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Esquisto de Cleveland

La formación de esquisto de Cleveland , también conocida como el miembro Cleveland de la formación de esquisto de Ohio , es una formación geológica de esquisto del Devónico tard...

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La formación de esquisto de Cleveland , también conocida como el miembro Cleveland de la formación de esquisto de Ohio , es una formación geológica de esquisto del Devónico tardío ( Fameniano ) en el este de los Estados Unidos.

Identificación y nombre

La formación de lutita de Cleveland fue identificada en 1870 y recibió el nombre de la ciudad de Cleveland , Ohio . John Strong Newberry , director del Servicio Geológico del Estado de Ohio, identificó por primera vez la formación en 1870. [1] La llamó "lutita de Cleveland" y designó su localidad tipo en Doan Brook [2] cerca de Cleveland. [1] Los detalles de la localidad tipo y de la nomenclatura estratigráfica para esta unidad tal como la utiliza el Servicio Geológico de los Estados Unidos están disponibles en línea en la Base de datos de mapas geológicos nacionales. [3]

Descripción

Los minerales primarios en la lutita de Cleveland son clorita , ilita , pirita y cuarzo . [4] [a] Bajo tierra, la lutita de Cleveland es de color negro, [5] [6] [7] [8] grisáceo opaco, [9] negro azulado o negro parduzco [4] . En afloramientos expuestos, se meteoriza a rojo, [9] marrón rojizo, [2] o marrón medio. [4] La roca muy meteorizada se vuelve gris. [2] [4] Es bastante fisible , [6] [5] [7] rompiéndose en láminas delgadas de forma irregular [10] o escamas [4] que ocasionalmente muestran cristales de pickeringita . [2] Liberada de la tensión una vez expuesta, la lutita de Cleveland no es plástica [4] y puede aparecer como si estuviera fragmentada en bloques debido a las diaclasas . [5]

Límite basal de pirita

Existe una distinción clara y nítida entre la lutita de Cleveland y la lutita de Chagrin subyacente . [2] [10] En el fondo de la lutita de Cleveland hay una capa delgada y discontinua de pirita . [5] [b] Esta capa de pirita es discontinua porque después de que esta roca se depositara, se erosionó. La erosión aumenta a medida que uno se mueve hacia el sur a lo largo del valle del río Cuyahoga y hacia el este hasta el río Grand . [7] Porciones de la capa de pirita, conocida como lecho de Skinner's Run, [7] contienen fragmentos de madera petrificada y huesos de pescado fosilizados desgastados por la acción del agua. [5] Por encima de la capa de pirita, se encuentra una capa de piedra caliza en el centro-oeste (pero no en el este) de Ohio. [9]

El resto de la pizarra de Cleveland generalmente consiste en una pizarra bituminosa relativamente dura, [9] [c] rica en materia orgánica [12] . [4] [8] Tiene una parte superior y una inferior. [9]

Parte inferior

Una pizarra arcillosa, [9] descrita como azulada o gris azulada [9] y como de color negro oliva a negro parduzco, [13] forma la parte inferior. La parte inferior puede tener desde unos pocos centímetros hasta varios pies de espesor. Esta capa a veces se conoce como la pizarra Olmstead. Esta capa ha sido datada entre 362,6 y 361,0 millones de años basándose en biozonas de conodontes ( zonas de Bispathodus aculeatus aculeatus a Bispathodus ultimus ultimus ). [14] [15] En la parte inferior se encuentran capas delgadas de limolita gris o marrón , trozos de pirita y capas de piedra caliza con alto contenido de sílice con estructuras de cono dentro de cono . En el este de Ohio, aparecen vetas grises delgadas ("largueros") de limolita. [9] En el oeste de Ohio, [8] la pizarra Cleveland parece intercalarse con la pizarra Chagrin debajo de ella, borrando el límite claro entre las dos formaciones rocosas. [9]

Parte superior

La parte superior de la lutita de Cleveland es una lutita limosa de color negro a negro parduzco [13] [9] con ocasionales capas delgadas de lutita gris y limolita. [5] La parte superior es mucho más rica en petróleo [16] y kerógeno . [4] [d] Cuando se abren, las muestras frescas huelen a petróleo crudo. [4] Donde la parte superior es gruesa, [7] y particularmente en el noreste de Ohio, [10] la lutita tiene una apariencia distintiva "ondulada". [7] Los 10 pies (3,0 m) superiores de la lutita de Cleveland contienen abundantes nódulos de fosfato , nódulos y bandas (capas extremadamente delgadas) de pirita, bandas de calcisiltita y laminación . [13] Casi no se encuentran concreciones en la parte superior. [4]

Extensión geográfica

Una gruesa secuencia de esquisto de Cleveland expuesta en la orilla norte del río Rocky en North Olmsted, Ohio. Para tener una idea de la escala, observe a los paleontólogos justo a la derecha del centro en la base del acantilado.

La formación geológica de esquisto de Cleveland se encuentra en Ohio , Estados Unidos. La formación de esquisto de Cleveland se encuentra debajo de gran parte del noreste de Ohio en capas de espesor variable.

En el noreste de Ohio, el miembro no aparece al este del río Grand. [7] Las mediciones tomadas en el noreste de Ohio muestran que la pizarra de Cleveland tiene entre 7 pies (2,1 m) [7] y 100 pies (30 m) de espesor. [9] Es más gruesa alrededor del río Rocky al norte de Berea, Ohio , y se adelgaza hacia el este, el oeste y el sur. [9]

La lutita de Cleveland se encuentra en el centro-este de Kentucky . En esta zona, su espesor es más uniforme, con un rango de 41,4 a 50,1 pies (12,6 a 15,3 m), y aumenta hacia el este. [13]

La unidad también está presente en Virginia Occidental [17] y en el suroeste de Virginia, [18] donde está mapeada como el Miembro Cleveland de la Formación de Esquisto de Ohio.

Entorno estratigráfico

La formación de lutitas de Cleveland (o miembro de Cleveland) es una subunidad de la formación de lutitas de Ohio . [7] [19] La formación de lutitas de Chagrin se encuentra debajo de la formación de lutitas de Cleveland. [20] La formación de lutitas de Bedford generalmente se encuentra sobre la formación de lutitas de Cleveland, con una marcada distinción entre las dos. En el centro-oeste de Ohio, más de 150 pies (46 m) de lutitas de Bedford pueden estar sobre la formación de lutitas de Cleveland. En algunos lugares, las lutitas rojas y grises pueden entrelazarse (encajarse) con la formación de lutitas de Cleveland de manera extensa. En el extremo este de Ohio, la formación de lutitas de Bedford se adelgaza en más de 125 pies (38 m). Donde también está presente la formación de lutitas de Cussewago, la formación de lutitas de Bedford generalmente tiene menos de 25 pies (7,6 m) y puede estar ausente localmente. En algunas áreas, la formación de lutitas de Cleveland se describe como sobrepasada [7] o superpuesta de manera discordante de manera gradual por limolita Berea y de manera pronunciada por arenisca Berea . [10]

Es el equivalente regional de la formación de esquisto negro de Hangenberg y de la formación de esquisto de Bakken . [21]

Paleobiota

En la formación se encuentran fósiles excepcionales de animales marinos . En general, se considera que Cleveland Shale es pobre en fósiles, pero hay excepciones. La capa de pirita basal contiene madera petrificada y huesos de peces fosilizados. [5] La parte inferior es famosa por sus fósiles extensos y bien conservados de condrictios (incluido Cladoselache ), conodontos , placodermos , [7] [5] y peces con aletas radiadas paleoniscinoides . [22] Los placodermos depredadores gigantes Dunkleosteus terrelli , Gorgonichthys clarki , Gymnotrachelus hydei , Heintzichthys gouldii y cinco subespecies (incluido el espécimen tipo) de Titanichthys fueron descubiertos en Cleveland Shale. [23] Cleveland Shale está clasificado como un konservatte-lagerstatten , lo que significa que a menudo preserva fósiles de cuerpos completos. La preservación temprana típica de los tiburones incluye contornos e impresiones de tejidos blandos, radios de las aletas, musculatura branquial, cartílago y contenido estomacal. [24] Los placodermos en Cleveland Shale generalmente no muestran ninguna buena preservación de tejidos blandos. [25]

La lista de fauna se basa en Carr y Jackson (2008) [26] y Carr (2018). [27]

Placodermo

Todos los placodermos de la pizarra de Cleveland son artrodiros . [28]

Condrictios

Otros condrictios no descritos (peces cartilaginosos) de Cleveland Shale incluyen un cladoselaco, un cocliodonte , un eugeneodonte , un hibodonte , estetacántidos (incluyendo una nueva especie de Stethacanthus ), Sphenacanthus y varias formas adicionales representadas por espinas únicas en la cabeza y las aletas. [26] Un resumen de conferencia de Hlavin (1972) mencionó brevemente conjuntos asociados de dientes ( Orodus sp.) y espinas de aletas ( Ctenacanthus vetustus ); [35] Zangerl (1981) sugirió que cada conjunto representaba un hibodonte temprano con dientes similares a los de Orodus y espinas similares a las de los ctenacantos. [36]

Osteíctios

Otros osteictios no descritos (peces óseos) de Cleveland Shale incluyen una nueva especie de Kentuckia y un paleoniscoideo similar a Mesopoma sin nombre . [47] [26]

Edad

La pizarra de Cleveland tiene aproximadamente entre 362,6 y 360,1 millones de años de antigüedad, y se remonta a la última parte del período Devónico , el Fammeniano, [14] según la bioestratigrafía de conodontos [15] y esporas de plantas. [48] La pizarra de Cleveland se extiende hasta la extinción masiva de Hangenberg que puso fin al Devónico, pero no llega al final del período Devónico. A diferencia de la extinción del Pérmico-Triásico y la extinción del Cretácico-Paleógeno, el límite Devónico-Carbonífero no se correlaciona con el evento de extinción masiva al final de este período. La pizarra de Bedford y la arenisca de Berea representan capas devónicas posteriores a la extinción del Devónico-Carbonífero, pero que se depositaron sobre la pizarra de Cleveland y abarcan parte de la fauna de recuperación típica del Carbonífero después del evento de Hangenberg . [49]

Los 2,5 m superiores de la pizarra de Cleveland se han correlacionado quimioestratigráficamente con el evento Hangenberg y la estratigrafía tipo en Alemania, lo que sugiere que la pizarra de Cleveland preserva el segundo de los dos eventos de extinción masiva que juntos comprenden la extinción del Devónico tardío [50].

Interpretación de ambientes deposicionales

La pizarra de Cleveland es probablemente la expresión regional del evento Dasberg , un importante evento de extinción que ocurrió cerca del final del período Devónico . La pizarra de Cleveland se interpreta como acumulada en un ambiente anaeróbico . [6] Existe evidencia que sugiere que la pizarra de Cleveland se formó durante el evento Dasberg, un evento de extinción del Fameniano superior que devastó la flora terrestre y la fauna marina. Esto llevó a una caída significativa del oxígeno marino (un evento anóxico ) y del dióxido de carbono atmosférico, y luego a una breve glaciación . El medio ambiente global se recuperó, solo para sufrir otra extinción, el evento Hangenberg , cerca del límite Devónico- Carbonífero . [51] Mientras se depositaba la pizarra de Cleveland, una gran cantidad de materia orgánica de la tierra fue arrastrada al mar que entonces se encontraba sobre Ohio. [52] Aunque existe una disputa sobre la profundidad de este mar, el evento Dasberg significó que los océanos podían albergar pocos o ningún animal que habitara en el fondo. Esto explica por qué la pizarra de Cleveland carece en gran medida de fósiles de organismos bentónicos [53] y tiene un alto contenido de carbono que colorea la pizarra de un gris muy oscuro a negro. [5] [54]

El contacto entre Chagrin Shale y Cleveland Shale se ha descrito como intercalación . Se interpreta que esta característica se produjo cuando dos entornos de sedimentación diferentes (en este caso, el mar oxigenado que depositó Chagrin Shale y el mar anaeróbico rico en materia orgánica que depositó Cleveland Shale) se movieron repetidamente de un lado a otro sobre la misma área. [9] El geólogo Horace R. Collins llamó al área límite intercalada , [8] pero no está claro qué significado pretendía. [e]

Se han sugerido diferentes hipótesis como la causa del contacto regional irregular entre la Formación Cleveland Shale y la Formación Bedford. Charles EB Conybeare ha señalado que la Formación Cleveland Shale es más limosa en el este y más calcárea en el oeste. Él planteó la hipótesis de que esto indica que el limo fluyó hacia el mar de este a oeste. La corriente erosionó la Formación Cleveland Shale y luego depositó nuevos sedimentos en los barrancos que se convirtieron en la Formación Bedford. [54] Jack C. Pashin y Frank R. Ettensohn propusieron una variación de esta hipótesis. Señalan que la región que contiene la Formación Cleveland Shale estaba experimentando un levantamiento cuando se estaba depositando la Formación Bedford. Esto probablemente llevó a la exposición y erosión de la Formación Cleveland Shale, con sedimentos que se convirtieron en la Formación Bedford rellenando estos barrancos . También observan que hay evidencia de diapirismo (la intrusión de la Formación Cleveland Shale deformable hacia arriba en la Formación Bedford más frágil), así como de interlenguaje. [57] Baird et al. Cabe señalar que la formación de lutitas de Cleveland también se inclina hacia el sur. Sugieren que esto provocó un sobrepaso, en lugar de interligamentos. [7]

Geología económica

El alto contenido orgánico de la lutita de Cleveland la hace sumamente adecuada para la formación de combustibles fósiles. Un estudio de 1981 determinó que la lutita de Cleveland puede producir un promedio de 14 galones estadounidenses (53 L; 12 galones imperiales) de petróleo por cada tonelada corta (0,91 t) de roca. [58] La lutita de Cleveland también contiene carbón de canal y carbón "verdadero" , aunque ninguno en gran cantidad. [4]

Véase también

Referencias

Notas
  1. ^ Las partículas de cuarzo en la pizarra varían de 2 a 7 micrómetros (7,9 × 10 −5 a 0,000276 pulgadas) de tamaño. [4]
  2. ^ La pirita se forma cuando el material orgánico cae sobre un fondo oceánico anaeróbico, con poca corriente de fondo y con una extensa deposición de limo y sedimentos. [7]
  3. ^ "Duro" se define como aquel que tiene una resistencia a la compresión entre 10.000 y 13.000 libras por pulgada cuadrada (69.000 a 90.000 kPa). [11]
  4. ^ En un estudio de 1981 sobre muestras de esquisto de Cleveland en el centro-este de Kentucky, la parte superior del esquisto tenía un 11 por ciento de carbono y un 1,3 por ciento de hidrógeno . [16]
  5. ^ La intercalación se puede utilizar como sinónimo de intercalación. [55] El término también puede significar la introducción de una nueva capa entre dos capas preexistentes. [56]
Citas
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