地質学において、サイクロセムとは、海洋堆積物と非海洋堆積物が交互に重なり合う地層構造を指し、石炭層が層をなすこともあります。サイクロセムは、侵食面上に堆積した砂岩が、砂岩よりも細粒のペライト（砂岩よりも細粒の粒子）へと上層し、その上に石炭が重なる、典型的には数メートルの厚さの繰り返し層から構成されます。
歴史的に、この用語は石炭紀からペルム紀初期にかけて形成された石炭盆地で研究を行ったヨーロッパの石炭地質学者[2]によって定義されました。堆積シーケンスは、石油地質学者によって大陸盆地および海洋盆地の物理探査プロファイルを用いて徹底的に研究されてきました。盆地規模の堆積に関する一般理論は、シーケンス層序学という名称で定式化されています[3]。
石炭紀は南半球で広範囲に氷河期が続いた時代であったため、一部のサイクロセムは、それぞれ氷床の成長と崩壊に関連する海退と海進 の結果として形成された可能性がある。 [4]より一般的なシーケンスの解釈は、ミランコビッチサイクルを想起させる。[5] [6]
カンザス・アイオワ露頭帯におけるペンシルベニア紀後期サイクロセム
カンザス州東部、ミズーリ州北西部、アイオワ州南西部に広がる広い帯状のペンシルベニア紀後期の地層は、一連のサイクロセムとメガサイクロセムを形成しています。
地質学者フィリップ・ヘッケルは、これらのメガサイクロセムを簡略化して 4 つの段階に分類しました。
- シェール層外。海面が最も低かった当時、この地域は近くの海に隣接した非海洋環境でした。この地域は低地で湿地帯であり、堆積物の流出に加え、時には河川からの砂や隣接する陸地からのダウンウォッシュも受けていた可能性があります。その結果、灰色から褐色の砂質頁岩が形成され、その地域には石炭と砂岩の堆積物が含まれています。海面がわずかに上昇し始めると、これは海洋生物を含む砂質頁岩へと変化します。
- 中期石灰岩。海面上昇が始まります。これは通常、氷床の融解が原因です。融解とそれに伴う海面上昇の速度は非常に速いため、この段階は後の海面後退段階よりも短く、より薄く、密度が高く、均一な石灰岩層が形成されます。この段階は、海面が波の底より深くなるまで続き、波の作用に邪魔されることなく、炭酸カルシウムの堆積物が着実に蓄積されます。無脊椎動物の海洋化石や、炭酸カルシウム堆積物の主な生物学的要因である藻類が保存されています。石灰岩の厚い部分の間には、薄い頁岩層が存在することが多く、洪水やその他の大規模な流出現象、あるいはその他の比較的短い環境変化によって堆積した堆積物層を表している可能性があります。
- コアシェール。海面上昇が続くと、海水深は限界に達し、藻類は炭酸カルシウムを生成できなくなります。炭酸カルシウム、ひいては石灰岩の蓄積は終わります。深海環境下では、砂を含まず、深海域に生息することが知られている生物の化石のみを含む、薄く灰色の海底頁岩（通常0.3～2メートルの厚さ）が形成されます。これらの層は、無酸素（酸素が非常に少ない）環境下で深海において非常にゆっくりと堆積作用が進むことで形成されました。堆積物は重金属やリン酸塩を豊富に含み、これはプランクトンの大量発生がゆっくりと海底に沈降することで生成されます。
- 上部石灰岩。氷床が再びゆっくりと成長するにつれて、海面はゆっくりと低下します。この地域の海水深が浅くなり、藻類が再び炭酸カルシウムの生産を再開できるようになると、石灰岩層の堆積が再び始まります。海面下降は上昇時よりもはるかに遅く（通常、約3倍の期間）、この石灰岩層は中部石灰岩層よりもはるかに厚く、また、通常、より多様性に富んでいます。この層の厚さは3～9メートルです。ここでも、藻類、海洋無脊椎動物、そしてオザルコディナ（顎はないが多数の鋭い歯を持つウナギのような海洋生物）などのコノドントが保存されています。この石灰岩の下部は、通常、多くの海洋生物の化石を多数含む波状層状の石灰岩で構成されています。波状層状の石灰岩層は、しばしば薄い頁岩層によって隔てられています。上部石灰岩層の上部は、場所によって変化に富むことが多く、浅瀬における地形のわずかな違いが不均衡な影響を及ぼし、場合によっては他の層の上に堆積した岩礁や浅瀬もその影響を反映しています。浅い海域で形成された石灰岩は、浅い深度で予想される波の作用と光の透過による大きな攪拌を反映しています。
- 再び頁岩の外側へ。海面低下が続くと、最終的に頁岩が非常に浅い海、海岸沿いに堆積し、その後、初期段階（ステージ1）と同様に、海面直上の乾燥した地域に堆積する段階に到達します。一部の地域は古代の河川デルタまたは河川デルタであり、現在のオクラホマ州の岩石が風化して堆積しました。これらの地域では、砂岩、シルト岩、またはその他の堆積岩のレンズが点在する頁岩堆積物が見られることがあります。また、より広大な湿地や湿地帯で形成された局所的な石炭鉱床も見られることがあります。[7]
RC・ムーアは、この地域に3種類のサイクロセム（循環層）があることを認識していた。チェロキー・サイクロセム、ワバウンシー・サイクロセム、そしてショーニー・メガサイクロセムである。これらはそれぞれ、水深やその他の要因の個体差に応じて、この基本パターンに変化が生じる特徴を持つ。例えば、ショーニー・メガサイクロセムには、ムーアがスーパー・ライムストーンと第5ライムストーンと名付けた2つの追加の石灰岩層があり、各石灰岩層の間には頁岩層が挟まれている。[7]
バリエーション
参考文献
- ^ Wanless, HR; Weller, JM (1932). 「ペンシルベニア期のサイクロセムの相関と範囲」.アメリカ地質学会紀要. 43 (4): 1003– 1016. Bibcode :1932GSAB...43.1003W. doi :10.1130/gsab-43-1003.
- ^ Hampson G, Stollhofen H, Flint S (1999)ドイツ北西部ルール地方の下部炭層（上部石炭紀）のシーケンス層序モデル．堆積学誌第46巻（第6号），pp. 1199-1231
- ^ Haq BU, Schutter SR (2008)古生代海面変動の年表. Science, vol. 322 (issue 5898), pp. 64-68. doi :10.1126/science.116164
- ^ スタンリー、スティーブン・M. 『地球システム史』ニューヨーク：WHフリーマン・アンド・カンパニー、1999年。ISBN 0-7167-2882-6 （426ページ）
- ^ ミランコビッチサイクル
- ^ Haq BU, Hardenbol J, Vail PR (1987)三畳紀以降の海面変動の年表. Science, vol. 235 (issue 4793), pp. 1156-1167
- ^ abc ヘッケル, フィリップ・H.、ミッチェル, ジョン・C.、ネルソン, デビッド・L.、レイヴン, ロバート・L. (1978年4月8～9日). 「カンザス州東部におけるペンシルベニア北部サイクロセミック石灰岩相のフィールドガイド」カンザス州地質調査所. 2025年4月8日閲覧。
外部リンク
- Jacobson, RJ (2000) 「イリノイ州におけるペンシルベニア紀の岩石の堆積史」Geonote 2. イリノイ州地質調査所、イリノイ州シャンペーン。
- 「カンザス州東部におけるペンシルベニア紀後期サイクロセミック石灰岩相のフィールドガイド」https://www.kgs.ku.edu/Publications/Bulletins/GB2/index.html
