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마르셀루스 포메이션

Marcellus Formation
마르셀루스 포메이션
층 문자 범위:미들 데보니아어
MarcellusShaleBank1.jpg
뉴욕주 마르셀루스 상공의 마르셀루스 셰일 노출.수직 이음새들은 깎아지른 듯한 절벽 면들을 만들어낸다.
유형지질 형성
단위해밀턴 그룹
하위 유니트참조: 명명된 구성원
밑그림을마한탕고 형성과 밀보로 셰일
오버리헌터즈빌 체르트, 니드모어 셰일, 오논다가 포메이션
두께최대 900피트(약 1m)[1]
석판학
1차셰일
기타슬레이트, 석회석, 사암
위치
지역애팔래치아 분지
북아메리카 동부
범위970km [2]600마일
유형 섹션
에 대해 명명됨뉴욕 마르셀루스
이름:제임스홀로1839번길

마르셀루스 형성 또는 마르셀루스 셰일(Marcellus Shale)은 북아메리카 동부에서 발견된 퇴적암의 중간 데보니아 시대 단위다.미국 뉴욕의 마르셀루스 마을 근처의 독특한 아웃크로 이름이 붙여진 이곳은 애팔래치아 분지의 대부분 지역에 걸쳐 뻗어 있다.[3][4][5][6]

미국 지질조사국(USGS)이 사용하는 단위 명칭은 마르셀루스 셰일(Marcellus Sheele)과 마르셀루스 포메이션(Marcellus Formation)이 있다.[7]펜실베이니아 주 내에서도 '마르셀루스 셰일'이라는 용어는 허용되지만 애팔래치아 지역 대부분에서 선호하는 명칭이다.[7]이 부대는 1839년 J. Hall에 의해 처음 설명되고 "Marcellus shales"로 명명되었다.[8]

설명

마르셀루스는 주로 검은 셰일과 몇 개의 석회암 침대와 철 피라이트(FeS2)와 사이다(FeCO3)의 농도로 이루어져 있다.[9]대부분의 셰일즈와 마찬가지로, 그것은 불결함으로 알려진 성질인 침구 평면을 따라 쉽게 갈라지는 경향이 있다.[9]형상의 윗부분에서 밝은 색의 셰일들은 노출 후 작은 얇은 날 조각으로 갈라지는 경향이 있다.[10]이 파편들은 피라이트가 공기에 노출되어 녹 얼룩이 있을 수 있고, 작은 석고(CaSO4/2)가 있을 수 있다.HO2) 피라이트와 석회석 입자 사이의 반응에서 나온 결정.[10]화분암 셰일의 신선한 노출은 산성 암석 배수와 관련된 주황색 리몬라이트(FeO(OH)·nHO2)의 2차 광물화와 연황색 노랑색 노랑색 노랑색 또는 유황의 꽃 피어나게 할 수 있다.[11]

Many irregular pieces of rock in different sizes.
뉴욕주 마르셀루스의 핵분열성 마셀루스 블랙 셰일 노출 아래의 파편들.

피라이트는 특히 기단 부근과 [12]리메스톤의 상부 접점이 풍부하지만, 피라이트의 프람보살 미세 결정체와 유두 결정체는 유기농이 풍부한 퇴적물 전체에 걸쳐 발생한다.[13]마르셀루스는 우라늄도 함유하고 있으며,[14][15] 우라늄-238(238U)의 방사성 붕괴로 방사성 라돈가스(222Rn)의 근원 암석이 되고 있다.[16]

측정된 Marcellus의 총 유기 함량은 뉴욕 동부의 1% 미만에서 주 중부의 11% 이상까지 다양하며,[17][18] 셰일에는 연소를 지원하기 위한 충분한 탄소가 포함되어 있을 수 있다.[19]유기농이 풍부한 블랙 셰일즈는 유연할 수 있지만 육지 식물에서 형성된 유연탄을 담기에는 너무 오래됐다.[20]석유 지질학에서 이 검은 셰일즈는 기존 석유 저장소를 과잉 형성으로 채운 중요한 원천 암석이고, 파격적인 셰일가스 저장고이며, 기존의 천연가스 저장고의 밑부분을 함정에 빠뜨리는 불침투성의 바다표범이다.[21]서쪽에서 그 형성은 액체 석유를 생산할 수 있다; 2억 4천만 년 전에 더 깊은 매장 동안에 더 북쪽에서 난방이 이 기름을 가스로 쪼갰다.[17][22]

지리적 범위

마르셀루스는 북아메리카 북부 애팔래치아 분지의 알레게니 고원 지역 전역에서 발견된다.미국에서, 마르셀루스 셰일은 뉴욕의 남부 티어와 핑거 레이크 지역, 펜실베니아 북부와 서부, 오하이오 주 동부, 메릴랜드 주 서부를 거쳐 서부 버지니아 주 전역을 가로질러 주 경계를 가로질러 버지니아 서부 극지까지 뻗어 있다.[23]펜실베니아[24] 동부의 마르셀루스 암반은 델라웨어 강을 가로질러 극서부 뉴저지까지 뻗어 있다.[1]그것은 또한 켄터키와 테네시의 작은 부분의 지표 아래에도 존재한다.[25]에리 호수 아래에서는 국경을 넘어 캐나다로 들어가는 것을 볼 수 있는데, 그곳에서 포트 스탠리와 롱 포인트에서 세인트까지 뻗어 있다. 온타리오 남부의 토마스.[26][27]

뉴욕의 아웃크롭스

A placid river winds its way through farmland and forest.
월팩 벤드 위 델라웨어 강으로, 마르셀루스 셰일 암반으로부터 침식된 묻힌 골짜기를 그대로 두고 있다.

마르셀루스는 뉴욕 중심부에 있는 형성의 북쪽 여백을 따라 외곽으로 나타난다.그곳에서 마르셀루스의 두 개의 관절 평면은 거의 직각으로 되어 있어, 각각 거의 수평으로 놓여 있는 침구 평면에 수직으로 흐르는 형상에 균열이 생기게 된다.[10]이 관절들은 거의 수직에 가까운 부드러운 절벽을 형성하며, 교차하는 관절 평면은 바위 면에 모서리가 돌출되어 있다.[10]일단 노출되면, 풍화면은 대부분의 유기 탄소를 잃으며,[28] 검은색 또는 어두운 회색에서 밝은 회색 음영으로 변한다.

마르셀루스의 바깥쪽에는 석탄과 비슷한 매우 작은 침대가 있을 수 있다.[29]뉴욕의 아웃크롭과 펜실베니아와 뉴저지 남쪽에 있는 다른 곳들은 19세기 초에 때때로 큰 비용을 들여 광석탄 솔기를 찾으려는 헛된 희망으로 광범위하게 발굴되었다.[29]주니아타 강을 따라 펜실베니아 페리 카운티에서는 가짜 석탄층이 최대 0.3m(1ft) 두께가 되지만 주변 야산에서 채굴하는 데 상당한 노력을 들였음에도 불구하고 귀중한 연료를 생산하지 못했다.[30]해초와 해양 식물들이 아마도 가짜 석탄을 형성했을 것이다.진정한 석탄은 지상의 식물에서 형성되는데, 이것은 마르셀루스와 그 후의 화석에서만 나타나기 시작했다.[31][32]

뉴욕 외곽지역 남쪽의 마르셀루스 암반 표면에 근접해 있어 시라큐스[14] 시를 관통하는 동서 대역은 실내 대기오염 물질로서 라돈의 고위험 지역이 된다.[33]북쪽과 동쪽 여백의 표면 노출로부터, 형성은 펜실베니아 남부에서 표면 아래 2,700m(8,900ft)의 깊이까지 내려간다.[25]

지오포폴로지

펜실베이니아 남부 브로드탑 싱클리노륨의 측면과 축에 대한 노출을 포함하여 접혀진 리지 앤 밸리 애팔래치아 산맥의 일부에서 위쪽 침대들이 노출되어 있다.[23][12]노출된 침대는 알레게니 고원에서 거의 수평에 가깝지만 위로 올라가 알레게니 전선을 따라 발견되는 약간 뒤집힌 침대를 형성한다.[34][35]남쪽으로 향하는 펜실베니아주 윈드 갭에서 침대가 가파르게 내려오면서 레하강 보우먼스타운에서 수직이 된다.[30]인근 펜실베이니아주 르하이 갭 지역에는 마르셀루스가 광범위하게 단층을 이루고 있으며 [36]침대가 가파르게 뒤집혀 있으며, 역딥 각도는 최대 40° 남쪽에 이른다.[30]

마한탕고 형성 중간 부근의 마르셀루스 셰일(Marcellus Shale)과 미세한 갈림살은 지질학자에 의해 경사형성체로 분류된다.[37]웨스트버지니아주 동부 판핸들주 카카폰산 반동선의 서쪽 측면에 있는 토놀로웨이 능선의 서쪽 경사면을 서쪽으로 향하게 하는 마셀루스와 마한탕고 셰일침대.[38]이 반경의 동쪽 사지에, 얕은 각도로 동쪽으로 디핑하는 이 셰일즈의 침대들은 또한 따뜻한 샘 능선의 동쪽에 가파른 경사면을 형성한다.[38]

뉴욕과 펜실베이니아에 있는 마르셀루스 암반을 보여주는 암반 지질도

마르셀루스는 쉽게 침식되며, 또한 일부 애팔래치아 능선 사이의 낮은 지역들 사이에서 발견되어 적당한 완화의 선형 계곡을 형성한다.이러한 암반 표면은 일반적으로 주변 높은 지대를 형성하는 지층적으로 더 높고 더 침식에 강한 지층의 침식으로 인해 콜루비움으로 덮여 있다.[12]마르셀루스와 해밀턴 셰일즈에서 형성된 토양은 깊이가 깊고 돌이 없으며 농업에 적합하다.[10]마르셀루스 암반 위에 형성된 토양의 표본 추출은 석영, 일라이트, 몬모릴로나이트, 무스코바이트, 바이오타이트로 구성된 지배적인 광물학을 보여주었으며, 토도로카이트와 트로나의 위상은 암반과 더 가까운 깊숙한 곳에서 나타났다.[39]

부드러운 셰일의 위쪽 변모한 침대들은 또한 포코노스 기슭의 아쿠아시콜라 크리크나 맥마이클 크리크 같은 스트라이크 계곡과 웨스트버지니아의 길고 직선적인 로스트 리버 구간에서 비교적 곧은 세그먼트가 있는 하천과 강을 포착한다.[30][40]뉴욕주 포트제르비스 아래 월팩 리지는 델라웨어 강을 미니싱크 계곡으로 꺾어 놓고, 펜실베이니아-뉴저지 주 라인을 따라 침식된 마르셀루스 침대의 남서쪽 타격을 따라 델라웨어 워터 갭 국립 레크리에이션 지역 월팩 벤드 능선 끝까지 40km(25mi)에 이른다.[1][41]미니싱크는 델라웨어강이 빙하의 침식된 마르셀루스 암반을 마지막 빙하 기간 동안 묻을 때까지 빙하의 바닥에서 흐르는 매몰된 계곡이다.이 매몰된 계곡은 펜실베이니아 스트로스부르크를 통과하는 굽이굽이에서 남서쪽으로,[41] 델라웨어 운하와 허드슨 운하의 경로를 따라 포트제르비스에서 허드슨 강 쪽으로 북동쪽으로 이어지는 마르셀루스의 공격을 따라 계속된다.[30]

Map of north-eastern North America showing the Illinois Basin, the Michigan Basin and to the east, the Appalachian Basin.
마르셀루스[42] 퇴적시 애팔래치아 분지지역의 고생지질 재구축

층류성

지층적으로 마르셀루스는 데보니아 시대 해밀턴 그룹의 최하위 단위로 여러 개의 서브 유니트로 나뉜다.첫번째 펜실베니아 주 지질 조사소에서는, 1836년 시작되어, 헨리 다윈 로저스 그는"아니 8세. b이다."[43]첫번째 뉴욕 주 지질 조사소, 그해에는 시작되는 번호는"Cadent Lower블랙 슬레이트"로 지역의 마셀러스 분류 제임스 홀 그의 1839년 보고서"마셀러스 쉐일즈 세네카의라는 제목의 용어"마셀러스 이판암 지구"를 설립했다유엔홀 교수는 또 1839년 "바위나 집단이 가장 잘 발달한 곳에서 그 이름을 받을 것"[45]이라는 위치기반 명명법에 찬성하며 장소에 따라 다르거나 향후 개정이 필요한 지리적 명칭을 정립하는 것에 반대했다.[44]그의 주장은 설득력이 있었고, 이에 대한 위치 기반 이름, 그리고 그가 뉴욕에서 노출에 근거하여 발표한 다른 많은 그룹 이름들이 2차 펜실베이니아 조사에서 채택되어 현재 널리 받아들여지고 있다.

오버레이 단위

1차 뉴욕 조사에서 마셀러스 셰일은 뉴욕 시스템의 에리(Erie) 부문 베이스에 있는 해밀턴 그룹 아래에 놓였지만 이 분류법은 구식이다.[41]

현재 관행으로는 마르셀루스 셰일(abbr.dm 또는 dms)는 해밀턴 그룹(dh)의 기저부대로 분류되며, 펜실베이니아와[46] 메릴랜드에 있는 이 그룹의 마한탕고 형성(dmh) 멤버 밑에 놓여 있다.[17]뉴욕에서는 중데보니아 시대의 마한탕고(Mahantango)가 더욱 분단되어 있다.그곳에서 마르셀루스는 얇은 스태포드나 모트빌 석회암 침대로 인해 더 클라스틱하고 화석이 많은 어두운 셰일인 스카네텔레스 형성과 분리된다.[47][48]

서부 버지니아에서는은 마셀러스는 마한탕고의 갈색 폭로하려면 해가 가끔씩 사암 침대와 concretions,[49]에 있거나 젊은 후기 Devonian Harrel 형성(이나는 측면 등가물)바로 아래의 기간이나 지질 기록의 간격을 나타내는 disconformity,[50]때문에 거짓말할 수 있다고 분리될 수 있다.non-dep오션오하이오 주 동부에서 해밀턴 그룹은 또한 마르셀루스와 유사한 특성을 가진 또 다른 파괴적인 검은 셰일 혀인 웨스트 폭포 형성의 코뿔소 셰일 멤버 아래에 불만족스럽게 놓여 있다.[51]

기본 단위

마르셀루스 셰일은 일반적으로 초기 데보니아 시대 말까지 이어지는 오논다가 형성(돈)의 석회암에 퇴적된 채 발견된다.그들 사이의 접촉은 날카로울 수도 있고, 그라데이션적일 수도 있고, 에로시스적일 수도 있다.에리 호수 북쪽의 캐나다 온타리오 주 남서부에서 마르셀루스는 오논다가에 해당하는 측면인 던디 포메이션(Dundee Formation)을 덮고 있다.[52][53]펜실베니아에서 마르셀루스는 오논다가의 셀린그로브 석회암 회원과 날카롭게 순응할 수 있는 접촉을 형성한다.[54]오논다가 석회암 위에 놓여 있는 얇은 칼로리 녹색 셰일 침대 위, 펜실베이니아 중부 남부 피폭의 마르셀루스 흑 셰일 밑바닥에서도 얇은 피라이트-탄소산염 침대가 발견된다.[19]

뉴욕 동부에서는 마르셀루스와 오논다가(현재의 경우)의 접촉이 그라데이션이다.[55][56]뉴욕 서부에서는 마르셀루스의 유니언 스프링스 멤버가 오논다가 석회암 세네카 멤버보다 순응할 수 있고,[13] 지층적으로 높은 체리밸리 석회암 멤버가 유니언 스프링 셰일이 없을 때 오논다가에 직접적이고 형식적으로 휴식을 취할 수도 있다.[57][52]오논다가의 유닛이 국지적으로 사라진 것은 마르셀루스와의 상부 접촉이 에로스적인 것일 수 있음을 시사한다.[57]뉴욕 서부의 에리 카운티에서는 마르셀루스의 상하 접촉이 모두 침식되어 있다.[58]

웨스트 버지니아 주 동부에서 마르셀루스는 오네스키토 그룹을 지배하고 있는데, 짙은 회색이나 초록색, 석회색, 대부분 비피실 니즈모어 셰일(Nonfissil Needmore Shale)로 구성되어 있으며, 이 셰일은 헌터스빌 체르(Huntersvil Chert)로 서부로 등급이 매겨진다.[49]남쪽과 서쪽으로는 해밀턴 그룹이 웨스트버지니아주 남부와 버지니아주 밀보로 셰일 형성에 횡방향으로 등급을 매기고,[59] 테네시주 채터누가 셰일 하부에 등급을 매긴다.[60]

밀보로는 니즈모어 형성 셰일(Needmore Formation 셰일)의 기초가 되는 단계적 구조다.[60]남한이 메이슨 딕슨 라인이 한정된 노출과 함께 밀버러. 미국과Needmore 폭로하려면 해차별화에 어려움 available,[61]와 뉴욕 설문을 상관 관계에 초기 불확실성에 기인하는, 그들은 롬니 형성, 모든 사람들이 데본기 strata,[38], 롬니 후보가, 웨스트 Virg에 화학 물질에 노출된 이름이 들어 있는으로 매핑 되었다.inia.[3]이러한 상관관계는 1916년까지 펜실베니아와 메릴랜드에서 웨스트버지니아로 이어지는 뉴욕 피폭의 추적을 통해 확립되었기 때문에 과학 우선주의 원칙에 따라 [38]롬니 분류는 이제 구식이지만, 그것의 마르셀루스와 그 기저에 깔린 니즈모어 셰일 구성원들은 여전히 구분되지 않은 지도 단위(dmn)로 분류되어 있다.[62]

뉴욕주 체리밸리에서 알레게니 고원을 남서쪽으로 가로지른 뒤 리지 앤 밸리 아팔라치안을 따라 테네시 주까지 데보니아 상류에서 중간 지층의 지질학적 단면이다.[63]마르셀루스는 밀보로와 채타누가 블랙 셰일즈까지 점수를 매긴다.[49]

티오가 애쉬 침대

티오가 메타벤토나이트 또는 K-벤토나이트-스트라티그라티그래픽 유닛은 여러 개의 이산형, 비교적 얇은 화산재 폭포로 구성된 약 0.6m(2ft) 두께의 단위로서 펜실베니아 동부의 마르셀루스 지하에도 포함되어 있다.[46]1843년 홀의 이름 없이 기술되었고,[64] 마침내 100년 이상이 지나 펜실베니아 티오가 카운티의 천연 가스전에 이름이 붙여졌고,[65] 그곳에서 가스 우물을 굴착할 때 마주치게 되었다.이것은 지질학자들이 마르셀루스를 식별하기 위해 사용하고,[59][66] 횡방향으로 동등한 지층과의 상관관계를 나타내는 지역 지층 표식이다.[52][67]15개 이상의 침상에서 채집된 데본기 동안 80개 이상의 서로 다른 화산재 폭포를 정확하게 식별하기 어려웠던 점도 많은 오인으로 이어졌다.[68][69]

버지니아에서 뉴욕까지 Tioga는 널리 분포되어 있으며,[70] 265,000 km2(102,000 sq mi)를 넘는 면적 범위인 애팔래치아 유역의 중북부를 가로지른다.[71]오늘날 버지니아 중부 부근에서 발생한 아카디아산 조산과 관련된[72] 폭발로 인해 화산재가 대기 중으로 방출되었다.[65]남쪽 무역풍에 의해 아팔라치안, 미시간, 일리노이 바신스로 분산되었는데, 이 지역은 데본기 동안 남반구에 있었기 때문이다.[71]화산재의 기원은 독특한 광물학으로 증명된다. 즉, 화산재는 물에 직접 침전되었기 때문에 각진 석영 알갱이는 침식 과정을 통해 둥글게 둥글게 된 쇄석한 퇴적물과 다른 점이 있다.[69]화산재가 바닥에 정착하면서 이 토착성분들과 혼합되어 퇴적암에서 독특한 석판을 만들어냈다.[69]

마르셀루스는 형성이 가장 두터운 펜실베니아 동부 80번 주간 고속도로를 따라 노출된다.

Tioga는 회색, 갈색, 검은색 또는 올리브색 베드로 형성될 수 있으며,[69][65] 얇은 라미네이트 처리된 거친 크리스털 터프 또는 티푸스 셰일로 구성되며, 모래 크기의 마이카 조각으로 구성될 수 있다.[73]티오가 애쉬 베드존은 A(가장 오래된 것)에서 H(가장 이른 것)까지의 층계에 따라 라벨이 붙은 8개의 애쉬침대와 티오가 중간 거친 구역으로 알려진 또 다른 침대로 구성되어 있다.[70][74][68][71]그것의 기저층은 오논다가 석회석이나 니즈모어 셰일(Needmore Shale)의 맨 위층 침대와 마르첼루스나 밀보로 셰일(Millboro Shale)의 가장 아래층 재층 내에 있다.[59]뉴욕 서부 주에서는 티오가 애쉬 베드 B가 무어하우스와 오논다가 포메이션의 세네카 멤버들 사이의 경계를 표시하지만,[75] 주 중부와 분지의 남부는 사실상 마르셀루스에 있는 것이다.[56][70][76]이것은 그곳에 마르셀루스의 침적이 일찍 시작되었음을 나타낸다.[56] 화산재 침대는 지질학적 시간에 하나의 시대를 상징하기 때문이다.

두께

마셀루스의 최대 두께는 뉴저지의 270m(890ft)[1]에서 캐나다의 12m(40ft)까지 다양하다.[27]웨스트버지니아의 마르셀루스 셰일은 두께가 무려 60m(200피트)나 된다.[49]극동 펜실베니아 주에서는 두께가 240m(790ft)[41]로 서쪽까지 얇아져 오하이오 강을 따라 15m(49ft) 두께에 불과하고 오하이오 주 릭킹 카운티에서는 불과 몇 피트밖에 되지 않는다.[77]동쪽에서 서쪽으로 가는 얇아지는, 즉 층층 융기는 동쪽에서 분지로 들어온 쇄설적 퇴적물의 곡물 크기를 줄임으로써 발생한다.[67]침대는 마침내 서쪽으로 "빠져나가" 왜냐하면 침대는 분지의 서쪽 해안을 형성한 돌출부인 [51][78]신시내티 아치에 의해 제한되었기 때문이다.편성이 비교적 두터운 곳에서는 여러 편으로 나뉘는데, 동쪽에서 편성이 계속 굵어짐에 따라 이들 편성은 더욱 분화된다.일부 노동자들은 마르셀루스를 하위그룹으로 분류하고, 일부 구성원들을 별도의 형태로 분류하는 것을 선택했다.

뉴욕 서부에서 동부로 이어지는 마르셀루스 포메이션의 회원들
버팔로 로체스터 시러큐스 우티카 알바니

오트카 크릭 셰일

카디프
짙은 회색
셰일

 펙스포트 셰일 (마리온 Fm 산)
솔즈빌 셰일 앤 사암
브릿지워터 셰일 오체고
치테낭고 블랙 셰일 베른
체리밸리 석회암 스토니 할로우
셰일 앤 석회석
(세네카 Mb.)
(오논다가 Fm.)		 유니언 스프링 셰일 및 석회석
(오논다가 Fm.) 유니언 스프링 셰일 및 석회석
마르셀루스 형성 간의 대략적인 상관 관계를 보여주는 표
뉴욕주 중심부를 가로질러 서쪽에서 동으로 명명된 회원들.[18][47]

명명된 구성원

침상 간 석회암과 석회암 15~30m(49~98ft)의 지역 푸르셀 석회암 구성원이 펜실베이니아 동부의 마르셀루스를 분할한다.[67][46]퍼셀은 뉴욕의 체리밸리 석회암 부재와 지층적으로 동등한 것으로, 골격 리메스톤으로 구성된 생물탄성 팩스톤으로,[79][13] 그 아래 거대한 석회암 층과 두꺼운 결절석 석회암/말석층, 위쪽 석회암 층 사이에 염기 간격이[18] 있다.[80]이 밖에 배코벤 셰일, 카디프 셰일, 치테낭고 셰일, 솔즈빌 사암, 유니언 스프링스 셰일 및 석회석,[81] 스토니 할로우 셰일 및 석회석 등이 이름을 올렸다.[82]유니언 스프링스, 체리 밸리, 오트카 크릭이 이리 호수 밑의 벨 셰일, 락포트 채석리 석회석, 온타리오의 아코나 셰일로 합쳐진다.[52]

유니온스프링스는 유기농이 풍부하고, 화농성, 얇게 침상, 검게 그을린 회색에서 검은 색의 셰일, 진흙돌의 콘크리트 층,[80] 하단에 얇은 실트 밴드가 있다.동쪽으로는 바코벤 회원국이 되어, 석회암 층이 적은 더 어둡고 덜 유기적인 셰일이 된다.[18]서쪽으로는 유니온 스프링스의 침대가 얇아져 있고, 윗부분 리마스톤은 위쪽의 석회암 체리밸리 회원과 합쳐져 있다.[18]뉴욕 서부에 유니언 스프링스가 들락날락하다가 [18]오논다가와 체리밸리 사이 펜실베니아 북서부와 오하이오 북동부에 다시 나타나면서 지역적 불협화음이 나타난다.[52]

서부 및 중부 뉴욕에서는 가장 윗부분이 짙은 회색에서 검은색 유기농이 풍부한 오트카 크릭 셰일이다.이 지역의 다른 데보니아 셰일즈와는 달리, 오트카 크릭 꼭대기의 회색 셰일은 뉴욕 중심부의 치테낭고 회원 위에 놓여 있는 카디프 회원으로 나뉘는 동쪽은 물론 서쪽까지 점차 짙어진다.[83][18]유기농이 풍부하고, 핵분열성이 있고, 검게 그을린 쉐일즈가 치티낭고 멤버를 구성하고 있다.[80]치티낭고 지하에 [84]비에른 멤버 셰일 위쪽에 생물역동성 석회석인 할리한 힐 베드가 놓여 있다.[85][13]

동쪽으로 더 나아가서, 동질의 카디프는 브릿지워터, 솔즈빌, 펙스포트 셰일 멤버로 나뉘며, 베이스에서 꼭대기까지.브릿지워터는 비교적 희귀한 화석을 가진 핵분열성 짙은 실티 셰일이다.위에 얇은 콘크리트 구역이 놓여 있고, 그 다음 솔즈빌은 회색 석회암 셰일로부터 모래로 된 실트스톤과 미세한 사암석에 이르기까지 그 위에 펙스포트 셰일(Pecsport sale)과 실트톤(Soltsone)의 회색 셰일이 놓여 있다.[86]

펜실베니아 남부 중심부에서 마르셀루스는 정상에서 기지로 세 명의 멤버로 지도 되어 있다.짙은 회색에서 회색까지 검은 실티 셰일 및 실트스톤인 마하노이 멤버(dmm), 중간 정도의 갈은 사암으로 가는 올리브에서 짙은 회색으로 가는 흑색 실티 셰일(dmt), 그리고 밑동 가까운 곳에 석회색에서 희끗희끗한 흑색 피질 카본 셰일(dms)인 샤모킨 멤버(dmokin)가 있다.[87]터키 능선은 일반적으로 마한탕고 형성에 지도되어 있거나 [88]몬테벨로 형성에 포함되어 있으며,[89] 인접한 지도 시트에서 샤모킨만이 마르셀루스와 상관관계를 맺고 있다.[90]극한 동부 펜실베이니아에서는 짙은 회색 실티 셰일인 브로드헤드 크릭 멤버가 275m(902ft) 두께의 층으로 스토니 할로우와 유니언 스프링스 위에 나타난다.[91]

마르셀루스 형성의 세팔로포드 화석의 삽화.[92]

화석

마르셀루스에서 발견된 화석화된 해양 동물들의 포함은 비교적 드물지만,[46] 이 화석들은 고생물학에서 여전히 중요하다.예를 들어, 마르셀루스는 아직 잘 보존된 껍질 미세구조를 가진 얇은 껍질 연체동물의 가장 오래된 것으로 알려진 다양한 수집품들을 포함하고 있다.[93]이곳은 또한 오징어와 비슷한 멸종된 수영선수인 생식선들이 화석 기록에 처음 등장하는 곳이기도 하다.[94]육지에서의 생명도 마르셀루스의 화석 기록으로 들어가는데, 검은 셰일에 보존하기 위해 바다로 떠내려온 나뭇가지 없는 침엽수의 줄기가 있다.[31][32]

마셀루스 화석에는 큰 조개 모양의 브라치오포드 스피노시리아 표본이 포함되어 있다.[95]'해백합'[96]으로도 알려진 불가사리와 관련된 식물성 동물인 크리노이드의 외부 곰팡이가 형질에서 발견되는데,[97] 이 곰팡이들은 부분적으로 리모나이트로 채워져 있고, 셰일에서는 브라치오포드와 이발브(클램) 곰팡이도 발견되었다.[98]작은 원뿔형 텐타큘리드는 치테낭고 회원에게서 흔히 발견된다.[80]할리한 힐 침대는 브라치오포드, 산호 같은 생물군, 작은 이발관, 위스트로포드(snails) 등 스타일리올린드와 매크로파우나를 함유하고 있으며,[13] 에미안과 에펠리안 쇼하리/오논다가 유벤다 해밀턴파우나로 교체되면서 원체 교체 후 통합되었다.[84]

솔즈빌 멤버는 잘 보존된 바이발브, 위트로포드, 브라치오포드를 포함하고 있다.[86]이 조개들은 고대 캣츠킬 삼각주 서쪽에 존재했던 해양 환경을 열기 위해 한계 해양의 아래쪽에 있는 벤트히크 구역에서 살았다.[99]이 구성원의 화석 기록은 기지가 예금 피더에 의해 지배된 반면, 상층부는 필터 피더에 의해 지배되었다는 것을 보여준다.[99]이것은 석판학과 상관관계가 있을 수 있다: 이 부재 밑면에 있는 셰일즈의 더 미세한 퇴적물은 퇴적물 공급자를 위한 풍부한 부착성 유기물질을 포함할 수 있지만, 부유할 경우 필터 공급자의 아가미를 더럽히는 경향이 있다; 상단의 사암의 조적 퇴적물은 퇴적물 F를 지지하기 위한 유기 물질을 덜 함유했을 것이다.eeders.[99] 솔즈빌 아래, 뉴욕 동부의 오츠고 기슭에 있는 산호 침대가 발견된다; 뉴욕 베른 근처의 마르셀루스 꼭대기에 또 다른 산호 침대가 보인다.[100]

체리밸리 회원 석회암에는 다양한 뱀장어 모양의 코노돈트 파우나가 발생하는데,[101] 이것은 풍부한 노틸로이드와 노니타이트 세팔로포드 파우나로도 알려져 있다.[80]원래 이름이 고니아타이트 석회석이었던 [102]이 석회암은 지름이 .3m(1ft)보다 클 수 있는 껍질로 화석화된 유적을 생산한다.[43]뉴욕 동부의 쇼하리 계곡에 있는 "Cephalopod Gravey"도 포함되어 있는데, 여러 종류의 큰 성체 세팔로포드의 풍부한 코일 껍질이 쌓여 있다.이 침대는 청소년 화석이 부족해 이들의 행동이 현대의 오징어와 비슷했다면, 이 부분이 데보니아 세팔로포드가 번식해 죽은 지역이었을 수도 있다는 것을 알 수 있다.[103]이 층간격은 또한 암석의 비교적 얇은 부분에서 화석이 갑자기 출현하고 사라지는 침엽의 훌륭한 예를 제공한다.[104]체리 계곡에서 세자는 재발하지 않는다; 대신에 각각의 얇은 콘크리트 석회암 침대는 다른 종류의 생식체를 포함하고 있다.[104]체리밸리와 유니온스프링스에도 잘 보존된 아나르케스티다가 있다.[105]

나이

지질학적 시기로 볼 때 마르셀루스는 데본기 중기의 데본기 시대, 고생대 시대, 파네로조 에온 시대에 발생한다.펜실베니아에서 온 마르셀루스 표본의 방사선학적 연대 측정은 그 나이를 3억 8천 4백만 년으로, 오논다가 꼭대기에 있는 벤토나이트에서 추출한 표본은 3억 9천만 ± 5백만 년으로 놓았다.[106]

마르셀루스의 상대적 나이 연대는 그 형성을 기브티안 파우날 무대의 카제노비아 소분할, 즉 391.9년에서 38370만년 전(마)에 둔다.[81]뉴욕 마르셀루스의 근거지에 있는 유니언 스프링스 멤버는 기브티안보다 바로 앞서는 무대인 에이펠리안의 끝까지 연대를 받았다.[107]아녹시적 짙은 색상은 생물의 소멸과 관련된 후기 에펠리아기 단계의 해양 양극성 사건인 [108]카차크 행사를 나타낸다.[109]2012년, Read와 Ericson은 또한 그 형성을 Eifelian으로 묘사했다.[110]

애팔래치아 분지의 미들 데본기층 일반화된 성층 명명법.[59]

퇴적환경해석

흑 셰일이 우세한 석판학이지만, 거의 4억년 전 퇴적하는 동안 해수면 변화로 인해 더 가벼운 셰일이나 간층 석회암 층도 포함하고 있다.[72]검은 셰일은 산소가 없는 비교적 깊은 물에 침전되어 희박하게 화석화된 것일 뿐이다.대부분의 화석은 석회암 부재에 포함되어 있으며, 이들 층의 화석 기록은 동물성 턴오버에 관한 중요한 고생물학적 통찰력을 제공한다.

일찍이 아카디아 오로제니에서 아카디아 산맥이 솟아오르고 있을 때, 산의 침식이 육지에서 바다로 토착화된 퇴적물을 침식시키면서 해밀턴 그룹의 흑백 셰일즈가 축적되기 시작했다.[17]마르셀루스 셰일은 비교적 깊고 침전물과 산소가 섞인 최초의 퇴적물에서 형성되었는데, 이 퇴적물은 산줄기와 평행하게 형성된 수조였다.[111]이 쇄석한 암석 조각들은 땋은 하천으로 운반되어 고대 캣츠킬 삼각주로 옮겨졌는데, 이것은 아마도 오늘날 아프리카의 니제르 삼각주와 비슷한 강 삼각주일 것이다.[112]

더디지만 지속적인 수중 눈사태 속에서 탁한 물처럼 바다로 흘러가는 이 에페리틱한 바다에는 작은 입자들이 더 오랫동안 매달려 있었다.그들은 마침내 해안에서 수백 미터 떨어진 [113]애팔래치아 분지에 있는 아카디안 해저에서 150 미터(490 피트) 혹은 그 이상 깊었을지도 모르는 깊은 곳에서 휴식을 취했다.[13]또는 따뜻한 물이 산소가 풍부한 표면수가 양극성 바닥 물과 혼합되지 않도록 충분히 층화되었다면 분지는 50m(160ft) 이하까지 얕았을 수 있다.[114]마르셀루스 퇴적물은 퇴행성 검은 셰일을 생산했는데,[51] 이는 산이 솟아오르면서 분지 바닥이 떨어졌을 때 깊어지는 조건에 퇴적되었기 때문이다.[115]

펜실베니아 서부와 오하이오 동부를 가로지르는 Catskill Deltamagnafish의 일반화된 지질학적 단면.[63]클라스틱 퇴적물은 결과 퇴적암이 가장 두꺼운 동쪽에서 애팔래치아 분지로 들어갔다.

마르셀루스의 어두운 셰일 파장은 깊은 물에 침전된 미세한 진흙인 플라이슈로 형성되었다; 마르셀루스를 침전시킨 깊어진 바다는 석회암을 형성하는 탄산염 공급을 차단했고, 미세한 결을 가진 플라이슈 퇴적물은 오논다가 석회암 침대를 묻었다.[116][117] 아마도 플랑크톤이 지배하고 있는 유기물질도 바닥에 정착했지만 혐기성 환경에서는 정상적인 에어로빅 붕괴 과정이 억제되어 유기 탄소를 보존하였다.[118][119] 우라늄도 이러한 유기농 진흙에 신디파제이션적으로 편입되었는데,[14] 이는 나중에 형성에 도입되기보다는 동시에 침전되었다는 것을 의미한다.[120]이 유기 물질은 리독스에 민감한 우라늄, 레늄, 몰리브덴, 오스뮴, 크롬, 셀레늄을 [28]포함한 바닷물에서 미량 원소를 찾아냈다.[121]

마르셀루스는 대기 산소가 증가하여 대기 중의 이산화탄소가 감소하고, 그 양이 축적된 바닷물이 육지 식물의 개발 중에 퇴적되었다.[122]마르셀루스의 명명된 멤버들은 두 개의 복합적 퇴적 시퀀스를 반영하고 있으며,[123] 일반적인 상승 사이클은 위에 있는 마한탕고 형성의 밑부분까지 계속된다.[37]가벼운 셰일과 석회암 부재가 서로 맞물린 것은 분지 깊이의 비교적 단기적인 진동 때문으로 풀이된다.[124]나중에 깊은 물이 퇴적된 결과물이 위로 흐르는 브랄리에 포메이션과 하렐 포메이션으로 형성되었다.[113]

경제자원

천연가스

셰일에는 대부분 미개발 천연가스 매장량이 포함돼 있으며 미국 동부 연안의 수요가 많은 시장과 인접해 있어 에너지 개발과 수출의 매력적인 타깃이 되고 있다.[125]

주요 기사:마르셀루스 천연가스 트렌드
마르셀루스 셰일가스 플레이에서 가스정 생산

10만4천 평방 마일을 아우르며 펜실베이니아와 웨스트버지니아를 가로지르고 남동부 오하이오 주와 뉴욕 상부로 뻗어나가는 마르셀루스 천연가스 트렌드는 미국의 최대 천연가스 공급원이며 2013년에도 생산량이 급성장하고 있었다.마르셀루스는 셰일가스, 즉 천연가스가 저공해성 셰일에 갇힌 사례로, 가스가 우물 보어까지 흐를 수 있도록 유수분쇄의 우물완성 방법이 필요하다.2008년 이후 마르셀루스 셰일 지역의 시추 활동이 급증하면서 경제적 이익과 환경적 우려가 모두 발생하여 상당한 논란이 되고 있다.

철

검은 셰일즈에는 또한 이 지역의 초기 경제 발전에 사용된 철광석과 환경적 위험인 우라늄과 피라이트가 포함되어 있다.마르셀루스의 기저부에는 카본색 흑 셰일과 녹색 석회암 셰일 베드 사이의 피라이트-탄산염 침상에서 피라이트, 탄산염, 지하수가 반응하여 고산철 산화물과 석고체가 형성되었다.[19][126]변환에 필요한 지하수가 침투할 수 있는 한, 피라이트-탄소산염은 외벽과 암반 표면 부근을 따라 사용 가능한 갈색 헤마이트 철광석으로 변환되었다.[30]마르셀루스 철광석은 18세기 후반에 발견된 이후부터 20세기 초 미네소타 철광대의 풍부한 광석층이 대체될 때까지 펜실베니아 남부에서 활발하게 채굴되었다.[127]광석은 쉽게 위치하여 얕은 구덩이나 갱도에서 작업을 하였으나 일단 사용 가능한 상부 퇴적물을 제거하거나, 지뢰 갱도가 수면 아래 너무 멀리 침대로 들어가면 사용할 수 없는 비반전성 화리성 퇴적물만 발견되었다.[19]

헤마이트 광석은 마르셀루스의 작업 가능한 광석 퇴적물 근처에 주니아타 강 지역 전역에 건설된 숯불 석재 용광로에서 돼지 철로 전환되었다.[127]주니아타 철로 알려진 이 지역의 철제품은 미국 혁명과 남북전쟁 사이에 생산되었다.이러한 용광로는 당시 지역 경제에 중요한 역할을 하였으나,[128] 일반적으로 고용된 냉간 용광로는 비효율적이었으며, 인근 단단한 목재 숲의 목재를 상당량 소비하여 결국 폐허가 되었다.[129]일반적인 용광로는 헤마이트 광석 2,400 kg(5,300 lb)과 숯 7.3 m3(200 impbu)를 사용해 돼지 철 910 kg(2,010 lb)을 생산했으며,[19] 하루에 수천 파운드를 생산할 수 있어 매일 4,000 m2(1 에이커) 이상의 산림 벌목이 필요했다.[130]

마르셀루스의 광석은 두께가 다양하여 작업할 수 없을 정도로 얇아졌으며 심지어 작업 가능한 침대 사이사이에 있는 장소들에서 모두 사라졌다.[19][131]광석의 품질도 다양했고,[19] 마르셀루스의 철광석 광산 근처에 건설된 몇 개의 용광로가 연료로 사용되는 광석과 목재 자원이 부족해지기 전에 버려졌기 때문에, 광석을 냄새 맡는 것이 항상 이익이 되는 것은 아니었다.[131]

검은 슬래티 셰일에서 혼합된 채 발견된 광석은 용광로에서 연소된 탄소의 비율이 상대적으로 높았고, 황은 사용 가능하지만 "빨간 짧은" 철을 생산했다.[132]빨강 단철은 더욱 쉽게 산화되는 바람직하지 않은 성질을 가지고 있으며, 특히 빨갛게 달궈진 상태로 가열하면 금이 가는 경향이 있다.[133]펜실베니아에 있는 어떤 곳에서는 광석의 질이 상당히 좋았는데, 비교적 깊은 정맥에는 45%의 철분이 들어 있었고, 매우 낮은 유황도 들어 있었다.[19]버지니아 주에서는 마르셀루스 광석에는 가끔 아연이 들어 있었는데, 아연은 소비되면서 용광로에서 특징적인 녹색 불꽃을 일으키지만, 시간이 지나면서 연석 상단 근처에 쌓이는 캐드미아라고 알려진 불순 아연 산화물의 단단한 덩어리를 침전시켰고, 이를 방해받지 않게 하기 위해 주기적으로 제거해야 했다.[134]

철분안료

피라이트 포함물질과 반응한 배수구 또한 마셀루스의 몇 개의 외피 근처에 보철 형태를 침전시켰다.19세기에는 이러한 퇴적물에서 나온 철광석이 광물 페인트 색소로 사용되었다.가마에 데워 곱게 갈은 후, 린스유를 섞어서, 외양간, 덮인 다리, 철도차 등에 외나무로 칠을 하곤 했다.[30]수철 외에도 펜실베이니아 동부의 몇몇 경사지에서는 흙 밑에 묻혀 있는 마르셀루스 암반 위에 누워 있는 것이 발견되었다.이 퇴적물들은 또한 발굴되어 당시 광물 페인트에 사용되었다.[41]헤마이트 페인트 광석의 침대도 마르셀루스 바로 밑에서 발견되지만, 실제로는 밑바탕에 깔린 오리스카니 형성의 일부분이다.[30]

칼리베이트

펜실베이니아 주 베드포드의 마르셀루스 기지 부근의 찰리베이트 스프링에서 뿜어져 나오는 철분이 풍부한 '약수'는 미국 원주민들에 의해 치유력을 가지고 있는 것으로 여겨졌다.베드포드 스프링스 호텔은 1802년에 이들 중 하나인 "철샘"을 포함한 일련의 약수터 주변에 지어진 미네랄 스파였다.1851년 다른 찰리베이트 스프링스 호텔은 다른 찰리베이트 스프링스를 포함한 3개의 다른 약수터 주변에 지어졌으며,[135] "유병자 휴양지"[136]가 되었다.철분이 풍부한 물은 빈혈과 관련된 합병증에 대해 처방되었다.[137]이 두 약수터 모두 용해된 철탄산염의 형태로 철분을 함유하고 있는데,[136] 이 철수는 "약간 잉크 맛이 난다"[137]고 한다.

기타 용도

마셀루스는 산성 암석 배수와 체적 팽창 때문에 피리틱 셰일즈가 이 목적에 적합하지 않지만 셰일 골재와 공동 채움에도 국소적으로 사용되어 왔다.[12][138]이 셰일은 19세기 들어 산책로나 도로 등에 사용되었으며,[20] 미세한 갈린 파편들이 빽빽하게 채워져 있지만 비가 내린 뒤 잘 빠졌기 때문에 우수한 '도로 금속'으로 평가받았다.[30]

어두운 슬래티 셰일즈는 필요한 갈라짐과 단단함이 있을 수 있으며, 19세기 동안 펜실베니아 동부의 낮은 등급의 지붕 슬레이트 때문에 채석되었다.마르셀루스의 슬레이트들은 더 남쪽으로 채석된 마르틴스부르크 포메이션 슬레이트보다 열세였고, 대부분의 채석장은 버려졌고, 랭커스터 카운티에서 마지막 중요한 작전이 있었다.[30]마셀루스 흑판도 19세기 시골 학교의 학생들이 사용한 학교 슬레이트를 위해 펜실베니아 먼로 카운티에서 채석되었다.[30]

마르셀루스와 같은 카보네이드 셰일즈는 지구 온난화 완화를 위한 탄소 포획과 저장의 가능한 목표물이다.탄소가 이산화탄소(CO2)를 메탄(CH4)보다 더 높은 비율로 흡착하기 때문에 지질 격리를 위해 형성에 주입된 이산화탄소는 석탄층 메탄 회수 강화와 유사한 과정에서 추가 천연가스를 회수하는 데도 사용될 수 있지만, 이 이론적 기법의 실질적인 가치는 아직 알려지지 않았다.[51]과학자들은 흡착이 깊은 식염수 형성의 흡수보다 얕은 깊이에서 격리시킬 수 있다고 믿고 있는데, 이는 초임계 상태에서 액체 CO를2 유지하려면 표면 아래 800m(2,600ft) 이상이어야 한다.[21]

엔지니어링 문제

핵분열 셰일즈 또한 쉽게 침식되어 토목 및 환경 공학적 난제를 추가로 제시한다.

펜실베이니아 리커밍 카운티 동부에 있는 마르셀루스 형성에 있는 천연 가스를 위한 수평 시추 장치.

버지니아와 펜실베니아 주의 절단 및 충만 도로 건설로 인한 노출로 인해 피라이트를 함유한 산성의 암석 배수가 국산화되었다.[139]절단면 위에 새로 노출된 셰일은 날씨가 급격히 나빠져 비확산암으로 공기와 물이 들어갈 수 있어 강수 후 산성 표면 유출이 발생한다.[140]산성 유출은 수생 생태계를 교란시키고, 이번 유출로 오염된 고산성 토양은 보기 흉한 식생을 지원하지 못해 토양 침식에 문제가 생길 수 있다.[139]

자연적으로 셰일을 더 작은 조각으로 분해하면 기울기 안정성에 영향을 미칠 수 있으며, 절단 및 충진 작업 시 더 많은 재료가 필요한 얕은 경사면이 필요하여 산성 암석 배수 문제를 악화시킬 수 있다.절단된 자재는 체적 팽창으로 인해 도로와 구조물 아래 충적으로 사용할 수 없어 문제가 복합적으로 발생한다.[66]티오가 애쉬침대에는 벤토나이트 점토가 함유되어 있어 비확산암에서도 산사태 위험이 있다.[66]

피리틱 마르셀루스 셰일로 구성된 충전재 구조물의 손상은 셰일 내 석회석(CaCO3)과 반응하는 황산(HSO24) 유출로부터 어금니 부피가 2배가량 되는 석고(CaSO4)를 생산하게 되면서 발생했다.[141]피라이트와 반응하여 생성될 수 있는 다른 황산염 광물로는 무수분, 멜라닌산, 로제나이트, 자로사이트, 알루나이트 등이 있다.[138]그 반응은 500 kPa (평방피트당 10,000 파운드)의 순서에 대해 경량 압력을 발생시켰지만, 5층 건물에 기초가 경량화될 수 있을 만큼 이 압력의 4배를 발생시킬 수 있을 것이다.[138]산성 배수를 중화시키는 데 사용되는 석회암은 실제로 어금니 부피가 훨씬 더 높은 티아마사이트와 에트링라이트 광물을 형성하는 황산염-황산 반응을 촉진시켜 팽창 문제를 악화시킬 수 있다.[138]

해밀턴 그룹 셰일즈를 통해 지하에 구멍을 뚫는 것은 문제가 될 수 있다.마르셀루스는 상대적으로 밀도가 낮으며, 이 셰일즈는 일부 시추액과 화학적으로 호환되지 않을 수 있다.이 셰일은 비교적 연약하며, 압력을 받으면 골절되어, 시추액을 순환이 끊긴 것으로 알려진 구멍으로 다시 위로 순환시키는 데 문제를 일으킬 수 있다.형성은 또한 압력이 낮을 수 있으며, 천공 과정을 더욱 복잡하게 할 수 있다.[51]

참고 항목

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