การก่อตัวของอิปูบิ
ชั้นหินอิปูบี ( Ipubi Formation)เป็นชั้นหินทางธรณีวิทยาตอนกลางของกลุ่มหินซานตานา (Santana Group)ซึ่งเป็นส่วนกลางของกลุ่มหินอาราริเป (Araripe Group) ในแอ่งอาราริเป (Araripe Basin ) ทางตะวันออกเฉียงเหนือของบราซิลชั้นหินนี้มีอายุอยู่ใน ช่วง แอพเทียน (Aptian)ถึงอัลเบียน (Albian)ของยุคครีเทเชียสตอนต้นโดยวางตัวอยู่เหนือชั้นหินคราโต (Crato Formation) อย่างไม่ต่อเนื่อง และวางตัวอยู่ เหนือชั้น หินโรมาลโด (Romualdo Formation ) อย่างไม่ต่อเนื่องเช่นกัน ซึ่งเดิมรู้จักกันในชื่อส่วนโรมาลโด (Romualdo Member) ของชั้นหินซานตานา ชั้นหินอิปูบีมีความหนาเฉลี่ย15 เมตร (49 ฟุต)ประกอบด้วยหินดินดานและหินทรายในส่วนล่าง และหินระเหยในส่วนบนของชั้นหิน โดยสะสมตัวในสภาพแวดล้อมทะเลสาบที่มีการเปลี่ยนแปลงระดับ น้ำทะเลตั้งแต่ระดับน้ำขึ้นสูงสุด จนถึงระดับ น้ำคงที่ ในแอ่งรอยแยกอาราริเป (Araripe rift basin )
ชั้นหินอิปูบิ (Ipubi Formation) มีฟอสซิลน้อยมาก นอกเหนือจาก ซากเต่า สกุล Pelomedusoides ที่ระบุชนิดไม่ได้ แต่มีปริมาณ สารอินทรีย์ละลายน้ำ (TOC) สูง และถูกระบุว่าเป็นพื้นที่เป้าหมายที่มีศักยภาพสำหรับการพัฒนาแก๊สจากหินดินดาน
คำอธิบาย
ชั้นหิน Ipubi ถูกอธิบายว่าเป็นส่วนหนึ่งของชั้นหิน Santana โดย Beurlen ในปี 1971 [ 1 ]การแก้ไขลำดับชั้นหินในภายหลังได้ยกระดับสมาชิกของชั้นหิน Santana เดิมให้เป็นชั้นหินแยกต่างหาก ได้แก่ Crato, Ipubi และ Romualdo จากล่างขึ้นบน ชั้นหินเหล่านี้ถูกรวมอยู่ในกลุ่ม Santana ในเวลาต่อมา ซึ่งแสดงถึงส่วนกลางของกลุ่ม Araripe ที่เคยอธิบายไว้ก่อนหน้านี้[ 2 ]
ประวัติศาสตร์ของแอ่งน้ำ
วิวัฒนาการทางธรณีวิทยาและตะกอนของแอ่งอาราริเป ซึ่งตั้งอยู่ในเขตธรณีวิทยาบอร์โบเรมา ประกอบด้วยสี่ขั้นตอน โดยมีห้าเฟสทางธรณีวิทยาและชั้นหิน: [ 3 ] 1) เฟสซินไคลส์ - ยุค ไซลูเรียนถึงยุคเดโวเนียน - มีลักษณะเฉพาะคือความสงบทางธรณีวิทยาในเขตบอร์โบเรมา แสดงให้เห็นโดยตะกอนของชั้นหินคาริริ ซึ่งประกอบด้วย หินทรายควอตซ์เม็ดขนาดกลางถึงหยาบ บางส่วนเป็น หินกรวด สะสมตัวใน ระบบแม่น้ำแบบแตกแขนง ขนาดใหญ่ 2) เฟสก่อนการแยกตัว - ยุคทิโทเนียน - มีลักษณะเฉพาะคือการทรุดตัวทางกลเนื่องจาก การบางลง ของธรณีภาคที่เกิดขึ้นก่อนการแยกตัว ประกอบด้วยชั้นหินBrejo Santo Formationซึ่งประกอบด้วยหินดินดาน สีแดง และหินดินเหนียวและ ชั้นหิน Missão Velha Formationซึ่งประกอบด้วยหินทรายควอตซ์-เฟลด์สปาร์ขนาดปานกลางถึงหยาบ บางส่วนเป็นหินกรวด และมีลำต้นและเศษไม้ที่กลายเป็นหิน ( Dadoxilon benderi ) ของต้นสน 3) ระยะการแยกตัวของแผ่นเปลือกโลก - BerriasianถึงHauterivian - มีลักษณะเฉพาะคือการทรุดตัวทางกลที่เพิ่มขึ้นซึ่งสร้างระบบของร่องลึกและร่องลึกครึ่งหนึ่ง ประกอบด้วยชั้นหินAbaiara Formationซึ่งประกอบด้วยหินดินดานหินทรายแป้ง หินทราย และหินกรวด 4) ระยะหลังการแยกตัวของแผ่นเปลือกโลกครั้งที่ 1 - AptianถึงAlbian - มีลักษณะเฉพาะคือการทรุดตัวจากความร้อน หน่วยล่างสุดคือชั้น หิน Barbalha Formationซึ่งแสดงถึงระยะที่เกิดจากแม่น้ำและทะเลสาบ และประกอบด้วยหินดินดานสีแดงและสีเทา หินทรายแป้ง และหินดินเหนียว
กลุ่มหินซานตานาเกิดขึ้นในช่วงนี้และประกอบด้วยหน่วยทางธรณีวิทยา 3 หน่วย:
- ชั้นหิน Crato Formation ประกอบด้วยหินปูน เนื้อละเอียด 6 ช่วง (C1 ถึง C6) สลับกับหินทรายแป้งและหินปูนมาร์ลและอุดมไปด้วยฟอสซิลของสัตว์มีกระดูกสันหลังและสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง
- ชั้นหินอิปูบิ (Ipubi Formation) ประกอบด้วยหินดินดานสีดำอม เขียวที่มีอินทรียวัตถุสูง หินดินเหนียว และ หินปูน สาหร่ายสลับกับชั้นยิปซัม - แอนไฮไดรต์
- ชั้นหินโรมาลโด (Romualdo Formation) เป็นลำดับชั้นหินตะกอนซิลิกาที่มีแคลเซียมสูง ประกอบด้วยหินทรายเนื้อละเอียดถึงปานกลาง หินโคลนเนื้อดินเหนียว หินดินดานที่มีแคลเซียมสูง และหินปูน ซึ่งอุดมไปด้วยฟอสซิล ชั้นหินนี้บันทึกการรุกคืบของทะเลในยุคก่อนแอตแลนติก ซึ่งเกี่ยวข้องกับแอ่งอาราริเป (Araripe Basin) และแอ่งภายในอื่นๆ และสร้างทางน้ำขนาดใหญ่ทั่วจังหวัดบอร์โบเรมา (Borborema Province) ในช่วงยุคอัลเบียน (Albian)
5) ระยะหลังการแยกตัวครั้งที่ 2 - ยุคอัลเบียนถึงซีโนมาเนียน - มีลักษณะเด่นคือช่วงการทรุดตัวครั้งใหญ่ และประกอบด้วยหน่วยทางธรณีวิทยา 2 หน่วย:
- ชั้นหินอาราริปินา (Araripina Formation ) พบในบริเวณตะวันตกของแอ่ง ประกอบด้วย ชั้นหิน ริธไมต์ (rhythmites)และชั้นหินต่างชนิด (heterolithic layers) ของหินทรายเนื้อละเอียดและหินโคลนสีแดง ม่วง และเหลือง
- ชั้นหินเอ็กซู (Exu Formation)ประกอบด้วยหินทรายเนื้อปานกลางถึงหยาบ หินทรายเนื้อละเอียดปนดินเหนียว และชั้นหินกรวดปนทรายในบางพื้นที่
ลักษณะทางธรณีวิทยาและการสะสมตัว
การรวมกลุ่ม ของพาลินอมอร์ฟแสดงให้เห็นว่าระบบทะเลสาบวิวัฒนาการใน พื้นที่เขตร้อน แห้งแล้งกึ่งแห้งแล้ง โดยพืชพรรณที่โดดเด่นที่สุดประกอบด้วยสน, Gnetales , Bennettitalesและพืชดอก ยุคแรก การก่อตัวของ Ipubi มีลักษณะเด่นคือมีสารอินทรีย์ ที่มาจากสาหร่าย/แบคทีเรียจำนวนมากและได้รับการอนุรักษ์ไว้อย่างดี รูปแบบของการสะสมและการอนุรักษ์สารอินทรีย์สอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อมโบราณแบบเป็นวัฏจักร (จาก สภาพก้นทะเลสาบ ที่ปราศจากออกซิเจนไปสู่สภาพที่มีออกซิเจน และจากชั้นน้ำจืดไปสู่ชั้นน้ำเค็มด้านบน) ซึ่งส่งผลกระทบต่อระบบทะเลสาบตื้น การสะสมของหินโคลนบางๆ ที่อุดมไปด้วยสารอินทรีย์น่าจะเกิดขึ้นในช่วงระดับน้ำที่สูงขึ้น ซึ่งส่งผลให้น้ำมีความเค็มค่อนข้างต่ำและมีการมีส่วนร่วมของเศษซากในระดับต่ำในเขตทะเลสาบชั้นใน[ 4 ]
ข้อมูลที่รวบรวมจากหินโผล่และหลุมเจาะบ่งชี้ว่าชั้นหิน Ipubi แยกออกจากชั้นหิน Crato ที่อยู่ด้านล่างและชั้นหิน Romualdo ที่อยู่ด้านบนโดยรอยแตกแยกในระดับภูมิภาคในบริเวณใกล้เคียง รอยแตกแยกด้านล่างแยกส่วนบนของชั้นหิน Crato ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยช่วงบนสุดของหินปูนแบบลามิเนต (C6) ออกจากชั้นหินดินดานสีดำและหินดินเหนียวฐานของชั้นหิน Ipubi ชั้นหินฐานเหล่านี้ก่อตัวขึ้นเนื่องจากเหตุการณ์การรุกคืบของทะเลที่ขยายระดับน้ำในทะเลสาบให้สูงกว่าการขยายตัวก่อนหน้านี้ของชั้นหิน Crato เหนือพื้นที่ฐานที่อยู่ติดกัน ในระหว่างการรุกคืบของทะเลของ Ipubi สภาวะที่ปราศจากออกซิเจนส่งผลต่อการก่อตัวของหินดินดานสีดำฐานที่มีระดับTOC สูง[ 5 ]
หินดินดานไพโรบิทูเมนที่มีคาร์บอนของชั้นหินอิปูบิปรากฏเป็น ชั้นหนา 0.5 ถึง 2 เมตร (1.6 ถึง 6.6 ฟุต)ในเหมืองส่วนใหญ่ในภูมิภาคนี้ และมีศักยภาพในการพัฒนาก๊าซหินดินดาน[ 6 ]
การลำดับชั้นทางธรณีวิทยา
การสะสมตัวของชั้นหิน Ipubi Formation แสดงถึงการเปลี่ยนผ่านจากระบบการสะสมตัวแบบรุกคืบไปสู่พื้นผิวน้ำท่วมสูงสุด Fabin et al. ได้อธิบายขั้นตอนหกขั้นตอนในวัฏจักรการสะสมตัวไว้ในปี 2018: [ 7 ]
- ระยะที่ 1 - การขยายตัวแบบเป็นจังหวะของทะเลสาบอาราริเปในช่วงหลังการแยกตัวของแผ่นเปลือกโลก ทำให้เกิดลำดับชั้นตะกอนเพียงเล็กน้อย รวมถึงชั้นหินคราโต ไม่มีหลักฐานบ่งชี้ว่าระดับน้ำในทะเลสาบลดลงอย่างมากในช่วงการสะสมตัวของชั้นหินคราโต อย่างไรก็ตาม การมีอยู่ของชั้นหินที่บันทึกการตายจำนวนมากของลูกปลา ( Dastilbe elongatus ) และ ซากดึกดำบรรพ์ ของเกลือหินแสดงให้เห็นว่าสภาวะทางอุทกวิทยา/ชีวภาพ (ภาวะยูโทรฟิเคชัน ความเค็ม และออกซิเจน) อาจมีการผันผวน การก่อตัวของซากดึกดำบรรพ์ของเกลือหิน (รูปตั๊กแตน) อาจบ่งชี้ว่าระดับน้ำในทะเลสาบลดลงเล็กน้อยหรือมีช่วงเวลาที่มีสภาพอากาศรุนแรงเกิดขึ้น แม้ว่าการสะสมตัวของคาร์บอเนตจะยังคงดำเนินต่อไป การผันผวนเหล่านี้อาจทำให้ผลกระทบของการแบ่งชั้นหนาแน่นของมวลน้ำรุนแรงขึ้น ส่งผลให้สภาวะขาดออกซิเจนในบริเวณที่ลึกกว่าของทะเลสาบเพิ่มมากขึ้น
- ระยะที่ 2 - ในช่วงปลายของวัฏจักรที่ก่อให้เกิดการก่อตัวของชั้นหิน Crato การลดลงอย่างมากของระดับน้ำในทะเลสาบทำให้บริเวณใกล้เคียงโผล่พ้นน้ำ ส่งผลให้เกิดกระบวนการกัดเซาะที่ส่งผลกระทบต่อตะกอนในหน่วยนี้ ตำแหน่งที่ต่ำที่สุดของระดับน้ำในทะเลสาบแสดงถึงการแสดงออกสูงสุดของการกัดเซาะเหนือพื้นดินและเป็นขอบเขตลำดับแรกของลำดับชั้นหินที่ศึกษา
- ระยะที่ 3 - ระดับน้ำในทะเลสาบเพิ่มสูงขึ้นอย่างเห็นได้ชัด ส่งผลให้เกิดการรุกคืบของทะเลครั้งสำคัญในบริเวณใกล้เคียง รวมถึงพื้นที่ที่ก่อนหน้านี้ไม่เคยถูกปกคลุมด้วยขอบเขตของแอ่งน้ำ เหตุการณ์นี้อาจทำให้แหล่งตะกอนจมอยู่ใต้น้ำ ความสมดุลของการไหลเข้าของตะกอนและการผลิตสารอินทรีย์มีอิทธิพลต่อการเกิดสภาวะขาดออกซิเจน ตะกอนซิลิกาคลัสติก ซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยหินดินดานสีดำที่มีแคลเซียมและสารอินทรีย์สูง ถูกสะสมอยู่เหนือรอยแตกของส่วนบนสุดของชั้นหิน Crato Formation ตะกอนเหล่านี้เป็นฐานของชั้นหิน Ipubi Formation
- ระยะที่ 4 - หลังจากช่วงที่ระดับน้ำในทะเลสาบเพิ่มสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว ระดับน้ำในทะเลสาบที่คงที่ได้ก่อให้เกิดระดับน้ำที่สูงขึ้นภายใต้สภาวะที่แห้งแล้งมากขึ้น ซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของพื้นที่เค็มหรือที่ราบน้ำท่วม ขังชายฝั่งที่แยกตัว ออกมาตามบริเวณใกล้เคียง การที่ระดับน้ำในทะเลสาบคงที่มากขึ้นและการผันผวนเล็กน้อยอาจเป็นสาเหตุของระยะหลักของการสะสมตัวของแร่ระเหยในชั้นหินอิปูบี แร่ระเหยส่วนใหญ่ก่อตัวขึ้นภายใต้สภาวะใต้น้ำและแทรกสลับกับตะกอนซิลิกาคลัสติกละเอียด พื้นที่เค็มหรือที่ราบน้ำท่วมขังที่แยกตัวออกมาเหล่านี้อาจเชื่อมต่อกับน้ำในทะเลสาบเป็นระยะๆ ซึ่งทำให้เกิดการหยุดชะงักในการสะสมตัวของแร่ระเหยเป็นครั้งคราว
- ระยะที่ 5 - การลดระดับน้ำในทะเลสาบอย่างเห็นได้ชัดอีกครั้งหนึ่งได้ยุติการสะสมตัวของชั้นหินตะกอนซิลิกาและหินระเหยในบริเวณใกล้เคียง การถอยร่นของทะเลสาบที่เกิดขึ้นอย่างฉับพลันนี้ทำให้บริเวณใกล้เคียงปรากฏชัดขึ้น และกระตุ้นกระบวนการเกิดโพรงหินปูนในชั้นหินระเหย การกัดเซาะและการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของชั้นหินระเหยและหินชนิดอื่นๆ ที่เกิดขึ้นตามมา ได้สร้างขอบเขตลำดับชั้นใหม่ที่แสดงขอบเขตบนของชั้นหินอิปูบิ จากบันทึกทางชีวธรณีวิทยาที่ได้จากหลุมเจาะทั่วแอ่ง พบว่าการตกตะกอนของหินตะกอนซิลิกายังคงดำเนินต่อไปภายในศูนย์กลางการสะสมตัว ซึ่งบ่งชี้ว่าระดับน้ำในทะเลสาบไม่ได้ลดลงจนหมด และพื้นผิวที่สัมพันธ์กันน่าจะก่อตัวขึ้นในบริเวณที่ห่างไกล กระบวนการเกิดโพรงหินปูนในชั้นหินระเหยได้สร้างลักษณะภูมิประเทศแบบซากปรักหักพังที่มีลักษณะเป็นหน้าผา แอ่ง และหลุมยุบ
- ระยะที่ 6 - เหตุการณ์การรุกคืบของทะเลครั้งใหม่ที่เกิดจากการเพิ่มขึ้นของระดับน้ำในทะเลสาบ ทำให้เกิดลำดับชั้นตะกอนที่ประกอบเป็นชั้นหินโรมาลโด (Romualdo Formation) ซึ่งทับซ้อนอยู่บนชั้นหินอิปูบี (Ipubi Formation) อิทธิพลของทะเลต่อการรุกคืบของทะเลครั้งนี้ ซึ่งก่อให้เกิดทางน้ำในพื้นที่ภายในของภาคตะวันออกเฉียงเหนือของบราซิลนั้น ได้รับการบันทึกไว้อย่างดีโดยการพบซากดึกดำบรรพ์ของสัตว์ทะเลจำนวนมาก (ฉลามและปลากระเบน) การรุกคืบของทะเลครั้งใหม่นี้ ซึ่งเกิดขึ้นหลังจากการกัดเซาะของชั้นหินระเหย ทำให้เกิดการเกิดโพรงหินปูน (karstification) ขึ้นใหม่ในชั้นตะกอนเหล่านี้ การท่วมครั้งใหม่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของพื้นที่รองรับการสะสมตัว (accommodation space) เนื่องจากการละลายและการพังทลายของชั้นหินระเหยส่วนบนเพิ่มขึ้น รวมถึงการเสียรูปของชั้นหินโรมาลโด (Romualdo Formation) ที่เกิดขึ้นพร้อมกับการสะสมตัวด้วย
เนื้อหาฟอสซิล
ในขณะที่ชั้นหิน Crato ที่อยู่ด้านล่างและชั้นหิน Romualdo ที่อยู่ด้านบนนั้นอุดมไปด้วยฟอสซิลอย่างมาก ซึ่งประกอบด้วยพืช ปลา สัตว์ขาปล้อง แมลง งู เต่า ไดโนเสาร์ และเทโรซอร์[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]แต่ชั้นหิน Ipubi กลับมีฟอสซิลน้อยมาก ฟอสซิลของ เต่า Pelomedusoidesถูกพบในชั้นหินนี้ วัสดุที่เก็บรักษาไว้ในชื่อ CPCA 3560 ประกอบด้วยเศษกะโหลกที่แตกหัก ขากรรไกรล่างบางส่วน และกระดอง ฟอสซิลนี้ได้รับการอธิบายในปี 2011 โดย Ribeiro Oliveira และคณะ ซึ่งไม่สามารถระบุสกุลของตัวอย่างได้อย่างแน่ชัด[ 14 ]ตัวอย่างเดียวกันนี้ถูกกล่าวถึงโดย Fielding และคณะในปี 2005 และรายงานว่าเป็นAraripemys [ 15 ] กระดูกต้นขา ของเทโรโพดา[ 16 ]เป็นที่รู้จัก พืชBrachyphyllumกุ้งCaridea ที่ไม่สามารถระบุชนิดได้ [ 17 ]
ชั้นหินนี้ประกอบด้วยฟอสซิลดังต่อไปนี้:
ปลา: Notelops , [ 18 ] Cladocyclus , Rhacolepis , Tharrhias , Dastilbe , Santanichthys , Placidichtys , Santanasalmo .