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綠河層

綠河層（英語：Green River Formation）是始新世的地層，記錄了科羅拉多州、懷俄明州和猶他州綠河沿岸三個盆地中一些山間湖泊的沉積物。沉積物沉積在非常窄的地層中，沉積季節為深色層，旱季為淺色無機層。每一層被稱為季候泥，代表一年。綠河層的沉積物有600萬年的連續記錄。季候泥的平均厚度為0.18mm，最小厚度為0.014mm，最大厚度為9.8mm。[1]

綠河層
地層年代：始新世，53.5–48.5 Ma
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暴露在化石丘（英語：Fossil Butte National Monument）懸崖中的綠河層地層
類型層
岩性
主要不同
次要見內文
地點
取名自綠河
地區落基山脈:
 科羅拉多州
 猶他州
 懷俄明州
國家 美國
弧線日鰩（燕魟目），發現於化石丘國家紀念碑。

沉積層形成於以科羅拉多河支流綠河命名的大片地區。三個獨立的盆地位於猶他州東北部的尤因塔山脈（北部、東部和南部）周圍：

  • 美國科羅拉多州西北部一地區，位於尤因塔山脈以東
  • 懷俄明州西南角的一個更大的地區，就在尤因塔山脈以北，被稱為戈西烏特湖（Lake Gosiute）
  • 最大的地區，位於猶他州東北部和科羅拉多州西部尤因塔山脈以南地區，被稱為尤因塔湖（Lake Uinta）

懷俄明州林肯縣的化石化石丘國家紀念碑（Fossil Butte National Monument）是被稱為化石湖（Fossil Lake）的地層的一部分，因為它有大量保存完好的魚類化石。

岩性和地層

始新世山間盆地/湖泊環境的形成是落基山脈造山運動的結果（晚白堊世塞維爾造山運動（英語：Sevier orogeny）和古近紀拉勒米造山運動（英語：Laramide orogeny））。構造高地為始新世沉積盆地提供了來自四面八方的沉積物：中心的尤因塔山脈；北面的溫德河山脈；東部科羅拉多州落基山脈的支脈弗朗特山脈（英語：Front Range）、帕克山脈和沙瓦蚩嶺（英語：Sawatch Range）；南部的安肯帕格里高原（英語：Uncompahgre Plateau）和聖胡安山脈；最後是猶他州的瓦薩奇山脈和愛達荷州東部的山脈。

湖泊沉積物的岩性多種多樣，包括砂岩、泥岩、粉砂岩、油頁岩、煤層、蒸發岩以及各種湖泊石灰岩和白雲石。黃石公園北部的阿布薩羅卡火山場和東南部的聖胡安火山場當時很活躍，各種沉積物中的火山灰層在沉積物中提供了可確定年代的層位。

懷俄明州斯威特沃特縣的天然鹼（水合碳酸氫鈉）床以各種罕見的蒸發岩礦物而聞名。綠河層是八種稀有礦物的典型產地：磷碳鎂鈉石（bradleyite）、鈰鈣鋇石（ewaldite)、絲矽鎂石（loughlinite）、碳鋇釔礦-Y（mckelveyite-（Y））、菱鋇鎂石（norsethite）、鎂-鹼矽鋇鈦石（paralabuntsovite-Mg）、碳酸鈉鈣石（shortite）和碳酸氫鈉石（wegscheiderite）。它還擁有一種天然存在的含矽礦石莫桑石（SiC）和23種其他有效礦物。[2]

周期性

床顯示出明顯的周期性，進動、傾角和離心率軌道分量都可以清楚地檢測到。這使得床層能夠以高精度進行內部測年，並且天體年代學（英語：Astrochronology）測量結果與輻射度量學測量結果非常吻合。[3]

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    未命名的綠河層中間地層，位於猶他州杜申縣印第安峽谷頂峰附近191號美國公路沿線。
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    猶他州杜申縣下印第安峽谷191號美國公路沿線的綠河層地層，鹽水相，未命名上段地層。左圖：典型曝光切面；右圖：暴露在路邊的切面。
  •  
    過渡相，猶他州杜申縣下印第安峽谷191號美國公路沿線的綠河層未命名上段地層。
  •  
    猶他州杜申縣下印第安峽谷191號美國公路沿線路塹中外露的過渡相。

化石床

 
雙棱鯡屬（英語：Diplomystus）（左）和艾氏魚屬（英語：Knightia），兩種來自綠河層湖床地層的魚類
 
發現於猶他州尤因塔盆地的鱷蜥科化石

在懷俄明州西南部被稱為化石湖的綠河層地層內，兩個非常細粒的石灰岩區因保存了各種完整和詳細的化石而特別著名。這些地層是始新世化石庫，這是一個罕見的地方，那裡的條件適合大量未受干擾的化石堆積。被稱為分裂魚層（split fish layer）的化石產量最多的區域由一系列約6英尺（1.8米）厚的層壓或季候泥石灰岩組成，其中含有豐富的魚類和其他生物的化石。這些化石很容易因為地層分裂而外露。這個薄帶代表了大約4000年的沉積。第二個化石區，即18英寸厚的層，是一個約18英寸（46厘米）厚的未分層地層，其中也包含大量詳細的化石，但它不是由可裂開的薄地層組成，因此更難發掘。

 
來自綠河層分裂魚層的具齒雙棱鯡（Diplomystus dentatus ）

石灰岩基質呈細粒狀，化石中包括完整昆蟲的罕見柔軟部分和數量可觀的落葉。位於華盛頓特區的史密森學會收藏了來自綠河層的約35000塊含化石岩石。[4]

化石湖中發現了雙棱鯡屬和艾氏魚屬的化石，但在戈西烏特湖中沒有發現。只有戈西烏特湖有鯰魚（北美鯰科和高劍鯰科）和亞口魚科的化石。鯰魚主要分布在湖的最深處。

綠河層的各種化石床跨度為500萬年，可追溯到5350萬至4850萬年之間。[5]這段時間包括潮濕的始新世早期氣候和稍微乾燥的始新世中期氣候之間的過渡區。氣候潮濕溫和，足以養活不耐寒的鱷魚，湖泊周圍都是懸鈴木（如懷俄明懸鈴木（Platanus wyomingensis）[6]）森林。隨著湖泊形態的變化，每條綠河層地層帶的位置在特徵和時間上都不同。湖泊系統形成於下游的河流三角洲之上，並隨著輕微的構造運動而在平坦的景觀中移動，還接受了東部和北部來自尤因塔高地和落基山脈的沉積物。化石庫在缺氧條件下形成於湖床中形成的細碳酸鹽泥中。缺氧減緩了細菌的分解作用，並使食腐動物遠離遺骸，因此棕櫚、蕨類和懸鈴木的葉子保存完好，其中一些還保存有它們在乾旱時期受昆蟲啃食的痕跡。昆蟲被完整地保存了下來，甚至還有精緻的翅膜和蜘蛛絲囊。

 
來自綠河層的不明種類鳥類，羽毛保存完好
 
來自始新世戈西烏特湖的疊層石化石

脊椎動物也被保存了下來，包括北方鱷屬的皮內成骨，這是北美洲西部溫和始新世氣候的早期線索。魚很常見，屬於鯡魚類的艾氏魚屬的化石有時是密集的層，它是化石愛好者所熟悉的魚類化石，也是商業市場上最常見的化石之一。當地的淡水魟魚有日鰩屬和星魟屬兩個屬。在綠河層發現了大約60個脊椎動物分類群。除了魚類之外，它們還包括至少11種爬行動物、一些鳥類和一種類似犰狳的哺乳動物威斯特魯姆短乏齒獸（Brachianodon westorum），此外還有其他一些零散的脊椎，如大小與狗相當的Meniscotherium屬和最早的靈長類動物之一假熊猴屬。這裡發現了已知最早的蝙蝠（食指伊神蝠[7]和Onychonyceris finneyi[8]），它們已經可以飛行。此外還有屬於蛇類的Boavus idelmani。

化石床的發現

S·A·帕克（1840年）和J·C·弗里蒙特（1845年）等早期傳教士和探險家在期刊上首次記錄了來自現在被稱為綠河層的地層中的的（無脊椎動物）化石。[9]1856年，地質學家約翰·埃文斯博士從綠河層湖床上採集了第一批魚類化石，他將其命名為Clupea humilis（後來更名為Knightia eocaena）。[10]愛德華·德林克·科普從該地區大量收集了魚類化石，並從1870年起出版了幾本關於魚類化石的出版物。[9]費迪南·范德維爾·海登（英語：Ferdinand Vandeveer Hayden）於1869年首次使用「綠河頁岩」這個名字作為化石遺址的名字。[9]

該地區已經發掘了數百萬件魚類化石，世界各地的公共和私人收藏的大多數綠河層脊椎動物化石由在國家和私人土地上的合法採石場中經營生意的商業收藏家負責售賣。[11]

油頁岩

 
Oil Shale from the Mahogany Zone of the Green River Formation, Colorado. Weathered surface on right; fresh surface on left.
 
Green River Formation Oil Gas Fields within the Uinta Basin and Piceance Basin
 
Areas of oil shale of the Green River Formation, Colorado, Utah, and Wyoming (USGS)

綠河層地層包含世界上最大的油頁岩礦床。據估計，油頁岩儲量可能相當於3萬億桶（4800億立方米）頁岩油，其中一半可通過頁岩油開採技術（油頁岩中油母質的熱解、氫化或熱溶解）開採。[12][13][14][15][16]然而，早在2013年，地球物理學家雷蒙德·皮埃爾亨伯特（Raymond T. Pierrehumbert）就對可開採石油的儲量估計提出了質疑，他認為從綠河層油頁岩礦床開採石油的技術尚未開發出來。[17]

綠河層油頁岩為湖成油頁岩（lamosite），有機物來源為藍藻。[13]

值得注意的礦床

湖泊沉積物具有不同尋常的化學性質，這使得綠河層成為碳酸鈉的主要來源。在懷俄明州西南部，該地層包含世界上最大的天然鹼礦床，在科羅拉多州，該地層包含世界上最大的蘇打石礦床。[18]另一種不尋常的礦物目前只發現於降落傘溪（Parachute Creek）地區，它是鎳卟啉礦物卟啉鎳石。[19]

參考資料

  1. ^ Bradley, W. H. The varves and climate of the Green River epoch: U.S. Geol. Survey Prof. Paper 158, pp 87–110, 1929.
  2. ^ Green River Formation locality data from Mindat. [11 Jun 2009]. （原始內容存檔於2019-07-10）. 
  3. ^ Meyers, S. R., Resolving Milankovitchian controversies: The Triassic Latemar Limestone and the Eocene Green River Formation (PDF), Geology, 2008, 36 (4): 319–322 [24 Apr 2008], Bibcode:2008Geo....36..319M, doi:10.1130/G24423A.1, （原始內容 (PDF)存檔於2008-12-16） 
  4. ^ Green River Fossil Collections. National Museum of Natural History. Smithsonian Institution. [9 December 2021]. （原始內容存檔於2021-12-09）. 
  5. ^ Smith, M. E., Singer, B., & Carroll, A. (2003). 40Ar/39Ar geochronology of the Eocene Green River Formation, Wyoming. Geological Society of America Bulletin, 115(5), 549-565.
  6. ^ Green River Formation. [2023-07-25]. （原始內容存檔於2023-07-25）. 
  7. ^ Jepsen, G. L., Early Eocene bat from Wyoming, Science, 1966, 154 (3754): 1333–9, Bibcode:1966Sci...154.1333J, PMID 17770307, S2CID 41617950, doi:10.1126/science.154.3754.1333 
  8. ^ Nancy B. Simmons; Kevin L. Seymour; Jorg Habersetzer; Gregg F. Gunnell, Primitive Early Eocene bat from Wyoming and the evolution of flight and echolocation, Nature, 2008, 451 (7180): 818–21, Bibcode:2008Natur.451..818S, PMID 18270539, S2CID 4356708, doi:10.1038/nature06549, hdl:2027.42/62816   
  9. ^ 9.0 9.1 9.2 Lance Grande, Paleontology of the Green River Formation, with a review of the fish fauna, Bulletin of the Wyoming State Geological Survey (Laramie, Wyoming), 1984,, 63 2nd ed. 
  10. ^ J. Leidy, Notice of some remains of fishes discovered by Dr. John E. Evans, Proc. Acad. Nat. Sci. Phila., 1856: 256 
  11. ^ Lance Grande (1984) Paleontology of the Green River Formation, with a review of the fish fauna. Geological Survey of Wyoming Bull. 63, p. 10
  12. ^ GAO: Unconventional Oil and Gas Production (PDF). [2023-07-25]. （原始內容存檔 (PDF)於2019-09-27）. 
  13. ^ 13.0 13.1 Dyni, John R. Geology and resources of some world oil shale deposits. Scientific Investigations Report 2005–5294 (PDF). United States Department of the Interior, United States Geological Survey. 2006 [9 Jul 2007]. （原始內容存檔 (PDF)於2020-08-03）. 
  14. ^ Annual Energy Outlook 2006 (PDF). Energy Information Administration. Feb 2006: 53 [18 Apr 2008]. （原始內容存檔 (PDF)於2017-02-24）. 
  15. ^ Andrews, Anthony. Oil Shale: History, Incentives, and Policy (PDF). Congressional Research Service. 13 Apr 2006 [25 Jun 2007]. （原始內容存檔 (PDF)於2019-12-12）. 
  16. ^ NPR's National Strategic Unconventional Resource Model (PDF). United States Department of Energy. Apr 2006 [9 Jul 2007]. （原始內容存檔於2019-08-15）. 
  17. ^ Pierrehumbert, Raymond. "The Myth of "Saudi America". Slate. [February 6, 2013]. （原始內容存檔於2018-10-22）. 
  18. ^ George I. Smith and others (1973) Evaporites and brines, in United States Mineral Resources, US Geological Survey, Professional Paper 820, p. 206.
  19. ^ Mason, G. M.; Trudell, L. G.; Branthaver, J. F. Review of the stratigraphic distribution and diagenetic history of abelsonite. Organic Geochemistry. 1989, 14 (6): 585–594. doi:10.1016/0146-6380(89)90038-7.   
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