Навахоский песчаник: геологическое образование юго-запада США

Введение

Навахо-песчаник – геологическое образование в Глен-Каньонской группе, распространенное на территории южной Невады, северной Аризоны, северо-западного Колорадо и Юты, в пределах провинции Колорадо-Плато в США.

Описание

Песчаник Навахо особенно хорошо выражен в южной части штата Юта, где он формирует главные достопримечательности ряда национальных парков и памятников, включая Национальную зону сохранения Ред-Рок-Каньон, Национальный парк Сион, Национальный парк Капитолийский риф, Национальную зону отдыха Глен-Каньон, Национальный памятник Гранд-Стейркейз-Эскаланте и Национальный парк Каньонлендс. Песчаник Навахо часто перекрывает и чередуется с формацией Кайента группы Глен-Каньон. Вместе эти формации могут создавать огромные вертикальные скалы высотой до 671 метра (2200 футов). На вершинах скал песчаник Навахо часто выглядит как массивные округлые купола и обрывы, обычно белого цвета.

Появление и происхождение

Песчаник навахо часто встречается в виде впечатляющих скал, куэст, куполов и обрывов, поднимающихся с поверхности пустыни. Его можно отличить от прилегающих песчаников юрского периода по белому или светло-розовому цвету, перекрестной слоистости масштаба метров и характерному округлому выветриванию. Широкий спектр цветов, демонстрируемый песчаником навахо, отражает длительную историю изменения под воздействием подземных вод и других подповерхностных флюидов на протяжении последних 190 миллионов лет. Различные цвета, за исключением белого, обусловлены присутствием различных смесей и количеств гематита, гоетита и лимонита, заполняющих поры внутри кварцевого песка, составляющего песчаник навахо. Железо в этих слоях первоначально поступало в результате эрозии железосодержащих силикатных минералов. Изначально это железо накапливалось в виде покрытий оксидов железа, которые медленно формировались после отложения песка. Позднее, после глубокого погребения, восстановительные флюиды, состоящие из воды и углеводородов, просачивались сквозь толстый красный песок, который когда-то составлял песчаник навахо. Растворение покрытий оксидов железа восстановительными флюидами выбелило большие объемы песчаника навахо, придав им ослепительно белый цвет. Восстановительные флюиды переносили железо в растворе, пока оно не смешалось с окисляющими грунтовыми водами. В местах смешения окисляющих и восстановительных флюидов железо осаждалось внутри песчаника навахо. В зависимости от местных вариаций проницаемости, пористости, трещиноватости и других присущих песчанику свойств, в пространствах между кварцевыми зернами осаждались различные смеси гематита, гоетита и лимонита. Различия в типе и пропорциях осажденных оксидов железа привели к появлению различных черных, коричневых, малиновых, киноварных, оранжевых, лососевых, персиковых, розовых, золотых и желтых цветов песчаника навахо. Осаждение оксидов железа также сформировало ламинаты, гофрированные слои, колонны и трубки из железистого камня внутри песчаника навахо. Будучи более твердым и устойчивым к эрозии, чем окружающий песчаник, железистый камень выветривался, образуя уступы, стены, гребни, "флаги", башни и другие небольшие формы рельефа, которые выделяются и возвышаются над местным ландшафтом в причудливых очертаниях.

Navajo Sandstone frequently occurs as spectacular cliffs, cuestas, domes, and bluffs rising from the desert floor. It can be distinguished from adjacent Jurassic sandstones by its white to light pink color, meter scale cross bedding, and distinctive rounded weathering. The wide range of colors exhibited by the Navajo Sandstone reflect a long history of alteration by groundwater and other subsurface fluids over the last 190 million years. The different colors, except for white, are caused by the presence of varying mixtures and amounts of hematite, goethite, and limonite filling the pore space within the quartz sand comprising the Navajo Sandstone. The iron in these strata originally arrived via the erosion of iron bearing silicate minerals. Initially, this iron accumulated as iron oxide coatings, which formed slowly after the sand had been deposited. Later, after having been deeply buried, reducing fluids composed of water and hydrocarbons flowed through the thick red sand which once comprised the Navajo Sandstone. The dissolution of the iron coatings by the reducing fluids bleached large volumes of the Navajo Sandstone a brilliant white. Reducing fluids transported the iron in solution until they mixed with oxidizing groundwater. Where the oxidizing and reducing fluids mixed, the iron precipitated within the Navajo Sandstone. Depending on local variations within the permeability, porosity, fracturing, and other inherent rock properties of the sandstone, varying mixtures of hematite, goethite, and limonite precipitated within spaces between quartz grains. Variations in the type and proportions of precipitated iron oxides resulted in the different black, brown, crimson, vermillion, orange, salmon, peach, pink, gold, and yellow colors of the Navajo Sandstone. The precipitation of iron oxides also formed laminae, corrugated layers, columns, and pipes of ironstone within the Navajo Sandstone. Being harder and more resistant to erosion than the surrounding sandstone, the ironstone weathered out as ledges, walls, fins, "flags", towers, and other minor features, which stick out and above the local landscape in unusual shapes.

Возраст и история расследования

Возраст песчаника Навахо несколько спорный. Он мог формироваться в позднем триасе, но, по крайней мере, не старше раннеюрских стадий плиенсбахиана и тоарциана. Двумя основными членами Навахо являются язык Лэмп-Пойнт (район Канаб) и язык Шурц-Сандстоун (район Сидар-Сити). Песчаник Навахо был впервые описан как верхнее образование группы Ла-Плата Грегори и Стоуном в 1917 году. Его возраст был уточнен Льюисом и другими в 1961 году. Изначально это название не использовалось на северо-западе Колорадо и северо-востоке Юты, где предпочитали название «Glen Canyon Sandstone». Возраст был уточнен еще раз Падианом в 1989 году. Радиоизотопный анализ 2019 года указывает на то, что формирование песчаника Навахо полностью относится к юрскому периоду и охватывает около 5,5 миллионов лет – от геттанжского до синемурского возраста.

Окружающая среда для откладывания

Песчаник отложился в аридной эрга на западной части суперконтинента Пангея. На этот регион влияли ежегодные муссоны, возникавшие каждой зимой с приходом более холодных ветров и сменой их направления.

Общий

Анонимный (2011a) Песчаник Навахо (в составе Глен-Каньонской группы). Национальный парк Капитолийский риф: геологический обзор. STAR: группа исследований осадочных и наземных аналогов, отдел геологии и геофизики, Университет Юты, Солт-Лейк-Сити, штат Юта. Дата последнего доступа: 18 августа 2013 г.
Анонимный (2011b) Песчаник Навахо, стратиграфия парков Колорадского плато. Геологическая служба США, Рестон, Вирджиния. Дата последнего доступа: 18 августа 2013 г.
Elder, J. (2005) Ячейка Хеле Шоу: сегрегация и стратификация лавин. Utah Sand, Оттава, Канада. Дата последнего доступа: 18 августа 2013 г.
Loope, D. B. (nda) Фотографии следов окаменелостей в песчанике Навахо. Доктор Дэвид Б. Луп – Седименталогия и стратиграфия, Департамент наук о Земле и атмосфере, Университет Вайоминга, Ларами, Вайоминг. Дата последнего доступа: 18 августа 2013 г.
Loope, D. B. (ndb) Фотографии оползней, вызванных дождем, в песчанике Навахо. Доктор Дэвид Б. Луп – Седименталогия и стратиграфия, Департамент наук о Земле и атмосфере, Университет Вайоминга, Ларами, Вайоминг. Дата последнего доступа: 18 августа 2013 г.
Loope, D. B. (ndc) Следы динозавров в песчанике Навахо. PDF-версия (3,9 МБ), постер. Доктор Дэвид Б. Луп – Седименталогия и стратиграфия, Департамент наук о Земле и атмосфере, Университет Вайоминга, Ларами, Вайоминг. Дата последнего доступа: 18 августа 2013 г.
Ostapuk, P., (nd) Окаменелости в песчанике Навахо. Glen Canyon Natural History Association, Пейдж, Аризона. Дата последнего доступа: 18 августа 2013 г.
Peters, P. E., и N. A. Heim (nd) Формирование песчаника Навахо, Глен-Каньонская группа: пространственное распределение в Macrostrat. Macrostrat Beta 0.3, Отдел геологических наук, Университет Висконсина-Мэдисон, Мэдисон, Висконсин. Дата последнего доступа: 18 августа 2013 г.
Pratt, S (2003) Прослеживание песчаника Навахо. Geotimes. (Ноябрь 2003 г.). Дата последнего доступа: 18 августа 2013 г.
Stamm, N. (2013) Геологическая единица: Песчаник Навахо. Национальная геологическая база данных. Геологическая служба США, Рестон, Вирджиния. Дата последнего доступа: 18 августа 2013 г.
Vendetti, J. (2001) Юрские муссоны. Geotimes. (Сентябрь 2001 г.). Дата последнего доступа: 18 августа 2013 г.

Anonymous (2011a) Navajo Sandstone (in Glen Canyon Group) Capitol Reef National Park: Geological Overview. STAR: Sedimentary & Terrestrial Analog Research group, Department of Geology & Geophysics, University of Utah, Salt Lake City, Utah. last accessed August 18, 2013
Anonymous (2011b) Navajo Sandstone, Stratigraphy of the Parks of the Colorado Plateau. U. S. Geological Survey, Reston, Virginia. last accessed August 18, 2013

Elder, J. (2005) Hele Shaw Cell: Avalanche Segregation and Stratification. Utah Sand, Ottawa, Canada. last accessed August 18, 2013
Loope, D. B. (nda) Photos Navajo Sandstone trace fossils. Dr. David B. Loope – Sedimentology and Stratigraphy, Department of Earth and Atmospheric Sciences, University of Wyoming, Laramie, Wyoming. last accessed August 18, 2013
Loope, D. B. (ndb) Photos Navajo Sandstone Rain Induced Slumps. Dr. David B. Loope – Sedimentology and Stratigraphy, Department of Earth and Atmospheric Sciences, University of Wyoming, Laramie, Wyoming. last accessed August 18, 2013
Loope, D. B. (ndc) Dry Season Dinosaur Tracks in the Navajo Sandstone. PDF Version (3.9 MB) poster. Dr. David B. Loope – Sedimentology and Stratigraphy, Department of Earth and Atmospheric Sciences, University of Wyoming, Laramie, Wyoming. last accessed August 18, 2013
Ostapuk, P., (nd) Navajo Sandstone Fossils. Glen Canyon Natural History Association , Page, Arizona. last accessed August 18, 2013
Peters, P. E., and N. A. Heim (nd) Navajo Sandstone Formation Glen Canyon Group: Spatial Distribution in Macrostrat. Macrostrat Beta 0.3, Department of Geoscience, University of Wisconsin Madison, Madison, Wisconsin. last accessed August 18, 2013
Pratt, S (2003) Tracing the Navajo sandstone. Geotimes. (November 2003). last accessed August 18, 2013
Stamm, N. (2013) Geologic Unit: Navajo Sandstone., National Geologic Database. U. S. Geological Survey, Reston, Virginia. last accessed August 18, 2013
Vendetti, J. (2001) Jurassic monsoons. Geotimes. (September 2001). last accessed August 18, 2013

Научные публикации

Чан, М. А. и А. В. Арчер (2000) Циклическая эолическая стратификация на песчанике навахо юрского периода, Национальный парк Сион: периодичность и последствия для палеоклимата. PDF версия, 3.2 МБ в Д. А. Спринкель, Т. С. Чидси-младшем и П. Б. Андерсоне, ред., Геология парков и памятников Юты. Публикация Юта Геологической Ассоциации 28:1 11. Последний доступ – 18 августа 2013 года.
Kocurek G. 2003. Границы экстремальных эолийских систем: Сахара Мавритании и примеры песчаника навахо юрского периода. В М. Чен и А. Арчер, ред., Экстремальные осадочные среды: мега-члены в геологическом времени. Специальный выпуск Геологического общества Америки 370:43–52. Последний доступ – 18 августа 2013 года.
Луп, Д. Б., и К. М. Роу (2003) Долгоживущие плувиальные эпизоды во время осаждения песчаника Навахо. PDF версия, 1.3 МБ. The Journal of Geology 111:223–232. Последний доступ – 18 августа 2013 года.
Loope, D. B., and C. M. Rowe (2005) Сезонные модели ветра и дождя, зафиксированные в песчанике Навахо. PDF версия, 7.4 МБ. Canyon Legacy. 54:8–12. Последний доступ – 18 августа 2013 года.
Loope, D. B., and Z. C. Zanner (2005) Эолийские штрихи в песчанике Навахо. Рефераты с программами Геологического общества Америки, том 37, № 7, с. 506. Последний доступ – 18 августа 2013 года.
Loope, D., L. Eisenberg, and E. Waiss (2004) Навахо песчаное море около экваториальной Пангеи: тропические западные ветры, провалы и гигантские строматолиты. В E. P. Nelson и E. A. Erslev, ред., с. 1–13, Полевые экскурсии в Южные Скалистые горы, США. Полевой справочник GSA № 5, Геологическое общество Америки, Боулдер, Колорадо. Последний доступ – 18 августа 2013 года.
Луп, Д. Б., С. М. Роу и Р. М. Джокель (2001) Ежегодные муссонные дожди, зарегистрированные юрскими дюнами. PDF версия, 284 КБ. Nature. 412:64–66. Последний доступ – 18 августа 2013 года.
Loope, D. B., M. B. Steiner, C. M. Rowe, and N. Lancaster (2004) Тропические западные ветры над песчаными морями Пангеи. PDF версия, 340 КБ. Sedimentology. 51:315–322. Последний доступ – 18 августа 2013 года.
Irmis, R. B. (2005) Обзор фауны позвоночных нижнего юрского песчаника Навахо в Аризоне. PDF версия, 2.4 МБ в R. D. McCord, ред., с. 55–71, Палеонтология позвоночных Аризоны. Бюллетень Юго-Западного музея Месы № 11. Юго-Западный музей Месы, Музей естественной истории Аризоны, Меса, Аризона. Последний доступ – 18 августа 2013 года.
Rainforth, E. C. (1997) Ихнологическое разнообразие позвоночных и исследования численности, нижний юрский песчаник Навахо. PDF версия, 3.9 МБ. Неопубликованная магистерская диссертация, Отдел геологических наук, Университет Колорадо, Боулдер. Последний доступ – 18 августа 2013 года.
Tape, C. (2005) Нижний юрский песчаник Навахо: крупномасштабные отложения и мелкомасштабные структуры, Местоположение: плотина Глен-Каньон. PDF версия, 4.8 МБ в J. L. Kirschvink, ред., Полевая экскурсия на плато Колорадо (южный Юта, северная Аризона, граница пермского и триасового периодов). Отдел геологических и планетарных наук, Калифорнийский технологический институт, Калифорнийский университет. Последний доступ – 18 августа 2013 года.

Chan, M. A., and A. W. Archer (2000) Cyclic Eolian Stratification on the Jurassic Navajo Sandstone, Zion National Park: Periodicities and Implications for Paleoclimate PDF version, 3.2 MB in D. A. Sprinkel, T. C. Chidsey, Jr., and P. B. Anderson, eds., Geology of Utah's Parks and Monuments. Utah Geological Association Publication 28:1 11. last accessed August 18, 2013
Kocurek G. 2003. Limits on extreme Eolian systems: Sahara of Mauritania and Jurassic Navajo Sandstone examples. in M. Chan and A. Archer, eds., Extreme Depositional Environments: Mega End Members in Geologic Time. Geological Society of America Special Paper 370:43 52. last accessed August 18, 2013
Loope, D. B., and C. M. Rowe (2003) Long Lived Pluvial Episodes during Deposition of the Navajo Sandstone PDF version, 1.3 MB. The Journal of Geology 111:223 232. last accessed August 18, 2013
Loope, D. B., and C. M. Rowe (2005) Seasonal Patterns of wind and rain recorded by the Navajo Sandstone PDF version, 7.4 MB. Canyon Legacy. 54:8 12. last accessed August 18, 2013
Loope, D. B., and Z. C. Zanner (2005) Eolian Pin Stripes in the Navajo Sandstone. Geological Society of America Abstracts with Programs, Vol. 37, No. 7, p. 506. last accessed August 18, 2013
Loope, D., L. Eisenberg, and E. Waiss (2004) Navajo sand sea of near equatorial Pangea: Tropical westerlies, slumps, and giant stromatolites. in E. P. Nelson and E. A. Erslev, eds., pp. 1–13, Field Trips in the Southern Rocky Mountains, USA. GSA Field Guide no. 5, Geological Society of America, Boulder, Colorado. last accessed August 18, 2013
Loope, D. B., C. M. Rowe, and R. M. Joeckel (2001) Annual monsoon rains recorded by Jurassic dunes PDF version, 284 KB. Nature. 412:64 66. last accessed August 18, 2013
Loope, D. B., M. B. Steiner, C. M. Rowe, and N. Lancaster (2004) Tropical westerlies over Pangean sand seas PDF version, 340 KB. Sedimentology. 51:315 322. last accessed August 18, 2013
Irmis, R. B. (2005) A review of the vertebrate fauna of the Lower Jurassic Navajo Sandstone in Arizona. PDF version, 2.4 MB in R. D. McCord, ed., pp. 55–71, Vertebrate Paleontology of Arizona. Mesa Southwest Museum Bulletin no. 11. Mesa Southwest Museum, Arizona Museum of Natural History, Mesa, Arizona. last accessed August 18, 2013
Rainforth, E. C. (1997) Vertebrate ichnological diversity and census studies, Lower Jurassic Navajo Sandstone PDF version, 3.9 MB. Unpublished masters thesis, Department of Geological Sciences, University of Colorado, Boulder. last accessed August 18, 2013
Tape, C. (2005) The Lower Jurassic Navajo Sandstone: large scale deposition and small scale structures, Site: Glen Canyon Dam. PDF version, 4.8 MB. in J. L. Kirschvink, ed., Field Trip to Colorado Plateau (southern Utah, northern Arizona, Permian Triassic boundary). Division of Geological and Planetary Sciences, California Institute of Technology, University of California. last accessed August 18, 2013