба (~100 млн лет назад), тем самым разделив Северную Америку пополам. На восточной стороне морского пути осадки, которые впоследствии стали формацией Дакота, отлагались в виде прибрежных и прибрежных морских песков и илов. По мере того, как морской путь продолжал углубляться и расширяться, эта восточная береговая линия постепенно перемещалась на восток; однако накопление обильных осадков, поставляемых крупными реками, ограничивало продвижение береговой линии за пределы типового местоположения на протяжении всего сеномана, пока не было преодолено морским путем Гринхорн в раннем туроне . [5] Между тем, на западной стороне морского пути осадки переносились на восток и северо-восток реками с гор, расположенных вдоль границы Невады и Юты.
Эти западные отложения также накапливались в виде прибрежных песков и илов и являются аналогами формации Дакота на восточной стороне Морского пути. Однако эти аналогичные отложения возникли с другой стороны моря и были принесены реками, текущими в противоположных направлениях. Эти западные отложения эквивалентны формации Дакота Великих равнин, но не являются точно такими же слоями. Отдельные формации в западной группе Дакота имеют местные названия. В Вайоминге термин формация Кловерли был расширен некоторыми авторами, чтобы включить в него отложения, ранее помещенные в формацию Дакота. [ необходима цитата ] Вдоль хребта Колорадо Фронт нижние, наземные слои или фации группы Дакота иногда называют формацией Литл, а прибрежные морские фации называют формацией Саут-Платт. [21] В восточной Юте и западном Колорадо Янг ввел термин формация Натурита для ряда фаций в более крупной «группе Дакота». [19] Однако, несмотря на логику Витцке и Людвигсона, геологи продолжают называть нижнемеловую последовательность формаций на плато Колорадо и в Скалистых горах группой Дакота. [22]
Дакота предоставила ряд ресурсов в равнинных штатах, а также в некоторых частях горного запада.
Преобладающие сланцы и аргиллиты являются источником углеводородов, в то время как линзы и каналы песчаника образуют пригодные для эксплуатации запасы углеводородов. Таким образом, Dakota Group является источником нефти и газа в бассейне Денвера . [23]
Когда они находятся близко к поверхности, эти же структуры функционируют как водоупоры и водоносные горизонты соответственно. Песчаники Дакоты образуют важные запасы воды на равнинах, особенно на возвышенностях между речными долинами, где бы они ни находились за пределами границ водоносного горизонта Огаллала . [24]
.jpg/1280px-No._38._Coal_Canon_at_Wilson,_Kansas._(6860533946).jpg)
Поскольку формация имеет уникальное наземное происхождение, в отличие от обширных морских формаций Равнин, Дакота имеет дополнительные уникальные ресурсы. В единице образовался бурый уголь , который добывался недолгое время в 19 веке. Этот запас был немедленно добыт в качестве топлива ранними американскими поселенцами, но он был решительно хуже более крупных запасов угля на юго-востоке Канзаса. [25] Широко распространенная болотистая среда периода Дакоты привела к образованию конкреций железа, образующих гематит , лимонит и пласты «железного камня», которые распространены в глиняном члене Янссена Канзаса. [25] Плавка этого ограниченного источника железа была лишь кратко предпринята в сочетании с добычей бурого угля. Было обнаружено, что сцементированный железом песчаник является прочным и красочным строительным материалом на безлесных Равнинах 19 века. Исторические здания 1860-х годов Форт-Харкер (Канзас) и Форт-Ларнед построены из этого камня. Глины Дакоты добываются для производства плитки и кирпича. [26]
Уран также концентрируется в песчанике Дакоты, где просачивающаяся вода, богатая ураном, отложила минерал в водоносных слоях. [27]
Пески и илы Дакоты представляют собой влажные низменности, реки, поймы и пляжи с глубоко волнистой береговой линией между дельтами и солоноватыми морскими заливами . Грунтовые воды, текущие из глубины страны, реагировали с изменениями pH , оксигенации и солености , сталкиваясь с морской водой, откладывая оксид железа и кальцит в подземных слоях вблизи береговых линий. Эти минералы затвердевали материал и окаменелости, чтобы сохранить свидетельства экологии этих сред. [5] Песчаник со следами динозавров в верхней Дакоте над морским сланцем Скалл-Крик около Денвера демонстрирует, что морской путь иногда отступал из этого района.
Окаменелости динозавров очень редки в формации Дакота, и большинство [ требуется ссылка ] из них происходят из Канзаса. Некоторые из них найдены в Колорадо и Небраске. Самым популярным местом для публичного просмотра окаменелостей динозавров мелового периода в Колорадо является хребет Динозавров . Лучший образец - частичный скелет анкилозавра - нодозавра, называемого Silvisaurus condrayi . [28] [29] Другие изолированные материалы анкилозавра также могут принадлежать Silvisaurus . [30] Также известны ископаемые следы динозавров, в том числе тероподов и анкилозавров. [30] Крупная бедренная кость орнитопода известна из округа Берт, штат Небраска, а также ископаемые следы динозавров из округа Джефферсон. [31] [32] Здесь также найдены гониофолидиды с Dakotasuchus kingi . [33]
Дакота ... претерпела яркую историю изменений номенклатуры. ...
Натурита,
как правило, не является общепринятым названием для этого участка пород на
плато Колорадо
. ... Термин песчаник Дакота официально использовался на геологических картах и в отчетах в восточных горах Юинта (...); Однако мы изменяем описательный термин на «формация», чтобы отразить литологическую неоднородность Дакоты в этом регионе и чтобы он соответствовал использованию в других местах Юты.
По ту сторону Континентального водораздела водоносный горизонт Дакота присутствует во многих межгорных бассейнах. Таким образом, Дакота является важным источником воды во многих районах североамериканского континента.
Хотя песчаник Дакота является одним из важнейших известных артезианских резервуаров, .... – Свидетельство Пауэлла (1890) ... Водоносный горизонт Дакота в Южной Дакоте является одним из классических артезианских водоносных горизонтов. Многие современные идеи относительно артезианских водоносных горизонтов исходят из исследования водоносного горизонта Дакота, проведенного Н. Х. Дартоном в 1890-х и начале 1900-х годов. - Джон Д. Бредехофт и др. (1983)
три кирпичных завода расположены в месторождениях
глины Дакота,
прямо здесь, в самом сердце Канзаса.
С точки зрения Колорадо, анимация Западного внутреннего морского пути, включая сухопутный мост между отступом Моури и Гранеросом, продвигается вперед:
