Жасыл өзен формациясы: АҚШ геологиялық құрылымы

Кіріспе

АҚШ-тағы геологиялық формация

Грин-Ривер формациясы – Колорадо, Вайоминг және Юта штаттарында қазіргі Грин-Ривер өзені бойындағы үш бассейіндегі тау аралық көлдер тобындағы шөгінділерді сақтайтын эоцен геологиялық формациясы. Тұнбалар өте ұсақ қабаттарда жиналады: өсу маусымында – қара түсті қабат, ал құрғақ маусымда – ақшыл, органикалық емес қабат. Әрбір қабат жұбы – бір жылды көрсетеді. Грин-Ривер формациясының шөгінділері алты миллион жылдық үздірілмейтін жазбаны ұсынады. Мұндағы қабаттардың орташа қалыңдығы 0,18 мм, ең кемі – 0,014 мм, ал ең жоғарысы – 9,8 мм. Бұл шөгінді қабаттар Колорадо өзенінің саласы – Грин-Ривер атымен аталатын кең аумақта қалыптасқан. Үш жекелеген бассейн солтүстік-шығыс Ютадағы Уинта тауларының (солтүстік, шығыс және оңтүстік) айналасында орналасқан:
Уинтаның шығысындағы Колорадоның солтүстік-батысындағы аймақ;
Уинтаның солтүстігіндегі Вайомингтің оңтүстік-батысындағы Гозиуте көлі деп аталатын үлкен аймақ;
Уинтаның оңтүстігіндегі Ютаның солтүстік-шығысы мен Колорадоның батысындағы ең үлкен аймақ – Уинта көлі.

Вайоминг штатының Линкольн округіндегі Фоссил-Батт ұлттық ескерткіші, өте жақсы сақталған балық қазындымаларының көптігіне байланысты, «Фоссил көлі» деп белгілі бір бөлігінде орналасқан.

Литология және қалыптасу

Эоцен кезеңінде тау аралық бассейндер мен көлдердің қалыптасуы Рокки тауларының пайда болуы мен көтерілуі нәтижесінде болды (Кейінгі бор кезеңінің Севьер орогенезі және палеогендік Ларамид орогенезі). Тектоникалық жоталар эоцендік шөгінді бассейндерін барлық бағыттан шөгінділермен қамтамасыз етті: орталықта Уинта таулары; солтүстікте Жел өзені таулары; шығыста Колорадо тауларының Фронт-Рейндж, Парк-Рейндж және Савач-Рейндж; оңтүстікте Ункомпагре платосы мен Сан-Хуан таулары, ал батыста Юта штатының Васатч таулары және Шығыс Айдахоның жоталары. Көл шөгінділерінің литологиясы алуан түрлі, оған құмтастар, сазтастар, балшықтастар, мұнайлы палеогендік тақтатастар, көмір қабаттары, тұзды булану шөгінділері, сондай-ақ түрлі лакустрин әктастар мен доломиттер кіреді. Йеллоустоун маңындағы сол кездегі белсенді Абсарока жанартау алабынан және оңтүстік-шығыстағы Сан-Хуан жанартау алабынан келген жанартау күлінің қабаттары шөгінділердегі мерзімдік горизонттарды анықтауға мүмкіндік береді. Вайоминг штатының Свитвотер округіндегі трона (гидратталған натрий бикарбонаты карбонаты) қабаттарында сирек кездесетін булану минералдарының көптеген түрлері кездеседі. Грин-Ривер формациясы сегіз сирек минералдың типтік орны болып табылады: бредлейит, эвальдит, лоуглинит, мкельвейит (Y), норсетит, паралабунцовит Mg, шортит және вегшейдерит. Бұдан басқа, онда моссанит (SiC) және тағы 23 жарамды минералдық түрлер табылды.

Циклдік

Төсектер айқын циклділік көрсетеді, прецессия, көлбеулік және эксцентриситет орбиталық компоненттерінің бәрі анық байқалады. Бұл төсектерді жоғары дәлдікпен ішкі түрде мерзімдеуге мүмкіндік береді, ал астрохронологиялық мерзімдер радиометриялық мерзімдермен өте жақсы сәйкес келеді.

Фоссилді аймақтар

Фоссил көлі деп аталатын аймақтағы Вайомингтің оңтүстік-батысындағы Грин Ривер формациясында өте ұсақ түйірлі әк саздың екі ерекше аймағы әртүрлі толық және егжей-тегжейлі қазбаларды сақтау үшін ерекше көзге түседі. Бұл қабаттар – эоцендік лагерштей, яғни бұзылмаған қазбалардың мол жиналуына қолайлы жағдай туған сирек орын. Ең өнімді аймақ – «балық қабаты» деп аталады. Ол 2 метрге дейін қалыңдығы бар ламинатталған немесе қабатталған әк саздардан тұрады және олардың арасында көптеген балықтар мен басқа да қазбалар кездеседі. Бұл қабаттарды қазбаларды ашу үшін оңай бөліп алуға болады. Бұл жіңішке аймақ 4000 жыл бойы шөгінділердің қалыптасуын көрсетеді. Екінші қазба аймағы, 18 дюймдік қабат, ламинацияланбаған және шамамен 45 см қалыңдықтағы қабат, онда да көптеген егжей-тегжейлі қазбалар бар, бірақ оны жұмыс істеу қиын, себебі ол бөлінетін ламиналардан тұрмайды. Әк тастың құрылымы өте ұсақ болғандықтан, қазбалардың арасында сирек кездесетін жәндіктердің жұмсақ бөліктері мен құлаған жапырақтар керемет сақталған. Грин-Ривер формациясынан 35 000-ға жуық қазбалы тау жыныстары Вашингтондағы Смитсон институтында сақтаулы. Дипломист пен Найттия балықтарының қазбалары Фоссил көлінен табылды, бірақ Гозиут көлінен табылған жоқ. Тек Гозиут көлінде ғана мысық (Ictaluridae және Hypsidoridae) және сойғыш (Catostomidae) балықтарының қазбалары бар. Мысықтар көбінесе көлдің ең терең бөліктерінде кездеседі. Грин-Ривер формациясының түрлі қазбалық орындары 5 миллион жылдық кезеңді қамтиды, олар 53,5 және 48,5 миллион жыл бұрынғы уақытқа жатады. Бұл уақыт аралығы ылғалды ерте эоцендік климат пен сәл құрғақ орта эоцендік климат арасындағы өтуді қамтиды. Климат ылғалды және жұмсақ болғандықтан, мұзды төзбейтін крокодилдер өмір сүре алды, ал көлдер сикомор (мысалы, Platanus wyomingensis) ормандарымен қоршалған. Көлдің конфигурациясы өзгерген сайын, Грин Ривердің әр орны сипаты мен уақыты жағынан ерекшеленеді. Көл жүйесі өзендердің дельталарында қалыптасып, тегіс ландшафттағы жеңіл тектоникалық қозғалыстармен орын ауыстырды, Уинта таулы аймағынан және шығыс пен солтүстікке қарай Роки тауларынан шөгінділер алды. Лагерштейттер тотықсыз жағдайда, көл төбінде пайда болған ұсақ карбонатты саздарда қалыптасты. Оттегінің жетіспеуі бактериялардың ыдырауын баяулатты және қоқыс жегіштерді алыс ұстады, сондықтан пальма, папоротник және сикомор жапырақтары, кейбіреулері өсіп келе жатқанда жәндіктердің салған зиянымен бірге, ұсақ түйіршікті шөгіндімен жабылып, сақталды. Жәндіктер толық сақталған, тіпті нәзік қанатты мембраналар мен жәндіктер жіптері де сақталған. Сонымен қатар омыртқалы жануарлар, соның ішінде Бореалосухтың остеодермдері де сақталған. Балықтар көптеп кездеседі. Селді балықтардың, Нигтияның қазбалары, кейде тығыз қабаттарда, тіпті бір мектеп тоң су деңгейіне түсіп, қырылып қалғандай, қазба сүйіктілеріне таныс және коммерциялық нарықта ең көп таралған қазбалардың бірі болып табылады. Жергілікті тұщы суда екі тұқымға жататын Heliobatis және Asterotrygon кездесетін. Барлығы шамамен алпыс омыртқалы таксондар Грин-Риверде табылған. Балықтардан басқа, олар кем дегенде 11 түрлі бауырымен жорғалаушылар, кейбір құстар және бір армадилло сияқты сүтқоректілер, Brachianodon westorum, сондай-ақ басқаларының шашыраңқы омыртқалары, мысалы, ит өлшемімен менискотериум және алғашқы приматтардың бірі Нотарктс табарлық. Толық скелеттерінен белгілі ең ерте жарғақтар (Icaronycteris index, I. gunnelli және Onychonycteris finneyi) осында табылған, олар ұшуға толық дамыған. Тіпті Боавус идельмани есімді жылан да көлге түсіп, балшық тастарда сақталған.

Within the Green River Formation of southwest Wyoming in the area known as Fossil Lake, two distinct zones of very fine grained lime muds are particularly noted for preserving a variety of complete and detailed fossils. These layers are an Eocene Lagerstätte, a rare place where conditions were right for a rich accumulation of undisturbed fossils. The most productive zone—called the split fish layer—consists of a series of laminated or varved lime muds about 6 feet (2 m) thick, which contains abundant fish and other fossils. These are easily split along the layers to reveal the fossils. This thin zone represents some 4000 years of deposition. The second fossil zone, the 18 inch layer, is an unlaminated layer about thick that also contains abundant detailed fossils, but is harder to work because it is not composed of fissile laminae. The limestone matrix is so fine grained that fossils include rare soft parts of complete insects and fallen leaves in spectacular detail. Some 35,000 fossiliferous rocks from the Green River Formation are housed at the Smithsonian Institution in Washington, D. C.

Fish fossils of Diplomystus and Knightia are found in Fossil Lake but not in Lake Gosiute. Only Lake Gosiute has fossils of catfish (Ictaluridae and Hypsidoridae) and suckers (Catostomidae). The catfish are found mostly in the deepest parts of the lake. The various fossil beds of the Green River Formation span a 5 million year period, dating to between 53.5 and 48.5 million years old. This span of time includes the transition between the moist early Eocene climate and the slightly drier mid Eocene. The climate was moist and mild enough to support crocodiles, which do not tolerate frost, and the lakes were surrounded by sycamore ( e. g. Platanus wyomingensis ) forests. As the lake configurations shifted, each Green River location is distinct in character and time. The lake system formed over underlying river deltas and shifted in the flat landscape with slight tectonic movements, receiving sediments from the Uinta highland and the Rocky Mountains to the east and north. The lagerstätten formed in anoxic conditions in the fine carbonate muds that formed in the lakebeds. Lack of oxygen slowed bacterial decomposition and kept scavengers away, so leaves of palms, ferns and sycamores, some showing the insect damage they had sustained during their growth, were covered with fine grained sediment and preserved. Insects were preserved whole, even delicate wing membranes and spider spinnerets. Vertebrates were preserved too, including the osteoderms of Borealosuchus, the crocodile that was an early clue to the mild Eocene climate of Western North America. Fish are common. The fossils of the herring like Knightia, sometimes in dense layers, as if a school had wandered into anoxic water levels and were overcome, are familiar to fossil lovers and are among the most commonly available fossils on the commercial market. There were two genera of indigenous freshwater stingray, Heliobatis and Asterotrygon. Approximately sixty vertebrate taxa in all have been found at Green River. Besides fishes they include at least eleven species of reptiles, and some birds and one armadillo like mammal, Brachianodon westorum, with some scattered vertebrae of others, like the dog sized Meniscotherium and Notharctus, one of the first primates. The earliest bats known from complete skeletons (Icaronycteris index
, I. gunnelli, and Onychonycteris finneyi), already full developed for flight, are found here. Even a snake, Boavus idelmani, found its way into a lake and was preserved in the mudstone.

Қалдықтардың табылуы

Қазіргі Грин-Ривер формациясы деп аталатын аймақтан табылған (омыртқасыз) қазбалардың алғашқы жазбалары ерте миссионерлер мен саяхатшылардың, мысалы С. А. Паркердің (1840) және Дж. К. Фремонттың (1845) күнделіктерінде кездеседі. Геолог доктор Джон Эванс 1856 жылы Грин өзенінің төсенішінен Clupea humilis (кейін Knightia eocaena деп аталған) деп сипатталған алғашқы қазба балықты тапты. Эдвард Дринкер Коуп осы аймақтан кеңінен жинақтап, 1870 жылдан бастап қазба балықтар туралы бірнеше жарияланым жасады.

Мұнай шикізаты

Грин-Ривер формациясы әлемдегі ең ірі мұнайлы шифер кен орнына ие. Мұнай шикізатының қоры шамамен триллион баррелге дейін мұнайға тең болуы мүмкін, оның жартысына дейін шикізатты өндіру технологияларымен (пиролиз, гидрогенация немесе шикізаттағы керогеннің жылулық ерітуі) өндірілуі мүмкін. Дегенмен, өндірілетін мұнайдың мөлшері 2013 жылы геофизик Реймонд Т. Пьерхумберт тарапынан күмәндану тудырды, ол Грин-Ривер мұнайлы шифер кен орнынан мұнайды өндіруге қажетті технология әлі де дамытылмағанын және оны ірі көлемде пайдалы етуге қол жеткізілмегенін айтты. Грин-Ривер мұнай шикізаты көлдік типтегі ламозит болып табылады. Органикалық заттар көк-жасыл балдырлардан (цианобактериялардан) құралған. Тағы бір сирек минерал, қазіргі уақытта тек Парашут-Крик мүшесінен ғана табылған – кристалдық никель порфирин минералы абельсонит.