サーモポリス頁岩

サーモポリス頁岩は、白亜紀後期のアルビアン期に北アメリカ中西部で形成された地層である。地表に露出しているのは、カナダ中央部、米国のモンタナ州とワイオミング州である。この岩層は、西部内陸海路に流れ込む堆積物によって、約 700 万年かけて形成された。この層の境界と構成層は地質学者によって明確に定義されておらず、この層の定義は様々である。一部の地質学者は、この層は、その上下の層から独立した名称を持つべきではないと結論付けている。この層では、無脊椎動物、大小の脊椎動物の化石や糞石が幅広く発見されている。

西部内陸海路は、ジュラ紀後期（1億6120万±400万年前から1億4550万±400万年前）から古第三紀末（6600万年前から2303万年前）まで存在した内海である。 ^[1]北アメリカ中部に存在し、北極海からメキシコ湾まで広がっていた。長さはおよそ3,000マイル（4,800 km）、幅は1,000マイル（1,600 km）であった。^[2]この海路は比較的浅く、最大深度は660～1,640フィート（200～500 m）と推定されている。^[3]

セビア造山帯のすぐ東側には前縁盆地が存在し、西部内陸海路によって水没していた。盆地の西側にある前弧によって盆地は東側よりも深くなっており、堆積物が堆積し、やがて堆積岩となった。^{[4] [5] [6]}西部コルディリェラの浸食も盆地の西端での堆積岩の堆積に寄与したが、東側のより低地では堆積岩の堆積ははるかに少なかった。^{[7]堆積物の量、種類、速度、その他の側面の変化は、}隆起、沈降、海面変動、その他の要因によって引き起こされた。 ^[8]盆地の水は白亜紀に少なくとも2回の大きな前進と1回の大きな後退を経験し、^[9]岩石に複雑さを加え、主要な浅海岩と深海岩に加えて、河川岩、湿地岩、河口岩^[10]の形成を可能にしました。^[11]

ベントナイトの年代測定と花粉学的証拠から、下部サーモポリス層は1億300万年から9850万年の間に堆積したと推定される。^{[12] [13]}イノセラム科 二枚貝の研究により、後期アルビアン期であることが確認された。^{[14] [15]}サーモポリス頁岩の上部3つの層の堆積は約700万年にわたって発生した。^[16]

サーモポリス頁岩は、1914年に地質学者フェルディナンド・F・ヒンツェ・ジュニアによって初めて特定された。彼はこれを「下部ベントン頁岩」と呼び、同じ層にモウリー頁岩を含めた。ヒンツェは3つの層について説明した。基底の「錆びた層」、下部頁岩、厚さ25～40フィート（7.6～12.2メートル）の「泥砂」（泥質砂岩）、上部頁岩である。^{[17] [18]}（「下部ベントン頁岩」の4番目の層はモウリー頁岩であった。）^[17]

サーモポリス頁岩は、1916 年に地質学者チャールズ・T・ラプトンによって初めて命名されました。^{[18]ラプトンは、この岩石がクローバリー層の上に}整合的に横たわり、モウリー頁岩の下にあると説明しました。^{[19] [18]}サーモポリス頁岩は、コロラド層群を構成する 4 つの層の基底でした。彼は、サーモポリス頁岩を後期白亜紀のものと説明しました。^{[19] [18]}一般的に色が濃く、厚さ 710 フィート (220 m) から成り、砂岩レンズが一般的です。サーモポリス頁岩の少なくとも 1 つのメンバーも確認されており、厚さ約 15 フィートから 55 フィート (4.6 m から 16.8 m) の「泥砂」層です。基準地は特定されていませんが、この層はワイオミング州ホット スプリングス郡のサーモポリスの町にちなんで命名されました。この町の近くでは、頁岩の露頭がよく露出していました。^[19]ラプトンのサーモポリス頁岩の区分は米国地質調査所に採用され、その後50年間使用された。^[20]

サーモポリス頁岩の地層史は、1962年に地質学者ドン・L・アイヒャーによって初めて概説されました。^{[21] [22]}

サーモポリス頁岩はコロラド層とダコタ層の両方に属します。^[23]歴史的にも^[24]現在も^{[25] [23]これらの層とサーモポリス頁岩の}地層単位は不明瞭で、地質学者が使用する命名法は標準化されていません。層、層部、層の識別とその名前も時間の経過とともに変化してきました。^{[23] [a]}

アイヒャー^{[20]はサーモポリス頁岩が}クローバリー層の上にあると述べているが、ライス^[27]、ポーターら^[12]、ラッシュ^[28]はモンタナ州とワイオミング州のクーテナイ層がクローバリー層と地質学的に同等であるとし、サーモポリス頁岩がクーテナイ層の上にあると結論付けている。しかし、サーモポリス頁岩の基底層の地層学的定義については意見の相違がある。アイヒャーは、「錆びた層」区分はクローバリー層とは多くの点で明確に区別できるため、サーモポリス頁岩に属すると主張している。^[29]シーランドとブラウチは1975年に「錆びた層」をクローバリー層に分類し、^[26]フィンも2010年にこの評価に同意した。 ^[30]しかし、ポーターらは1997年に「錆びた層」をフォールリバー砂岩の一部として分類した。 ^[12]

何がサーモポリス頁岩の上限を構成するかについては議論があり、何がサーモポリス頁岩を覆っているかを特定することは困難である。1922年、コリアーはモウリー頁岩の下の層をグラネロス頁岩のネフシー頁岩層と特定した。これにより、サーモポリス頁岩はグラネロス頁岩の下にあることになった。^[31]しかしルービーは1931年にこれらの岩石をモウリー頁岩に割り当てたため、現在ではサーモポリス頁岩がモウリー頁岩の下にあることになる。 ^{[32]アイヒャーは1960年にこれらの層を}シェルクリーク頁岩と再定義し、モウリー頁岩から分離した。^[33]これにより、サーモポリス頁岩は事実上、泥質砂岩層の下にあることになった。^{[34 ]}シェルクリーク頁岩をサーモポリス頁岩の上部層と特定し^[35] 、ラッシュも2011年にこの見解に同意した^[36]。

頁岩の定義と場所によって、^[37]サーモポリス頁岩の厚さは大きく異なります。チェスター・N・ダートンは1906年に、この層の厚さを800フィート (240 m) (「錆びた層」を含む) と推定しました。^[37] 1914年に、ヒンツェは、この層の深さを720～770フィート (220～230 m) と説明しました。^{[17]ヒューエットとラプトンは1917年に}ビッグホーン盆地の頁岩（「錆びた層」を含む）の厚さが400〜800フィート（120〜240メートル）であると報告したが、^[38]フィン（「錆びた層」を含まない）は同じ地域の厚さが125〜230フィート（38〜70メートル）であると報告した。^{[30]ワイオミング州の}ウィンドリバーインディアン居留地では、包括的な定義を使用すると、より堅牢な320〜450フィート（98〜137メートル）の厚さであると報告された。^[26]ワイオミング州南西部中央のシャーリー盆地では、厚さはわずか10フィート（3.0メートル）である。^[39]

一般的に、サーモポリス頁岩は暗灰色から黒色の頁岩^{[30] [26]}で構成され、頁岩全体にベントナイト^{[30] [40]} 、砂質粘土岩、シルト岩の薄い層が散在しています。 ^[30]層の地層定義に応じて、上部層と下部層の間に灰色の薄層砂岩層が存在します。^[26]

本稿では、Porterら[12][35]とLash[41]が用いたサーモポリス頁岩の定義を使用 ^するが、^この問題については科学的な意見の相違があることは（Condonと同様に）認識している。^{[25]この定義を用いると、サーモポリス頁岩には4つの}層がある：^[36]

• 「錆びた層」層— このサーモポリス頁岩の基底層は、1904 年にネルソン H. ダートンによって初めて記述されました。ダートンは、この頁岩の砂質の性質と錆びた茶色に注目しました。^{[42]この色は}鉄の存在によるものとされ、ダートンは 1906 年に「錆びた層」という用語を作り出しました。 ^[37]しかし、「錆びた層」という用語を最初に使用した地質学者は、1908 年のチェスター W. ウォッシュバーンです。^[43]これらの岩石は、西部内陸海路のレベルが大幅に上昇し始めたときに堆積しました。湖沼のクーテナイ層の浸食が起こり、^[c]新しい「錆びた層」の岩石が堆積するにつれて不整合が生じました。^{[45] [46]}場所によっては、クローバリー層の上部ハイムズ層全体が浸食され、「錆びた層」が中央のリトルシープ層の上に不整合に横たわっていました。^[47]「錆びた層」は、厚さ3〜18インチ（7.6〜45.7cm）の赤褐色砂岩の薄い層で構成され、厚さ1〜12インチ（2.5〜30.5cm）の黒色頁岩の葉で区切られています。^[43]「錆びた層」の基底層は、おそらく河口またはデルタの性質を持っています。^[48]この層の厚さは20フィート（6.1m）^{[43] [49]}〜200フィート（61m）^[37]と推定されています。 「錆びた層」層は、地質学的にはフォールリバー砂岩、グレイブル砂岩、およびダコタ層のいくつかの層と同等である。^[36]
• 下部サーモポリス層— サーモポリス頁岩のこの層は、1904年にダートンによって最初に簡単に記述され、^[42] 1908年にウォッシュバーンによってより完全に記述されました。 ^[43]この層は名前が付けられていないか、非公式に名付けられているだけで、^[26]通常は下部サーモポリス層とのみ呼ばれています。^[36]これらの岩石は、西部内陸海路の北部と南部がつながって堆積したもので、^{[45] [50]}西部内陸海路の最大の「海進」（海面上昇）時の堆積を表しています。^[51]「錆びた層」から下部サーモポリス層への移行は段階的で、^[30]おそらく浸食または洪水によるものです。^[46]ウォッシュバーンとハーシュマンは、下部サーモポリス層を炭素に富んだ黒色頁岩^{[43] [18]}と表現し、その下部には時折砂岩レンズが見られ、^[43] ENハーシュマンはそれが分裂性であると指摘した。^[18]しかし、ポーターらは1993年にこの岩石を泥岩またはシルト岩と表現しており、^[46]分裂性がないことを示唆している。下部サーモポリス層は地質学的にはスカルクリーク頁岩に相当する。^[36]

• 泥質砂岩層— サーモポリス頁岩のこの層は、1904年にダートンによって最初に簡単に説明され、^[42] 1914年にヒンツェによってより詳細に説明されました。ヒンツェは、この層を、厚さ25～40フィート (7.6～12.2 m) で、粒子が小さく均一で、あまり固まっていない、広範囲にわたるほぼ白色の砂岩層と説明しました。ヒンツェは、この層を、ワイオミング州の石油・ガス掘削業者が使用する用語にちなんで「泥質砂」と呼びました。^[52]この層は、地質学者の間では、重要かつ広範囲に分布し、正式な名前に値すると広く認識されていたにもかかわらず、1960年代まで非公式に「泥質砂」として知られていました。^[53] 1972年までに、この層は「泥質砂岩層」という正式名称を取得しました。^{[18] [d]}泥質砂岩は西部内陸海路の水位が低下した時期に堆積し始め、^{[45] [51]}海面が再び上昇した後も堆積が続いた。^{[54] [50] [15]}海が引いたときに侵食不整合が発生し、^[15]その上に河口堆積物と河川堆積物が泥質砂岩として堆積した。^[54]そのため、一部の地域では上部の泥質砂岩との接触が鋭く不整合である一方、他の地域では整合的で漸次的である。^[30]泥質砂岩の堆積は前地盆地の縁に沿って続き、盆地内部では上部サーモポリス層が泥質砂岩の上に整合して堆積した。^{[50] [15]}泥質砂岩は、黄褐色、茶色がかった灰色、[18] または灰色 [18] の細粒のシルト質砂岩の多数の薄い層 [18] [26] から構成されてい^ます。^[ 18] [26] 頁岩で、炭素^の斑点と黄鉄鉱の結晶を含み、風化すると黄褐色または灰色になります。一部の層にはさざ波の跡が見られます。^[18]砂岩は、頁岩、シルト岩、^[18]および（場合によっては）ベントナイトの薄い層と交互に層を成しています。^{[12] [34] [55]}ラプトンは泥質砂岩の厚さを10～55フィート（3.0～16.8メートル）と推定しましたが、^[56]ポーターらは場所によって厚さが大きく異なることを指摘しています。^{[12]デイヴィッド・シーランドとアーリー・ブラウチは、}ララミデ以前の地質構造や地形が泥質砂岩の堆積物の分布を支配していたためだと結論付けている。 ^[57]マディ砂岩層は地質学的にはバードヘッド砂岩層と同等である。^[36]
• アッパーサーモポリス層— サーモポリス頁岩のこの層は、1904年にダートンによって最初に簡単に記述され、^[42] 1908年にウォッシュバーンによってより完全に記述されました。 ^[43]ノーマンミルズは1956年に初めて「アッパーサーモポリス」という用語を使用しましたが、^{[58] [59]}正式には層名が付けられていませんでした。^{[60] [26] [21] [36]}アッパーサーモポリス層は、西部内陸海路の2回目の海進の後半に、前縁盆地の内部にある泥質砂岩の上に整合的に堆積しました。 ^{[50] [15]}ウォッシュバーンは、この層は青みがかった黒色の頁岩で構成され、上部に火山灰とベントナイトの層がごくまれに混在していると説明しました。^[43]ラプトンは、この層が2つの明確な区分に分かれていると主張した。下層は厚さ約170フィート（52メートル）の柔らかい黒色頁岩で、上層は厚さ約230フィート（70メートル）の砂岩レンズを伴う硬い頁岩である。^[49]ハーシュマンは、上層がモウリー頁岩につながる遷移帯であるという証拠を示した。彼は、上層は主に薄い石灰質のシルト質砂岩とシルト質頁岩の層で構成され、密で珪質のモウリー頁岩が交互に重なり、時折シルト質の亜炭の層があることを確認した。砂岩の層には泥の割れ目と根管が見られ、湿地堆積起源であることを示す。上層と下層の相違から、ハーシュマンは、上部サーモポリス層基部の近くにある砂質の層のいくつかは泥質砂岩層に属する可能性があると結論付けた。^{[18] [e]}シーランドとブラウチはまた、その上にあるモウリー頁岩との段階的な接触の広範な証拠を発見した。^{[26]泥砂岩層は地質学的には}シェルクリーク頁岩に相当する。^[36]

サーモポリス頁岩の地表露出は、カナダ中央部、および米国のモンタナ州とワイオミング州で発生しています。^[54]海洋堆積岩は西に向かって薄くなり、非海洋堆積岩は東に向かって薄くなります。^[10]海洋堆積岩は主に頁岩で、石灰岩、砂岩、シルト岩が混ざっています。非海洋堆積岩は主に砂岩で、石炭、頁岩、「黒色」または炭素質頁岩、シルト岩が混ざっています。^[10]

サーモポリス頁岩は海洋脊椎動物の化石が非常に豊富で、主に骨格、歯、糞石で構成されています。^[4]

上部サーモポリス層の下部層には、特に海洋脊椎動物の化石が豊富に存在する。海洋ワニ、プレシオサウルス^[61] (主にエドガロサウルス・ムッディ)、^[62] エイ(主にシュードヒポロフスと未確認種)、ノコギリエイ(主にオンコプリスティス)、カメ(主にバエニダエとグリプトプス) の化石、および糞石全体が豊富に存在する。ヒボドンザメ(主にメリストドノイデス)、硬骨魚類および硬骨魚類^[63]、無脊椎動物の化石アンモナイト(主にバキュライト) も発見されている。^[64]

• モンタナ州の化石層単位の一覧
• モンタナ州の古生物学

注記

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