クリーブランドシェール

クリーブランドシェール
地層範囲:ファメニアン期 ~362.6～360.1 万年 前Ꞓ Ꞓ お S だ Ｃ ポ T J け ページ いいえ ↓
オハイオ州ベッドフォード近郊のティンカーズ クリークのグレート フォールズにあるベッドフォード層のクリーブランド シェール (下) とベリア砂岩
タイプ	形成
単位	オハイオシェール
下地	ベッドフォード頁岩
オーバーレイ	チャグリン頁岩
岩石学
主要な	シェール
他の	黄鉄鉱
位置
座標	北緯39°24′ 西経83°36′ / 北緯39.4° 西経83.6° / 39.4; -83.6
おおよその古座標	南緯31°18′ 西経32°12′ / 南緯31.3° 西経32.2° / -31.3; -32.2
地域	オハイオ州
国	アメリカ合衆国
タイプセクション
名前の由来	オハイオ州クリーブランド
命名者	ジョン・ストロング・ニューベリー
年の定義	1870
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クリーブランド頁岩は、オハイオ頁岩のクリーブランド層とも呼ばれ、米国東部にある 後期デボン紀（ファメニアン）の頁岩地質層です。

クリーブランド頁岩は1870年に発見され、オハイオ州クリーブランド市にちなんで名付けられました。オハイオ州地質調査所所長のジョン・ストロング・ニューベリーが1870年に初めてこの層を発見しました。 ^[1]彼はそれを「クリーブランド頁岩」と呼び、クリーブランド近郊のドアン・ブルック^[2]をその典型地質としました。^[1]米国地質調査所が使用するこの層の典型地質と地層の命名法の詳細は、国立地質図データベースでオンラインで入手できます。^[3]

クリーブランド頁岩の主な鉱物は、緑泥石、イライト、黄鉄鉱、石英である。^{[4] [a]}地下では、クリーブランド頁岩は黒色、^{[5] [6] [7] [8]}鈍い灰黒色、^[9]青みがかった黒色、または茶褐色^[4]である。露出した露頭では、風化により赤色、^[9]赤褐色、^[2]または中程度の茶色に変化する。^[4]風化が進んだ岩石は灰色に変わる。^{[2] [4]}かなり分裂しやすく、^{[6] [5] [7]}薄く不規則な形状のシート状^[10]または薄片状^{[4]に砕け、}ピカリング輝石の結晶が見られることがある。^[2]露出すると応力が解放され、クリーブランド頁岩は非塑性となり^[4]節理によりブロック状に砕け散ったように見えることがある。^[5]

クリーブランド頁岩とその下のチャグリン頁岩の間には、はっきりとした違いがある。^{[2] [10]}クリーブランド頁岩の最下部には、薄く不連続な黄鉄鉱の層がある。^{[5] [b]}この黄鉄鉱層が不連続なのは、この岩石が堆積した後に侵食されたためである。侵食は、カイヤホガ川の谷に沿って南へ、グランド川の東へ移動するにつれて激しくなる。^[7]スキナーズラン層として知られる黄鉄鉱層の一部には、^[7]水の影響で磨り減った化石化した木片や魚の骨の化石が含まれている。 ^[5]黄鉄鉱層の上には、オハイオ州中西部（東部ではない）に石灰岩層がある。 ^[9]

クリーブランド頁岩の残りの部分は、一般的に比較的硬く、^{[9] [c]}有機物が豊富な^[12] オイルシェールで構成されています。^{[4] [8]}上部と下部の両方があります。^[9]

粘土頁岩^[9]は、青みがかったまたは青みがかった灰色^[9]、オリーブ色から茶褐色がかった黒^[13]と表現され、下部を形成しています。下部の厚さは数インチから数フィートまであります。この層はオルムステッド頁岩と呼ばれることもあります。この層は、コノドント生物帯（Bispathodus aculeatus aculeatus帯からBispathodus ultimus ultimus帯）に基づいて、3億6260万年から3億6100万年前のものと年代測定されています。^{[14] [15]灰色または茶色の}シルト岩の薄い層、黄鉄鉱の塊、および円錐状の構造を持つシリカを多く含む石灰岩の層が下部に見られます。オハイオ州東部では、シルト岩の薄い灰色の鉱脈（「ストリンガー」）が見られます。^[9]オハイオ州西部では、^[8]クリーブランド頁岩がその下のチャグリン頁岩と重なり合っているようで、2つの岩層の明確な境界は消えている。^[9]

クリーブランド頁岩の上部は、黒から茶褐色^[13]のシルト質頁岩^[9]で、灰色頁岩とシルト岩の薄い層が時折見られる。^[5]上部は石油^[16]とケロジェン [ ⁴ ] に非常に富んでいる。^[d]割ってみると、新鮮なサンプルは原油のような匂いがする。^[4]上部が厚い部分^[7]、特にオハイオ州北東部では^[10] 、頁岩は独特の「波打った」外観をしている。^[7]クリーブランド頁岩の上部 10 フィート (3.0 m) には、リン酸の団塊、黄鉄鉱の団塊と帯 (非常に薄い層)、石灰シルタイトの帯、およびラミネーション^[13]が豊富に含まれる。上部にはコンクリーションはほとんど見られない。 ^[4]

クリーブランド頁岩は、米国 オハイオ州にある頁岩 の地質層です。クリーブランド頁岩は、オハイオ州北東部の大部分の地下に、さまざまな厚さの層として広がっています。

オハイオ州北東部では、グランド川の東側には層は見られません。^[7] オハイオ州北東部で行われた測定によると、クリーブランド頁岩の厚さは7フィート（2.1メートル）^[7]から100フィート（30メートル）です。^[9]オハイオ州ベリアの北にあるロッキー川周辺で最も厚く、東、西、南に向かって薄くなっています。^[9]

クリーブランド頁岩はケンタッキー州東中部で発見されています。ケンタッキー州東中部では、クリーブランド頁岩の厚さは41.4～50.1フィート（12.6～15.3メートル）と均一で、東に向かうにつれて厚さが増しています。^[13]

^{このユニットはウェストバージニア州[17]}とバージニア州南西部^[18]にも存在し、そこではオハイオ頁岩のクリーブランド層として地図に描かれている。

クリーブランド頁岩（またはクリーブランド部層）は、オハイオ頁岩層のサブユニットである。 ^{[7] [19]}チャグリン頁岩はクリーブランド頁岩の下にあります。^[20]ベッドフォード頁岩は通常クリーブランド頁岩の上にあり、両者ははっきりと区別されています。オハイオ州中西部では、クリーブランド頁岩の上に150フィート（46メートル）以上のベッドフォード頁岩が横たわっていることがあります。場所によっては、赤色および灰色の頁岩がクリーブランド頁岩と広範囲に絡み合っていることがあります。オハイオ州極東では、ベッドフォード頁岩は125フィート（38メートル）以上薄くなっています。カスワゴ頁岩もある場所では、ベッドフォード頁岩は通常25フィート（7.6メートル）未満で、場所によっては存在しないことがあります。いくつかの地域では、クリーブランド頁岩は、ベリアシルト岩によって段階的に、またベリア砂岩によって急激に覆われている^[7] 、または不整合に覆われていると説明されています。^[10]

これはハンゲンベルグ黒色頁岩やバッケン頁岩の地域的同等物である。^[21]

この層では例外的に海洋動物の化石が発見されている。クリーブランド頁岩は一般に化石に乏しいと考えられているが、例外もある。基底の黄鉄鉱層には化石化した木や魚の骨の化石が含まれている。^[5]下部は、広範囲かつ保存状態の良い化石の軟骨魚類（クラドセラケを含む）、コノドント、板皮類、^{[7] [5]}および古条鰭類 ^[22]で有名である。巨大な捕食性板皮類のダンクルオステウス・テレリ、ゴルゴニクティス・クラーキ、ギムノトラケラス・ハイデイ、ハインツィヒティス・ゴウルディ、およびタイタニクティスの5亜種（タイプ標本を含む）は、すべてクリーブランド頁岩で発見された。^[23]クリーブランド頁岩は、完全な体の化石が保存されていることが多いことを意味するコンセルヴァッテ・ラガーシュテッテンに分類されています。初期のサメの典型的な保存状態には、軟組織の輪郭と印象、ひれのひれ筋、えらの筋肉、軟骨、胃の内容物が含まれます。 ^[24]クリーブランド頁岩の板皮類は、通常、軟組織の保存状態が良くありません。^[25]

動物相のリストはCarrとJackson（2008）^[26]とCarr（2018）^{[27]に従っています。}

クリーブランド頁岩のすべての板皮類は節足動物である。^[28]

クリーブランド頁岩から発見された他の未記載軟骨魚類（軟骨魚類）には、枝角類、コクリオドン類、ユーゲネドン類、ヒボドン類、ステタカンサス類（ステタカンサス属の新種を含む）、スフェナカンサス、および独特な頭部と鰭の棘を持ついくつかの追加の形態が含まれる。^[26] Hlavin（1972）による会議要旨では、関連する歯（Orodus sp.）と鰭棘（Ctenacanthus vetustus）の集合体について簡単に触れられている。^{[35] Zangerl（1981）は、それぞれの集合体が}Orodusのような歯とクテナカンサスのような棘を持つ初期のヒボドン類を表していると示唆した。^[36]

クリーブランド頁岩から発見された他の未記載硬骨魚類には、ケンタッキーア属の新種と、名前の付いていないメソポマ類に似たパレオニスコイド類が含まれる。^{[47] [26]}

クリーブランド頁岩はおよそ3億6260万年から3億6010万年前のもので、コノドント^[15]と植物胞子[ ^48]の生物層序に基づくと、デボン紀の最後のファメニアン^{[14]に当たる。クリーブランド頁岩はデボン紀を終わらせた}ハンゲンベルク大量絶滅までずっと続いているが、デボン紀の終わりには達していない。ペルム紀-三畳紀絶滅や白亜紀-古第三紀絶滅とは異なり、デボン紀-石炭紀境界はこの時代末期の大量絶滅イベントとは相関していない。ベッドフォード頁岩とベリア砂岩は、デボン紀-石炭紀絶滅後のデボン紀の地層を代表するが、クリーブランド頁岩の上に堆積しており、ハンゲンベルグ事件の余波で石炭紀に典型的な回復動物相の一部を包含している。^[49]

クリーブランド頁岩の上部2.5メートルは、ハンゲンベルク事件やドイツの基準地層と化学層序学的に相関しており、クリーブランド頁岩がデボン紀後期の絶滅を構成する2つの大量絶滅イベントのうち2番目のイベントを保存していることを示唆している^[50]

クリーブランド頁岩は、デボン紀の終わり近くに起こった大絶滅イベントであるダスバーグ事象の地域的発現である可能性が高い。クリーブランド頁岩は嫌気性環境で堆積したものと解釈されている。^[6]クリーブランド頁岩は、陸上植物相と海洋動物相を壊滅させたファメニアン後期の絶滅イベントであるダスバーグ事象中に堆積したことを示唆する証拠が存在する。これにより、海洋酸素（無酸素イベント）と大気中の二酸化炭素が大幅に減少し、その後、短期間の氷河期が起こった。地球環境は回復したが、デボン紀と石炭紀の境界付近でハンゲンバーグ事象という別の絶滅に見舞われた。^[51]クリーブランド頁岩が堆積している間、陸上の有機物が大量にオハイオ州上空に広がっていた海に流された。^[52]この海の深さについては議論があるが、ダスバーグ事件は海底に生息する動物がほとんど生息できないことを意味している。このため、クリーブランド頁岩には底生生物の化石がほとんど存在せず^[53]、炭素含有量が高いため頁岩が非常に暗い灰色から黒色になっている。^{[5] [54]}

チャグリン頁岩とクリーブランド頁岩の接触は、互層構造として説明されてきた。この特徴は、2つの異なる堆積環境（この場合は、チャグリン頁岩を堆積させた酸素を豊富に含む海と、クリーブランド頁岩を堆積させた有機物に富む嫌気性の海）が同じ地域を繰り返し行き来したために生じたと解釈されている。^{[9]地質学者ホレス・R・コリンズは境界領域}を互層構造と呼んだが、^[8]彼がどのような意味を意図していたのかは不明である。^[e]

クリーブランド頁岩とベッドフォード層の地域的かつ不規則な接触の原因については、様々な仮説が提唱されている。チャールズ・EB・コニーベアは、クリーブランド頁岩は東部ではシルトが多く、西部では石灰質が多いと指摘している。彼は、これはシルトが東から西へ海に流れ込んだことを示していると仮説を立てた。海流がクリーブランド頁岩を侵食し、その後、新しい堆積物を溝に堆積させ、それがベッドフォード層となった。^[54]ジャック・C・パシンとフランク・R・エテンソンはこの仮説のバリエーションを提唱している。彼らは、ベッドフォード層が堆積していたとき、クリーブランド頁岩を含む地域は隆起を起こしていたと指摘している。これにより、クリーブランド頁岩が露出して侵食され、ベッドフォード層となった堆積物がこれらの溝を埋めた可能性が高い。彼らはまた、ダイアピリズム（変形しやすいクリーブランド頁岩がより脆いベッドフォード層に上向きに侵入すること）とインタータンギングの証拠があることを観察している。 ^[57]ベアードらは、クリーブランド頁岩も南に向かって下向きに傾いていると指摘している。彼らは、これがインタータンギングではなくオーバーステップを引き起こしたと示唆している。^[7]

クリーブランド頁岩は有機物含有量が高いため、化石燃料の形成に非常に適しています。1981年のある研究では、クリーブランド頁岩は1ショートトン（0.91トン）の岩石から平均14米ガロン（53リットル、12英ガロン）の石油を生産できることがわかりました。^[58]クリーブランド頁岩には、キャネル炭と「真の」石炭も含まれていますが、どちらも量は多くありません。^[4]

注記

引用

• Baird, Gordon C.; Gryta, Jeffry J.; McKenzie, Scott C.; Over, D. Jeffrey; Pulawski, Shirley; Sullivan, Joseph S. (2009 年 10 月)。「北西ペンシルベニアの「油田地帯」におけるデボン紀末期の物語の解明」。北西ペンシルベニアの油田地帯の歴史と地質。ペンシルベニア地質学者の第 74 回年次フィールド会議ガイドブック(PDF) 。ペンシルバニア州ミドルタウン: ペンシルベニア地質学者フィールド会議、Inc。2015年 9 月 20 日のオリジナル(PDF)からアーカイブ。2018年3 月 22 日閲覧。
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