Формация Грин-Ривер: Геологическое строение и палеоозерные отложения США.

Введение

Геологическое образование в Соединенных Штатах

Формация Зелёной реки – это геологическое образование эоцена, отражающее осадконакопление в группе межгорных озёр в трёх бассейнах вдоль современной реки Зелёная в Колорадо, Вайоминге и Юте. Осадки отлагались очень тонкими слоями: тёмным слоем в период вегетации и светлым неорганическим слоем в сухой сезон. Каждая пара слоёв называется варвой и представляет собой один год. Осадочные отложения формации Зелёной реки представляют собой непрерывную запись шести миллионов лет. Средняя толщина варвы здесь составляет 0,18 мм, минимальная – 0,014 мм, а максимальная – 9,8 мм. Осадочные слои сформировались на обширной территории, названной в честь реки Зелёная, притока реки Колорадо. Три отдельных бассейна расположены вокруг гор Уинта (на севере, востоке и юге) в северо-восточной части Юты: район на северо-западе Колорадо к востоку от Уинта, более обширный район в юго-западном углу Вайоминга к северу от Уинта, известный как озеро Госиут, и самый большой район на северо-востоке Юты и западе Колорадо к югу от Уинта.

Национальный памятник Фоссил-Батт в округе Линкольн, Вайоминг, расположен в части формации, известной как озеро Фоссил, благодаря обилию исключительно хорошо сохранившихся окаменелостей рыб.

Литология и образование

Формирование межгорных бассейнов / озерных сред в эоцене было результатом горообразования и поднятия Скалистых гор (позднемеловой Севирская складчатость и палеогеновая Ларамидская складчатость). Тектонические поднятия снабжали эоценовые осадочные бассейны осадочным материалом со всех сторон: горы Уинта – в центре; горы Винд-Ривер – на севере; Фронт-Рейндж, Парк-Рейндж и Саватч-Рейндж Колорадских Скалистых гор – на востоке; плато Ункомпагре и горы Сан-Хуан – на юге и, наконец, горы Васатч в штате Юта и хребты восточного Айдахо – на западе. Литология озерных отложений разнообразна и включает песчаники, аргиллиты, алевриты, нефтяные сланцы, угольные пласты, соленосные эвапориты, а также разнообразные лагунные известняки и доломиты. Слои вулканического пепла в различных отложениях, поступавшие из активного в то время вулканического поля Абсарока на севере в районе Йеллоустона и вулканического поля Сан-Хуан на юго-востоке, обеспечивают датируемые горизонты в осадочных отложениях. Отложения троны (гидратированного бикарбоната натрия) округа Свитуотер, штат Вайоминг, примечательны разнообразием редких эвапоритовых минералов. Формация Грин-Ривер является типовым местонахождением восьми редких минералов: бредлейита, эвальдита, лоуглинита, мкельвейита (Y), норсетита, паралабунцовита Mg, шортита и вегшейдерита. Также здесь встречается мойсанит (SiC) и 23 других достоверных минеральных вида.

Цикличность

В этих слоях проявляется отчетливая цикличность, в которой ясно различимы компоненты, обусловленные прецессией, наклоном оси вращения и эксцентриситетом орбиты. Это позволяет проводить внутреннюю датировку слоев с высокой точностью, при этом астрохронологические даты хорошо согласуются с радиометрическими датами.

Зоны ископаемых

В пределах образования Грин-Ривер на юго-западе Вайоминга, в районе, известном как озеро Фоссил, особенно выделяются две отчетливые зоны очень мелкозернистых известняковых илов, примечательные тем, что сохраняют множество полных и детальных окаменелостей. Эти слои представляют собой эоценовые лагерштеты – редкие места, где условия благоприятствовали богатому накоплению нетронутых окаменелостей. Наиболее продуктивная зона, называемая «слоем расщепленной рыбы», состоит из серии ламинированных или варвовых известняковых илов толщиной около 1,8 метра, содержащих обилие рыб и других окаменелостей. Они легко расщепляются по слоям, обнажая окаменелости. Эта тонкая зона представляет собой около 4000 лет отложений. Вторая зона окаменелостей, «18-дюймовый слой», представляет собой неламинированный слой толщиной около 45 см, также содержащий множество детальных окаменелостей, но с ним сложнее работать, поскольку он не состоит из расслаивающихся пластин. Известняковая матрица настолько мелкозернистая, что в окаменелостях встречаются редкие мягкие части целых насекомых и упавших листьев, сохранившиеся в поразительной детализации. Около 35 000 окаменелостей из формации Грин-Ривер хранятся в Смитсоновском институте в Вашингтоне, округ Колумбия.

Окаменелости рыб Diplomystus и Knightia встречаются в озере Фоссил, но отсутствуют в озере Госиут. Только в озере Госиут обнаружены окаменелости сомов (семейства Ictaluridae и Hypsidoridae) и пескарей (семейства Catostomidae). Сомы в основном встречаются в самых глубоких частях озера. Различные ископаемые слои формации Грин-Ривер охватывают период в 5 миллионов лет, датируемый от 53,5 до 48,5 миллионов лет назад. Этот временной промежуток включает в себя переход от влажного климата раннего эоцена к несколько более сухому климату середины эоцена. Климат был достаточно влажным и мягким, чтобы поддерживать крокодилов, не переносящих заморозки, а озера были окружены лесами платанов (например, Platanus wyomingensis). По мере изменения конфигурации озер каждое место в Грин-Ривер отличается по своему характеру и времени. Озерная система образовалась над лежащими в основе речными дельтами и сместилась в равнинном ландшафте с небольшими тектоническими движениями, получая осадочные отложения с Уинта-хайленд и Скалистых гор на востоке и севере. Лагерштеты образовались в аноксических условиях в тонких карбонатных илах, сформировавшихся в озерных отложениях. Недостаток кислорода замедлял бактериальное разложение и отпугивал падальщиков, поэтому листья пальм, папоротников и платанов, некоторые из которых несли повреждения от насекомых, полученные во время роста, были покрыты мелкозернистым осадком и сохранились. Насекомые сохранились целиком, даже нежные мембраны крыльев и паутинные бородавки. Также сохранились позвоночные, в том числе остеодермы Borealosuchus, крокодила, который стал ранним свидетельством мягкого эоценового климата Западной Северной Америки. Рыбы встречаются часто. Окаменелости сельдеобразных Knightia, иногда в плотных слоях, как будто косяк попал в аноксические слои воды и погиб, хорошо знакомы любителям окаменелостей и являются одними из наиболее доступных окаменелостей на коммерческом рынке. Существовало два рода местных пресноводных скатов, Heliobatis и Asterotrygon. Всего в Грин-Ривер было обнаружено около шестидесяти таксонов позвоночных. Помимо рыб, в их число входят по меньшей мере одиннадцать видов рептилий, некоторые птицы и один броненосный млекопитающий, Brachianodon westorum, с некоторыми разбросанными позвонками других, таких как собака Meniscotherium и Notharctus, один из первых приматов. Здесь обнаружены самые ранние известные полные скелеты летучих мышей (Icaronycteris index, I. gunnelli и Onychonycteris finneyi), уже полностью развитые для полета. Даже змея, Boavus idelmani, попала в озеро и сохранилась в грязевике.

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.

Открытие ископаемых

Первые документально подтвержденные записи об окаменелостях (беспозвоночных) из того, что сейчас известно как Формация Зеленой реки, встречаются в дневниках ранних миссионеров и исследователей, таких как С. А. Паркер (1840) и Дж. К. Фремонт (1845). Геолог доктор Джон Эванс собрал первую ископаемую рыбу, описанную как Clupea humilis (впоследствии переименованную в Knightia eocaena), в отложениях реки Грин в 1856 году. Эдвард Дринкер Коуп проводил масштабные сборы в этом районе и с 1870 года опубликовал ряд работ об ископаемых рыбах.

Нефтяные сланцы

Формация Грин-Ривер содержит крупнейшее в мире месторождение горючих сланцев. По оценкам, запасы горючих сланцев могут составлять до триллиона баррелей нефти, до половины которой может быть извлечено с использованием технологий добычи нефти из горючих сланцев (пиролиз, гидрогенизация или термическое растворение керогена в горючих сланцах). Однако оценки извлекаемой нефти были поставлены под сомнение еще в 2013 году геофизиком Рэймондом Т. Пьерхумбертом, который утверждал, что технология извлечения нефти из месторождения горючих сланцев Грин-Ривер не была разработана и не была прибыльно внедрена в значительных масштабах. Горючие сланцы Грин-Ривер относятся к лакустриновому типу ламозита. Органическое вещество образовано сине-зелеными водорослями (цианобактериями). Еще один необычный минерал, известный в настоящее время только из формации Парашут-Крик, – кристаллический никель-порфирин абельсонит.