การก่อตัวของมาร์เซลลัส
ช่วงชั้นหิน : ยุคดีโวเนียนตอนกลาง
ชั้นหินดินดานมาร์เซลลัสโผล่ขึ้นมาเหนือเมืองมาร์เซลลัส รัฐนิวยอร์กรอยแตกแนว ตั้ง ก่อให้เกิดหน้าผาสูงชัน
พิมพ์	การก่อตัวทางธรณีวิทยา
หน่วยของ	กลุ่มแฮมิลตัน
หน่วยย่อย	ดู: สมาชิกที่ระบุชื่อ
พื้นฐาน	ชั้นหิน Mahantangoและชั้นหิน Skaneatales / Stafford Lime Mbr
ทับซ้อน	หินเชิร์ตฮันเตอร์สวิลล์ , หินเชลนีดมอร์และชั้นหินออนอนดากา
ความหนา	สูงถึง 900 ฟุต (270 เมตร) [ 1 ]
หินวิทยา
หลัก	หินดินดาน
อื่น	หินชนวนหินปูนหินทรายหินทัฟฟ์
ที่ตั้ง
ภูมิภาค	แอ่งแอปพาเลเชียนทางตะวันออกของทวีปอเมริกาเหนือ
ขอบเขต	600 ไมล์ (970 กม.) [ 2 ]
ส่วนประเภท
ตั้งชื่อตาม	มาร์เซลลัส นิวยอร์ก
ตั้งชื่อโดย	เจมส์ ฮอลล์ , 1839

ชั้นหินมาร์เซลลัสหรือหินดินดานมาร์เซลลัสเป็นหน่วยหินตะกอนยุค ดี โวเนียนตอนกลางที่พบในอเมริกาเหนือตะวันออก ตั้งชื่อตามหินโผล่ที่โดดเด่นใกล้หมู่บ้าน มาร์เซลลัส รัฐนิวยอร์ก^{[ 3 ]} และแผ่ขยายไปทั่วแอ่งแอปพาเลเชียนเป็น ส่วนใหญ่ ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}

การใช้ชื่อหน่วยโดยสำนักงานสำรวจทางธรณีวิทยาแห่งสหรัฐอเมริกา (USGS) ได้แก่Marcellus ShaleและMarcellus Formation [ ^{7 ] คำ} ว่า "Marcellus Shale" เป็นชื่อที่นิยมใช้ในพื้นที่ส่วนใหญ่ของภูมิภาคแอปพาเลเชียน แม้ว่าคำว่า "Marcellus Formation" ก็เป็นที่ยอมรับได้ในรัฐเพนซิลเวเนีย^{[ 7 ]}หน่วยนี้ได้รับการอธิบายและตั้งชื่อครั้งแรกว่า "Marcellus shales" โดย J. Hall ในปี 1839 ^{[ 8 ]}

_{ชั้น หิน} มาร์เซลลั สส่วนใหญ่ประกอบด้วยหินดินดานสีดำ และ ชั้นหินปูน เล็กน้อย รวมถึง แร่ไพไรต์เหล็ก ( FeS2 ) และ ไซเด _อไรต์  (FeCO3 )ที่ มีความเข้มข้นสูง ^{[ 9 ]} เช่นเดียวกับหินดินดานส่วนใหญ่ มันมีแนวโน้มที่จะแตกออกได้ง่ายตามระนาบชั้นหิน ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่เรียกว่าความเปราะบาง^{[ 9 ]} หินดินดานสีอ่อนกว่าในส่วนบนของชั้นหินมีแนวโน้มที่จะแตกออกเป็นชิ้นเล็กๆ ขอบบางๆ หลังจากสัมผัสกับอากาศ_[ ^{10 ] ชิ้น} ส่วนเหล่านี้อาจมี คราบ สนิม จากการสัมผัส ของไพไรต์กับอากาศ และ ผลึก ยิปซัม ขนาดเล็ก  ( CaSO4 _· 2H2O )จากปฏิกิริยาระหว่างไพไรต์และอนุภาคหินปูน[ ^{10 ] การ} เปิดเผยใหม่ของหินดินดานที่มีไพไรต์อาจพัฒนาแร่ รอง ของไลโมไนต์ สีส้ม  (Fe2O3 ( OH ) ·nH2O ₎และการตกผลึกหรือการเกิดสีเหลืองอ่อนของกำมะถันซึ่งเกี่ยวข้องกับการระบายน้ำของหินที่เป็นกรด^{[ 11 ]}

ไพไรต์มีปริมาณมากเป็นพิเศษบริเวณใกล้ฐาน^{[ 12 ]} และบริเวณสัมผัสบนของหินปูน แต่ ไมโครคริสตัล แบบฟรามบอยดัลและ คริสตัลรูป ทรงเหลี่ยมของไพไรต์พบได้ทั่วทั้งแหล่งสะสมที่มีอินทรียวัตถุสูง^{[ 13 ]} มา ร์ เซลลัสยังประกอบด้วยยูเรเนียม^{[ 14 ] [ 15 ]} และการสลายตัวของกัมมันตรังสีของยูเรเนียม-238  ( ²³⁸ U ) ทำให้เป็นหินต้นกำเนิดของ ก๊าซ เรดอน กัมมันตรังสี ( ²²² Rn) ^{[ 16 ]}

ปริมาณสารอินทรีย์ทั้งหมดที่วัดได้ของ Marcellus มีตั้งแต่ต่ำกว่า 1% ในนิวยอร์กตะวันออก ไปจนถึงมากกว่า 11% ในส่วนกลางของรัฐ^{[ 17 ] [ 18 ]} และหินดินดานอาจมีคาร์บอนเพียงพอที่จะรองรับการเผาไหม้^{[ 19 ]} หินดินดานสีดำที่มีสารอินทรีย์สูงกว่าอาจเป็นบิทู มินั สแต่มีอายุมากเกินไปที่จะมีถ่านหินบิทูมินัสที่เกิดจากพืชบนบก^{[ 20 ]} ในธรณีวิทยาปิโตรเลียมหินดินดานสีดำเหล่านี้เป็นหินต้นกำเนิด ที่สำคัญ ที่เติมเต็มแหล่งกักเก็บปิโตรเลียม แบบดั้งเดิม ในชั้นหินที่อยู่ด้านบน เป็น แหล่งกักเก็บ ก๊าซหินดินดาน ที่ไม่ธรรมดา และเป็น ชั้นปิดผนึก ที่ไม่สามารถซึมผ่านได้ซึ่งดักจับแหล่งกักเก็บก๊าซธรรมชาติ แบบดั้งเดิมที่อยู่ด้านล่าง ^{[ 21 ]} ทางทิศตะวันตก ชั้นหินอาจผลิตปิโตรเลียม เหลว ได้ ทางทิศเหนือ ความร้อนระหว่างการฝังตัวที่ลึกกว่าเมื่อกว่า 240 ล้านปีก่อนได้แตกน้ำมันนี้ให้กลายเป็นก๊าซ^{[ 17 ] [ 22 ]}

หินมาร์เซลลัสพบได้ทั่วบริเวณที่ราบสูงแอลเลเกนี ทางตอนเหนือของ แอ่งแอปพาเลเชียนในทวีปอเมริกาเหนือ ในสหรัฐอเมริกา หินมาร์เซลลัสเชลทอดยาวข้าม ภูมิภาค เซาเทิร์ นเทียร์ และฟิงเกอร์เลคส์ของรัฐนิวยอร์กทางตอนเหนือและตะวันตก ของ รัฐ เพนซิลเวเนีย ทาง ตะวันออกของรัฐโอไฮโอ ผ่านทางตะวันตกของรัฐแมริแลนด์และทั่วทั้งรัฐเวสต์เวอร์จิเนีย ส่วนใหญ่ ขยาย ข้ามเส้นแบ่งเขตแดนของรัฐไปยังทางตะวันตกสุดของ รัฐเวอร์จิเนีย ^{[ 23 ]} หินฐานมาร์เซลลัสในทางตะวันออก ของรัฐเพ นซิลเวเนีย^{[ 24 ]} ทอดยาวข้าม แม่น้ำเดลาแวร์ไปยังทางตะวันตกสุด ของรัฐนิวเจอร์ซี ย์^{[ 1 ]}นอกจากนี้ยังพบในใต้ดินของรัฐเคนตักกี้และเทนเนสซี บางส่วน ^{[ 25 ]}ใต้ทะเลสาบอีรีสามารถพบได้ข้ามพรมแดนไปยังแคนาดาซึ่งทอดยาว ระหว่าง พอร์ตสแตนลีย์และ ลองพอยต์ ไปยังเซนต์โทมัสในออ นแทรีโอ ตอน ใต้ ^{[ 26 ] [ 27 ]}

หินมาร์เซลลัสปรากฏให้เห็นเป็นชั้นหินโผล่ตามแนวขอบด้านเหนือของชั้นหินในนิวยอร์กตอนกลาง ที่นั่น ระนาบรอยต่อสองระนาบในหินมาร์เซลลัสเกือบจะทำมุมฉากกัน โดยแต่ละระนาบจะทำให้เกิดรอยแตกในชั้นหินที่วิ่งตั้งฉากกับระนาบชั้นหินซึ่งเกือบจะราบเรียบ^{[ 10 ]} รอยต่อเหล่านี้ก่อตัวเป็น หน้าผา เรียบเกือบตั้งฉากและระนาบรอยต่อที่ตัดกันจะก่อให้เกิดมุมที่ยื่นออกมาบนหน้าผาหิน^{[ 10 ]} เมื่อถูกเปิดเผย หน้าผาที่ผุพังจะสูญเสียคาร์บอนอินทรีย์ส่วนใหญ่^{[ 28 ]} เปลี่ยนจากสีดำหรือสีเทาเข้มเป็นสีเทาอ่อนลง

หินโผล่ของมาร์เซลลัสอาจมีชั้นเล็กๆ ที่คล้ายถ่านหิน^{[ 29 ]}หินโผล่ในนิวยอร์ก และหินโผล่อื่นๆ ทางใต้ในเพนซิลเวเนียและนิวเจอร์ซีย์ ถูกขุดค้นอย่างกว้างขวางในช่วงต้นศตวรรษที่ 19 บางครั้งต้องเสียค่าใช้จ่ายจำนวนมาก ด้วยความหวังที่ผิดพลาดว่าจะพบชั้นถ่านหินที่สามารถขุดได้[ 29 ] ^{ในเคาน์} ตีเพอร์รี รัฐเพนซิลเวเนียตามแนวแม่น้ำจูเนียตา ชั้นถ่านหินปลอมมีความหนาถึง 0.3 เมตร (1 ฟุต) แต่ก็ไม่ได้ให้เชื้อเพลิงที่มีค่า แม้ว่าจะมีความพยายามอย่างมากในการขุดจากเนินเขาโดยรอบ^{[ 30 ]}สาหร่ายทะเลและพืชทะเลอาจเป็นตัวก่อกำเนิดถ่านหินปลอม ถ่านหินแท้เกิดจากพืชบก ซึ่งเริ่มปรากฏในมาร์เซลลัสและฟอสซิลในภายหลัง^{[ 31 ] [ 32 ]}

ความใกล้ชิดกับพื้นผิวของหินฐานมาร์เซลลัสทางใต้ของแหล่งหินโผล่ในนิวยอร์กทำให้แถบตะวันออก-ตะวันตกที่วิ่งผ่านเมืองซีราคิวส์^{[ 14 ]}เป็นพื้นที่เสี่ยงสูงสำหรับเรดอนในฐานะมลพิษทางอากาศภายในอาคาร [ ^{33 ] จาก}การเปิดเผยพื้นผิวตามขอบด้านเหนือและด้านตะวันออก ชั้นหินจะลดระดับลงไปที่ความลึกกว่า 2,700 เมตร (8,900 ฟุต) ใต้พื้นผิวในเพนซิลเวเนียตอนใต้^{[ 25 ]}

ชั้นหินที่พลิกคว่ำปรากฏให้เห็นในบางส่วนของเทือกเขาแอปพาเลเชียนแบบสันเขาและหุบเขาที่พับง^{อ [} 23 ^{] รวม}ถึงการเปิดเผยบนด้านข้างและแกนของแอ่งซินคลินอเรียมบ รอดท็อป ในเพนซิลเวเนียตอนกลางตอนใต้^{[ 12 ]}ชั้นหินที่เปิดเผยเกือบจะเป็นแนวนอนบนที่ราบสูงแอลเลเกนี^{[ 34 ]}แต่พลิกคว่ำเพื่อก่อตัวเป็นชั้นหินที่พลิกคว่ำเล็กน้อยที่พบตามแนวแอลเลเกนีฟรอนต์ [ ^{35 ] จาก} วินด์แกป เพนซิลเวเนียมุ่งหน้าไปทางใต้ความลาดเอียงของชั้นหินจะชันขึ้น กลายเป็นแนวตั้งที่โบว์แมนส์ทาวน์บนแม่น้ำลีไฮ [ ^{30 ] ใกล้}เคียงกัน ใน พื้นที่ ลีไฮแกปของเพนซิลเวเนีย มาร์เซลลัสมีรอยเลื่อนอย่าง กว้างขวาง ^{[ 36 ]} และชั้นหินพลิกคว่ำอย่างมาก โดยมี มุม เอียง ย้อนกลับ สูงสุดถึง 40° ไปทางใต้^{[ 30 ]}

นักธรณีวิทยาจัดประเภทหินดินดานมาร์เซลลัสและหินดินดานเนื้อละเอียดที่อยู่ใกล้กลางชั้นหินมาฮันตังโกเป็นหินที่ก่อตัวเป็นเนินลาด [ ^{37 ] ชั้น} หินดินดานมาร์เซลลัสและมาฮันตังโกที่เอียงทำมุม 60° ถึง 75° ไปทางทิศตะวันตกก่อตัวเป็นเนินลาดที่หันไปทางทิศตะวันตกของสันเขาโทโนโลเวย์บนปีกด้านตะวันตกของโครงสร้างโค้งนูนคาคาปอนเมาน์เท น ใน เขตแพนแฮ นเดิลตะวันออกของเวสต์เวอร์จิเนีย^{[ 38 ]} บนปีกด้านตะวันออกของโครงสร้างโค้งนูนนี้ ชั้นหินดินดานเหล่านี้ที่เอียงไปทางทิศตะวันออกในมุมที่ตื้นกว่ายังก่อตัวเป็นเนินลาดชันทางด้านตะวันออกของสันเขาวอร์มสปริงส์อีก ด้วย ^{[ 38 ]}

หินมาร์เซลลัสถูกกัดเซาะ ได้ง่าย และยังพบอยู่ใต้พื้นที่ต่ำระหว่างสันเขาแอปพาเลเชียนบางแห่ง ก่อตัวเป็นหุบเขาเชิงเส้นที่มีความสูงปานกลาง พื้นผิวหินฐานเหล่านี้มักถูกปกคลุมด้วยตะกอนที่เกิดจากการกัดเซาะของชั้นหินที่อยู่สูงกว่าและทนต่อการกัดเซาะได้มากกว่า ซึ่งเป็นพื้นที่สูงโดยรอบ^{[ 12 ]} ดินที่เกิดจากหินมา ร์เซลลัสและหินดินดานแฮมิลตันที่อยู่ด้านบนนั้นมีความลึก ปราศจากหิน และเหมาะสำหรับการเกษตร^{[ 10 ] การสุ่มตัวอย่างดินที่เกิดขึ้นบนหินฐานมาร์เซลลัสแสดงให้ เห็น}ว่าแร่ธาตุ หลักประกอบด้วยควอตซ์อิลไลต์มอนต์มอริลโลไนต์มัสโคไวต์และไบโอไทต์โดยมีเฟสของโทโดโรคไนต์และโทรนาปรากฏที่ระดับความลึกใกล้กับหินฐาน[ ^{39 ]}

^{ชั้นหินดินดานอ่อน ที่}พลิกคว่ำยังดักจับลำธารและแม่น้ำที่มีช่วงค่อนข้างตรงในหุบเขาตามแนวราบ เช่นลำธาร Aquashicolaและลำธาร McMichaelที่เชิงเขาPoconos [ ^{30 ]} และส่วนที่ยาวและตรงของแม่น้ำ Lostในเวสต์เวอร์จิเนีย^{[ 40 ]} ใต้เมือง Port Jervis รัฐนิวยอร์กสันเขา Walpack เบี่ยงเบนแม่น้ำเดลาแวร์เข้าสู่หุบเขา Minisink ซึ่งไหลไปตามแนวตะวันตกเฉียงใต้ ของชั้นหิน Marcellus ที่ถูก กัดเซาะตามแนวเส้นแบ่งเขตแดนรัฐเพนซิลเวเนีย-นิวเจอร์ซีย์เป็นระยะทาง 40 กิโลเมตร (25 ไมล์) ไปจนถึงปลายสันเขาที่ Walpack Bend ในพื้นที่สันทนาการแห่งชาติ Delaware Water Gap ^{[ 1} ] ^{[ 41 ]} Minisink เป็นหุบเขาที่ถูกฝังอยู่ซึ่งแม่น้ำเดลาแวร์ไหลในชั้นดินตะกอนธารน้ำแข็งที่ฝังหินฐาน Marcellus ที่ถูกกัดเซาะในช่วงยุคน้ำแข็ง^{ครั้ง}สุดท้าย หุบเขาที่ถูกฝังอยู่ใต้ดินนี้ทอดยาวไปตามแนวของแม่น้ำมาร์เซลลัสทางทิศตะวันตกเฉียงใต้จากโค้งผ่านเมืองสตรูดส์เบิร์ก รัฐเพนซิลเวเนียและไปทางทิศตะวันออกเฉียงเหนือจากพอร์ตเจอร์วิสไปยัง^{แม่น้ำ}ฮัดสัน [ ^{41 ]} ตามเส้นทางของคลองเดลาแวร์และฮัดสัน^{[ 30 ]}

ในทางธรณีวิทยาชั้นหิน Marcellus เป็นหน่วยที่ต่ำที่สุดของ กลุ่มหิน Hamilton ในยุค Devonianและแบ่งออกเป็นหลายหน่วยย่อย ในการสำรวจทางธรณีวิทยาครั้งแรกของรัฐเพนซิลเวเนียซึ่งเริ่มต้นในปี 1836 Henry Darwin Rogersได้จัดประเภท Marcellus เป็น "Cadent Lower Black Slate" ซึ่งเขากำหนดหมายเลขเป็น "No. VIII b." ^{[ 43 ]}ในการสำรวจทางธรณีวิทยาครั้งแรกของรัฐนิวยอร์กซึ่งเริ่มต้นในปีเดียวกันนั้นJames Hallได้กำหนดคำว่า "Marcellus Shale" ในรายงานปี 1839 ของเขาที่มีชื่อว่า " Marcellus Shales in Seneca County " ^{[ 44 ]}ศาสตราจารย์ Hall ยังได้โต้แย้งในปี 1839 ว่าไม่ควรกำหนดชื่อทางธรณีวิทยาโดยอิงจากลักษณะที่สังเกตได้ซึ่งอาจแตกต่างกันไปในแต่ละสถานที่หรืออาจต้องมีการแก้ไขในอนาคต และสนับสนุนการตั้งชื่อตามสถานที่ โดยที่ "หินหรือกลุ่มหินจะได้รับชื่อจากสถานที่ที่หินนั้นได้รับการพัฒนาอย่างดีที่สุด" ^{[ 45 ]}ข้อโต้แย้งของเขาได้รับการพิสูจน์แล้วว่าน่าเชื่อถือ และชื่อตามสถานที่ตั้งสำหรับสิ่งนี้ และชื่อกลุ่มอื่นๆ อีกมากมายที่เขาเผยแพร่โดยอิงจากการเปิดเผยในนิวยอร์ก ได้รับการนำไปใช้ในการสำรวจเพนซิลเวเนียครั้งที่สอง และได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางในปัจจุบัน

ในการสำรวจนิวยอร์กครั้งแรก ชั้นหินเชลมาร์เซลลัสถูกจัดไว้ใต้กลุ่มแฮมิลตันที่ฐานของเขตอีรีของระบบนิวยอร์ก แต่การจำแนกประเภทนี้ล้าสมัยแล้ว^{[ 41 ]}

ในทางปฏิบัติปัจจุบัน หินดินดานมาร์เซลลัส (ย่อว่า Dm หรือ Dms) ถูกจัดประเภทเป็นหน่วยฐานของกลุ่มแฮมิลตัน  (Dh) ^{[ 17 ]}ซึ่งอยู่ใต้ชั้นหินมาฮันตังโก  (Dmh) ซึ่งเป็นสมาชิกของกลุ่มนี้ในรัฐเพนซิลเวเนีย^{[ 46 ]}และรัฐแมริแลนด์ ในรัฐนิวยอร์ก ชั้นหินมาฮันตังโกซึ่งมีอายุในยุคดีโวเนียนตอนกลางก็ถูกแบ่งย่อยออกไปอีก โดยที่มาร์เซลลัสถูกแยกออกจากชั้นหินสกาเนียเทลส์ที่อยู่ด้านบน ซึ่งเป็นหินดินดานสีเข้มที่มีเศษหินและซากดึกดำบรรพ์มากกว่า โดยมีชั้นหินปูนสแตฟฟอร์ดหรือมอตต์วิลล์บางๆ คั่นอยู่^{[ 47 ] [ 48 ]}

ในเวสต์เวอร์จิเนีย ชั้นหินมาร์เซลลัสอาจแยกออกจากหินดินดานสีน้ำตาลของชั้นหินมาฮันตังโกโดยมี ชั้น หินทรายและก้อนหินแทรก อยู่ เป็น ครั้งคราว ^{[ 49 ]} หรืออาจอยู่ใต้ชั้นหินฮาร์เรลยุคดีโวเนียนตอนปลายที่ อายุน้อยกว่า (หรือชั้นหินที่เทียบเท่าในแนวราบ) โดยตรงเนื่องจาก รอยแตกแยก^{[ 50 ]}ซึ่งแสดงถึงช่องว่างในบันทึกทางธรณีวิทยาอันเนื่องมาจากช่วงเวลาของการกัดเซาะหรือการไม่เกิดการสะสมตัว ในโอไฮโอตะวันออก กลุ่มหินแฮมิลตันยังอยู่ใต้ชั้นหินดินดานไรน์สตรีทของชั้นหินเวสต์ฟอลส์ ซึ่งเป็น ชั้นหินดินดานสีดำที่เกิดจากการรุกคืบอีกชั้นหนึ่งที่มีลักษณะคล้ายกับชั้นหินมาร์เซลลัส^{[ 51 ]}

โดยทั่วไปแล้ว หินดินดานมาร์เซลลัสจะพบสะสมอยู่บนหินปูนของชั้นหินออนอนดากา  (ดอน) ซึ่งทอดยาวลงไปจนถึงปลาย ยุค ดีโวเนียนตอนต้นการสัมผัสระหว่างหินทั้งสองอาจเป็นแบบคมชัด ค่อยเป็นค่อยไป หรือเกิดจากการกัดเซาะ ในทางตะวันตกเฉียงใต้ของออนแทรีโอ ประเทศแคนาดา ทางเหนือของทะเลสาบอีรี หินดินดาน มาร์เซลลัสจะทับซ้อนอยู่บนชั้นหินดันดี ซึ่งเป็นชั้นหิน ที่เทียบเท่ากับชั้นหินออนอนดากาในแนวราบ^{[ 52 ] [ 53 ]} ในรัฐเพนซิลเวเนีย หินดินดานมาร์เซลลัสจะเกิดการสัมผัสที่คมชัดกับชั้นหินปูนเซลินส์โกรฟของชั้นหินออนอนดากา^{[ 54 ]} นอกจากนี้ยังพบชั้น ไพไรต์-คาร์บอเนต บางๆที่ฐานของหินดินดานสีดำมาร์เซลลัสในบริเวณที่เปิดเผยทางตอนกลางตอนใต้ของรัฐเพนซิลเวเนีย เหนือชั้นหินดินดานสีเขียวที่มีแคลเซียมบางๆ ซึ่งวางอยู่บนหินปูนออนอนดากา^{[ 19 ]}

ในนิวยอร์กตะวันออก การสัมผัสระหว่าง Marcellus และ Onondaga (หากมีอยู่) เป็นแบบค่อยเป็นค่อยไป^{[ 55 ] [ 56 ]} ในนิวยอร์กตะวันตก ชั้นหิน Union Springs ของ Marcellus วางตัวอยู่เหนือชั้นหิน Seneca ของหินปูน Onondaga อย่างต่อเนื่อง^{[ 13 ]} หรือชั้นหินปูน Cherry Valley ที่อยู่สูงกว่าในเชิงชั้นหินอาจวางตัวอยู่บน Onondaga โดยตรงและไม่ต่อเนื่องในกรณีที่ไม่มีหินดินดาน Union Springs ^{[ 57 ] [ 52 ]} การหายไปของหน่วยหิน Onondaga ในบางพื้นที่บ่งชี้ว่าการสัมผัสส่วนบนกับ Marcellus อาจเกิดจากการกัดเซาะ^{[ 57 ]} ในเขต Erie Countyทางตะวันตกของนิวยอร์ก ทั้งการสัมผัสส่วนบนและส่วนล่างของ Marcellus ถูกกัดเซาะไปหมดแล้ว^{[ 58 ]}

ในเวสต์เวอร์จิเนียตะวันออก Marcellus วางตัวอยู่เหนือ Onesquethaw Group ซึ่งประกอบด้วย Needmore Shale สีเทาเข้มหรือเขียว มีแคลไซต์เป็นองค์ประกอบหลัก และส่วนใหญ่ไม่มีฟอสซิล ซึ่งค่อยๆ เปลี่ยนไปเป็น Huntersville Chert ทางทิศตะวันตก^{[ 49 ]} ทางทิศใต้และทิศตะวันตก Hamilton Group เปลี่ยนไปเป็นชั้นหิน Millboro Shale ในเวสต์เวอร์จิเนียตอนใต้และเวอร์จิเนีย^{[ 59 ]} ซึ่งเปลี่ยนไปเป็นส่วนล่างของ Chattanooga Shale ในรัฐเทนเนสซี^{[ 60 ]}

ชั้นหินมิลโบโรมีลักษณะค่อยเป็นค่อยไปโดยมีชั้นหินดินดานนีดมอร์เป็นฐาน^{[ 60 ]} ทางใต้ของเส้นเมสัน-ดิกซันเนื่องจากความยากลำบากในการแยกแยะชั้นหินดินดานมิลโบโรและนีดมอร์ด้วยการเปิดเผยที่จำกัด^{[ 61 ]} และความไม่แน่นอนเบื้องต้นในการเชื่อมโยงกับการสำรวจของนิวยอร์ก จึงถูกทำแผนที่เป็นชั้นหินรอมนีย์ ซึ่งเป็นหน่วยที่ประกอบด้วยชั้นหินยุคดีโวเนียนตอนกลางทั้งหมด^{[ 38 ]} ตั้งชื่อตามการเปิดเผยที่ รอมนีย์ รัฐเวส ต์เวอร์จิเนีย^{[ 3 ]} การเชื่อมโยงได้รับการจัดตั้งขึ้นในปี 1916 โดยการติดตามการเปิดเผยของนิวยอร์กข้ามรัฐเพนซิลเวเนียและแมริแลนด์ไปยังรัฐเวสต์เวอร์จิเนีย ดังนั้นภายใต้หลักการของลำดับความสำคัญทางวิทยาศาสตร์ [ ^{38 ] การจำแนกประเภทรอมนีย์จึงล้าสมัยไปแล้ว แต่ชั้นหินมาร์เซลลัสและชั้นหินดินดานนีดมอร์ที่อยู่ด้าน ล่าง} ยังคงพบว่าจัดกลุ่มอยู่ในหน่วยแผนที่ที่ไม่แยกความแตกต่าง (Dmn) ^{[ 62 ]}

เมตาเบนโทไนต์ไทโอกาหรือ K- เบนโทไนต์ซึ่งเป็นหน่วยทางธรณีวิทยาที่มีความหนาประมาณ 0.6 เมตร (2 ฟุต) ประกอบด้วยเถ้าภูเขาไฟที่ตกลงมาแยกกันหลายชั้นและค่อนข้างบาง ก็รวมอยู่ในฐานของมาร์เซลลัสในเพนซิลเวเนียตะวันออกด้วย^{[ 46 ] ในปี 1843 ฮอลล์ได้อธิบายถึงหน่วยนี้โดยไม่ได้ตั้งชื่อ [ 64 ] และกว่า 100 ปีต่อมาจึงได้มีการตั้งชื่อตามแหล่งก๊าซธรรมชาติในเคาน์ตีไทโอกา รัฐเพนซิลเวเนีย [ 65 ] ซึ่ง} พบ^{เมื่อทำการขุด} เจาะบ่อก๊าซหน่วยนี้^{เป็นเครื่องหมาย} ทางธรณีวิทยาระดับภูมิภาค^{[ 59 ]} ที่นักธรณีวิทยาใช้ในการระบุมาร์เซลลัส^{[ 66 ]} และเชื่อมโยงชั้นหินที่เทียบเท่ากันในแนวราบ^{[ 52 ] [ 67 ]}ความยากลำบากในการระบุเถ้าภูเขาไฟที่ตกลงมามากกว่า 80 ชั้นในช่วงยุคดีโวเนียน ซึ่งรวบรวมไว้ในชั้นหินมากกว่า 15 ชั้น^{[ 68 ]}ทำให้เกิดการเชื่อมโยงผิดพลาดมากมาย^{[ 69 ]}

จากเวอร์จิเนียถึงนิวยอร์ก Tioga มีการกระจายตัวอย่างกว้างขวาง ครอบคลุมพื้นที่ตอนกลางและตอนเหนือของแอ่งแอปพาเลเชียน^{[ 70 ]} มีพื้นที่มากกว่า 265,000 ตารางกิโลเมตร⁽ 102,000 ตารางไมล์) ^{[ 71 ]}การระเบิดที่เกี่ยวข้องกับการเกิดเทือกเขาอะคาเดียน^{[ 72 ]}ซึ่งมีต้นกำเนิดใกล้กับเวอร์จิเนียตอนกลางในปัจจุบัน ได้ปล่อยเถ้าภูเขาไฟสู่ชั้นบรรยากาศ^{[ 65 ]} เถ้าภูเขาไฟถูกกระจายไปทั่วแอ่งแอปพาเลเชียน มิชิแกนและอิลลินอยส์โดยลมค้าขาย ทางใต้ เนื่องจากพื้นที่นี้อยู่ในซีกโลกใต้ในช่วงยุคดีโวเนียน^{[ 71 ]} หลักฐานที่แสดงถึงต้นกำเนิดของเถ้าภูเขาไฟคือลักษณะทางแร่ธาตุ ที่โดดเด่น – เถ้าภูเขาไฟถูกสะสมลงบนน้ำโดยตรง ดังนั้นเม็ดควอตซ์ที่มีลักษณะเป็นเหลี่ยมจึงแตกต่างจากตะกอนหินที่กลมมนจากการกัดเซาะที่พัดพาพวกมันลงสู่ทะเล^{[ 69 ]}เมื่อเถ้าภูเขาไฟตกตะกอนลงสู่ด้านล่าง มันจะผสมกับส่วนประกอบของดินเหล่านี้ ทำให้เกิดลักษณะทางธรณีวิทยาที่โดดเด่นในหินตะกอน^{[ 69 ]}

ชั้นหิน Tioga อาจปรากฏในชั้นหินเป็นชั้นสีเทา น้ำตาล ดำ หรือเขียวมะกอก หรือเป็นชั้นแยก^{[ 69 ]} ประกอบด้วยหินทัฟฟ์ ผลึกหยาบ หรือหินดินดานเนื้อทัฟฟ์^{[ 65 ]} เรียงตัวเป็นชั้นบางๆ พร้อมด้วยเกล็ดไมกาขนาดเท่าเม็ดทราย^{[ 73 ]} เขตชั้นเถ้า Tioga ประกอบด้วยชั้นเถ้าแปดชั้นที่ติดป้ายตามลำดับชั้นทางธรณีวิทยาจาก A (เก่าที่สุด) ถึง H (ใหม่ที่สุด) ^{[ 70 ] [ 74 ]} และอีกชั้นหนึ่งที่รู้จักกันในชื่อเขตหยาบกลาง Tioga ^{[ 68 ] [ 71 ]} ชั้นฐานของมันพบอยู่ภายในชั้นบนสุดของหินปูน Onondaga หรือหินดินดาน Needmore และชั้นเถ้าบนสุดอยู่ภายในส่วนล่างสุดของหินดินดาน Marcellus หรือ Millboro ^{[ 59 ]} ในรัฐนิวยอร์กตะวันตก ชั้นเถ้าภูเขาไฟ Tioga Ash Bed B เป็นตัวกำหนดขอบเขตระหว่าง Moorehouse Members และ Seneca Members ของ Onondaga Formation ^{[ 75 ]} แต่ในส่วนกลางของรัฐและส่วนใต้ของแอ่ง ชั้นเถ้าภูเขาไฟนั้นอยู่ใน Marcellus ^{[ 56 ] [ 70 ] [ 76 ]} ซึ่งแสดงให้เห็นว่าการสะสมตัวของ Marcellus ในบริเวณนั้นเริ่มต้นเร็วกว่า^{[ 56 ]} เนื่องจากชั้นเถ้าภูเขาไฟแสดงถึงยุคเดียวในทางธรณีวิทยา

ความหนาสูงสุดของชั้นหินมาร์เซลลัสมีตั้งแต่ 270 เมตร (890 ฟุต) ในรัฐนิวเจอร์ซีย์^{[ 1 ]} ถึง 12 เมตร (40 ฟุต) ในแคนาดา^{[ 27 ]} ในรัฐเวสต์เวอร์จิเนีย ชั้นหินมาร์เซลลัสมีความหนาถึง 60 เมตร (200 ฟุต) ^{[ 49 ]} ในรัฐเพนซิลเวเนียตะวันออกสุด ชั้นหินนี้มีความหนา 240 เมตร (790 ฟุต) ^{[ 41 ]} และบางลงไปทางทิศตะวันตก เหลือเพียง 15 เมตร (49 ฟุต) ตามแนวแม่น้ำโอไฮโอและเหลือเพียงไม่กี่ฟุตในเคาน์ตีลิกกิ้ง รัฐโอไฮโอ [ ^{77 ] การ} บางลงหรือ การบรรจบกัน ของชั้นหินจากตะวันออกไปตะวันตกเกิดจากขนาดของเม็ดหินที่ลดลงใน ตะกอน หินที่ไหลเข้ามาในแอ่งจากทางตะวันออก^{[ 67 ]} ชั้นหินค่อยๆ "แคบลง" ไปทางทิศตะวันตกเนื่องจากการสะสมตัวถูกจำกัดโดยCincinnati Arch [ ^{51 ] [ 78 ] ซึ่งเป็นส่วนที่นูนขึ้นที่ก่อตัวเป็นชายฝั่งตะวันตกของแอ่ง เมื่อชั้นหินมีความหนาพอสมควร ชั้น หิน} จะถูกแบ่งออกเป็นหลายส่วนย่อย และเมื่อชั้นหินมีความหนามากขึ้นไปทางทิศตะวันออก ส่วนย่อยเหล่านี้ก็จะถูกแบ่งย่อยออกไปอีก นักวิจัยบางคนเลือกที่จะจัดประเภท Marcellus เป็นกลุ่มย่อย และจัดประเภทบางส่วนของชั้นหินเป็นชั้นหินที่แยกต่างหาก

ชั้นหินปูน Purcell ในท้องถิ่น ซึ่งมีความหนา 15 ถึง 30 เมตร (49 ถึง 98 ฟุต) สลับชั้นกับหินดินดานแคลไซต์และหินปูน^{[ 67 ]} แบ่ง Marcellus ในรัฐเพนซิลเวเนียตะวันออก^{[ 46 ] Purcell เทียบเท่ากับชั้นหินปูน Cherry Valley ในนิวยอร์ก [ 79 ] ซึ่งเป็นหินแพ็กสโตนชีวภาพ [ 13 ] ประกอบด้วย} หินปูน^{โครงกระดูกมี} ช่วงหินดินดาน[ 18 ^{] อยู่}ระหว่าง^{ชั้นหินปูนเนื้อ}แน่นด้านล่าง หินปูน/ หินมาร์ลหนาเป็น ก้อน และชั้นหินปูนด้านบน^{[ 80 ]} ชั้นอื่นๆ ที่มีชื่อ ได้แก่ Bakoven Shale, Cardiff Shale, Chittenango shale, Solsville sandstone, Union Springs shale and limestone ^{[ 81 ]}และ Stony Hollow shale and limestone ^{[ 82 ]}ยูเนียนสปริงส์ เชอร์รีแวลลีย์ และโอทก้าครีก รวมกันอยู่ใต้ทะเลสาบอีรี กลายเป็นเบลล์เชล หินปูนร็อคพอร์ตควอรี และอาร์โคนาเชลของออนแทรีโอ^{[ 52 ]}

ชั้นหิน Union Springs ประกอบด้วยหินดินดานสีเทาอมดำถึงดำที่มีอินทรียวัตถุสูง มีไพไรต์ มีชั้นบางๆ และมีชั้นหินโคลน^{[ 80 ]}และมีชั้นตะกอนละเอียดบางๆ อยู่ที่ด้านล่าง ทางทิศตะวันออก ชั้นหินนี้จะกลายเป็น Bakoven Member ซึ่งเป็นหินดินดานสีเข้มกว่า มีอินทรียวัตถุน้อยกว่า และมีชั้นหินปูนน้อยกว่า^{[ 18 ]}ทางทิศตะวันตก ชั้นหิน Union Springs จะบางลง โดยหินปูนด้านบนจะรวมเข้ากับCherry Valley Member ที่ เป็นหินปูน ที่อยู่ด้านบน ^{[ 18 ]}ความไม่ต่อเนื่องระดับภูมิภาคปรากฏขึ้นในนิวยอร์กตะวันตก เมื่อชั้นหิน Union Springs ปรากฏและหายไป^{[ 18 ]}จากนั้นก็ปรากฏขึ้นอีกครั้งในเพนซิลเวเนียตะวันตกเฉียงเหนือและโอไฮโอตะวันออกเฉียงเหนือระหว่าง Onondaga และ Cherry Valley ^{[ 52 ]}

ในนิวยอร์กตะวันตกและตอนกลาง สมาชิกที่อยู่บนสุดคือหินดินดาน Oatka Creek สีเทาเข้มถึงดำที่อุดมไปด้วยสารอินทรีย์ แตกต่างจากหินดินดาน Devonian อื่นๆ ในภูมิภาคนี้ หินดินดานสีเทาที่ส่วนบนสุดของ Oatka Creek จะค่อยๆ หนาขึ้นไปทางทิศตะวันตก เช่นเดียวกับทางทิศตะวันออก^{[ 83 ]} ซึ่งแยกออกเป็นชั้น Cardiff ที่อยู่เหนือชั้น Chittenango ในนิวยอร์กตอนกลาง^{[ 18 ]} หินดินดานสีดำเขม่าที่อุดมไปด้วยสารอินทรีย์และแตกตัวได้ง่ายประกอบเป็นชั้น Chittenango ^{[ 80 ]} ที่ฐานของ Chittenango ^{[ 84 ]} เหนือหินดินดาน Bierne Member ^{[ 85 ]} คือชั้น Halihan Hill Bed ซึ่งเป็น หินปูนไบโอ คลาสติก ที่มีการรบกวน ทางชีวภาพ สูง^{[ 13 ]}

ทางตะวันออกไปอีก ชั้นหินคาร์ดิฟฟ์ที่เป็นเนื้อเดียวกันจะแยกออกเป็นชั้นหินดินดานบริดจ์วอเตอร์ โซลส์วิลล์ และเพ็กสปอร์ต จากล่างขึ้นบน ชั้นหินดินดานบริดจ์วอเตอร์เป็นหินดินดานเนื้อละเอียดสีเข้มที่แตกเป็นแผ่นๆ และมีฟอสซิลค่อนข้างน้อย มีโซนหินปูนบางๆ อยู่ด้านบน จากนั้นชั้นหินดินดานโซลส์วิลล์จะเปลี่ยนจากหินดินดานปูนสีเทาไปเป็นหินทรายเนื้อละเอียดและหินทรายละเอียดที่ด้านบน โดยมีหินดินดานสีเทาของชั้นหินดินดานเพ็กสปอร์ตและหินทรายเนื้อละเอียดทับอยู่ด้านบน^{[ 86 ]}

ในเพนซิลเวเนียตอนกลางตอนใต้ ชั้นหินมาร์เซลลัสถูกทำแผนที่โดยแบ่งออกเป็นสามส่วน จากบนลงล่าง ได้แก่ ชั้นหินมาฮานอย (Dmm) ซึ่งเป็นหินดินดานและหินทรายแป้งสีเทาเข้มถึงเทาอมดำ ชั้นหินเทอร์กี้ริดจ์ (Dmt) ซึ่งเป็นหินทรายเนื้อละเอียดถึงปานกลางสีเขียวมะกอกถึงเทาเข้ม และชั้นหินชาโมกิน (Dms) ซึ่งเป็นหินดินดานคาร์บอนสีเทาเข้มถึงเทาอมดำที่แตกเป็นแผ่นได้และมีแคลเซียมคาร์บอเนตในบางส่วนใกล้ฐาน^{[ 87 ]} โดย ทั่วไปแล้วชั้นหินเทอร์กี้ริดจ์จะถูกทำแผนที่อยู่ในชั้นหินมาฮันตังโก^{[ 88 ]}หรือรวมอยู่ในชั้นหินมอนเตเบลโล (Dmot) ^{[ 89 ]}และมีเพียงชั้นหินชาโมกินเท่านั้นที่สัมพันธ์กับชั้นหินมาร์เซลลัสในแผ่นแผนที่ที่อยู่ติดกัน^{[ 90 ]}ในเพนซิลเวเนียตะวันออกสุด ชั้นหินบรอดเฮดครีก ซึ่งเป็นหินดินดานสีเทาเข้มที่มีก้อนหินปูนสีเทาเข้มปนหินดินดาน ปรากฏอยู่เหนือสโตนีฮอลโลว์และยูเนียนสปริงส์ ในชั้นที่มีความหนาถึง 275 เมตร (902 ฟุต) ^{[ 91 ]}

มีการรวมซากดึกดำบรรพ์ของสัตว์ ทะเลที่ค่อนข้างกระจัดกระจาย อยู่ในมาร์เซลลัส^{[ 46 ]}แต่ซากดึกดำบรรพ์เหล่านี้ยังคงมีความสำคัญต่อบรรพชีวินวิทยา ตัวอย่างเช่น มาร์เซลลัสมีคอลเลกชันหอยเปลือกบางที่หลากหลายที่เก่าแก่ที่สุดเท่าที่รู้จัก ซึ่งยังคงมีโครงสร้างจุลภาคของเปลือกที่ได้รับการอนุรักษ์ไว้อย่างดี^{[ 93 ]} นอกจากนี้ยังเป็นที่ที่โกเนียไทต์ซึ่งเป็นสัตว์ว่ายน้ำมีเปลือกที่สูญพันธุ์ไปแล้วคล้ายกับปลาหมึก ปรากฏตัวครั้งแรกในบันทึกซากดึกดำบรรพ์^{[ 94 ]} สิ่งมีชีวิตบนบกก็เข้าสู่บันทึกซากดึกดำบรรพ์ในมาร์เซลลัสเช่นกัน โดยมีลำต้นของต้นสนที่ ไม่มีกิ่งก้าน ซึ่งลอยออกไปในทะเลและได้รับการอนุรักษ์ไว้ในหินดินดานสีดำ^{[ 31 ] [ 32 ]}

ฟอสซิลของ Marcellus ประกอบด้วยตัวอย่างของ แบรคิโอพอดขนาดใหญ่คล้ายหอยSpinocyrtia ^{[ 95 ]} แม่พิมพ์ภายนอกของครินอยด์ สัตว์คล้ายพืชที่เกี่ยวข้องกับดาวทะเล หรือที่รู้จักกันในชื่อ "ดอกลิลลี่ทะเล" ^{[ 96 ]} พบในชั้นหิน^{[ 97 ]} โดยแม่พิมพ์บางส่วนเต็มไปด้วยไลโมไนต์ นอกจากนี้ยังพบแม่พิมพ์ของ แบรคิโอพอดและ หอย สองฝาในหินดินดาน^{[ 98 ]}เทนทา คูลิติดรูปทรง กรวยขนาดเล็กพบได้ทั่วไปใน Chittenango Member ^{[ 80 ]} ชั้นหิน Halihan Hill ประกอบด้วยสไตลิโอลินิดและมาโครฟอว์นา รวมถึงแบรคิโอพอด ไบรโอซัวคล้ายปะการัง หอยสองฝาขนาดเล็ก และหอยทาก [ ^{13 ] ซึ่ง} ถูกรวมเข้าไว้หลังจากการเปลี่ยนแปลงของสัตว์ในยุคEmsianและEifelian Schoharie/Onondaga ถูกแทนที่ด้วย สัตว์ ในยุค Givetian Hamilton ^{[ 84 ]}

ชั้นหิน Solsville ประกอบด้วยหอยสองฝา หอยทาก และแบรคิโอพอดที่ได้รับการอนุรักษ์ไว้อย่างดี^{[ 86 ]}หอยเหล่านี้อาศัยอยู่ใน เขต เบนทิกที่ก้นทะเลของสภาพแวดล้อมทางทะเลชายฝั่งถึงทะเลเปิดที่อยู่ทางตะวันตกของ สามเหลี่ยมปาก แม่น้ำแคทสกิลล์โบราณ^{[ 99 ]} บันทึกฟอสซิลในชั้นหินนี้แสดงให้เห็นว่าฐานของชั้นหินนี้ถูกครอบงำโดยสัตว์ที่กินตะกอนในขณะที่ชั้นบนถูกครอบงำโดยสัตว์ที่กรองอาหาร [ ^{99 ] สิ่ง}นี้สามารถเชื่อมโยงกับลักษณะทางธรณีวิทยาได้: ตะกอนละเอียดของหินดินดานที่ฐานของชั้นหินนี้จะมีสารอินทรีย์ที่เกาะติดได้มากมายสำหรับสัตว์ที่กินตะกอน แต่จะมีแนวโน้มที่จะทำให้เหงือกของสัตว์ที่กรองอาหารสกปรกเมื่อแขวนลอยอยู่ ตะกอนหยาบของหินทรายที่ด้านบนจะมีสารอินทรีย์น้อยกว่าเพื่อรองรับสัตว์ที่กินตะกอน^{[ 99 ]} ใต้ชั้นหิน Solsville ที่ฐานของชั้นหิน Otsego ทางตะวันออกของนิวยอร์กพบแนวปะการังแนวปะการังอีกแห่งหนึ่งสามารถมองเห็นได้ที่ส่วนบนของ Marcellus ใกล้กับเมืองเบิร์น รัฐนิวยอร์ก^{[ 100 ]}

กลุ่ม คอนโอโดน ต์ที่ มีลักษณะคล้ายปลาไหลหลากหลายชนิดพบได้ในหินปูนของ Cherry Valley Member ^{[ 101 ]} ซึ่งเป็นที่รู้จักกันดีในเรื่องของกลุ่มเซฟาโลพอดนอติลอยด์และโกเนียไทต์ ที่อุดมสมบูรณ์ ^{[ 80 ]} เดิมทีมีชื่อว่าหินปูนโกเนียไทต์ [ ^{102 ] ซึ่ง} ผลิตซากดึกดำบรรพ์ที่มีเปลือกขนาดใหญ่กว่า 0.3 เมตร (1 ฟุต) ^{[ 43 ]} นอกจากนี้ยังประกอบด้วย "สุสานเซฟาโลพอด" ในหุบเขาโชฮารีทางตะวันออกของนิวยอร์ก ซึ่งเป็นการสะสมที่ผิดปกติของเปลือกที่ม้วนและตรงจำนวนมากของเซฟาโลพอดตัวเต็มวัยขนาดใหญ่หลายชนิด ชั้นหินนี้ไม่มีซากดึกดำบรรพ์ของตัวอ่อน ซึ่งบ่งชี้ว่าหากพฤติกรรมของพวกมันคล้ายกับปลาหมึกในปัจจุบัน นี่อาจเป็นพื้นที่ที่เซฟาโลพอดในยุคดีโวเนียนเหล่านี้สืบพันธุ์และตาย^{[ 103 ]} ช่วงชั้น ทางธรณีวิทยา นี้ยังเป็นตัวอย่างที่ยอดเยี่ยมของเอพิโบเลส แบบแทรกซึม ซึ่งเป็นการปรากฏและหายไปอย่างกะทันหันของซากดึกดำบรรพ์ในส่วนที่ค่อนข้างบางของหน่วยหิน^{[ 104 ]}ในหุบเขาเชอร์รี ซากดึกดำบรรพ์เหล่านี้ไม่ปรากฏซ้ำ แต่ชั้นหินปูนที่เกิดจากการตกตะกอนบางๆ แต่ละชั้นจะมีโกเนียไทต์ชนิดต่างๆ กัน^{[ 104 ]} หุบเขาเชอร์รีและยูเนียนสปริงส์ยังมีอนาร์เซสติดาที่ได้รับการอนุรักษ์ไว้อย่างดีอีกด้วย^{[ 105 ]}

ในมาตราเวลาทางธรณีวิทยา Marcellus ปรากฏอยู่ใน ยุค Devonian ตอนกลางของยุคDevonian ในยุคPaleozoicของยุคPhanerozoicการหาอายุด้วยวิธีเรดิโอเมตริกของตัวอย่าง Marcellus จากเพนซิลเวเนียระบุอายุไว้ที่ 384 ล้านปี และตัวอย่างจากเบนโทไนต์ที่ส่วนบนของ Onondaga ระบุอายุไว้ที่ 390 ± 0.5 ล้านปี^{[ 106 ]}

การหาอายุสัมพัทธ์ของชั้นหินมาร์เซลลัสทำให้การก่อตัวของมันอยู่ในช่วง Cazenovia ของยุคGivetian หรือ 391.9 ถึง 383.7 ล้านปีก่อน ( Ma ) ^{[ 81 ]} ชั้นหิน Union Springs ที่ฐานของชั้นหินมาร์เซลลัสในนิวยอร์ก มีอายุย้อนไปถึงปลายยุคEifelianซึ่งเป็นยุคที่อยู่ก่อนหน้ายุค Givetian ทันที^{[ 107 ]} หินดินดานสีดำที่ปราศจากออกซิเจนในชั้นหินนี้บ่งชี้ถึงเหตุการณ์ Kačák [ ^{108 ] ซึ่ง เป็น}เหตุการณ์ทางทะเล ที่ปราศจากออกซิเจนใน ช่วง ปลายยุคEifelian และเกี่ยวข้องกับเหตุการณ์การสูญพันธุ์ด้วย^{[ 109 ]}ในปี 2012 Read และ Erikson ก็ได้บรรยายถึงชั้นหินนี้ว่าเป็นยุค Eifelian เช่นกัน^{[ 110 ]}

แม้ว่าหินดินดาน สีดำจะเป็น หินที่เด่นที่สุดแต่ก็ยังมีหินดินดานที่เบากว่าและ ชั้น หินปูนที่สลับกันอยู่ เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงระดับน้ำทะเลในช่วงการสะสมตัว เมื่อ เกือบ400  ล้านปีก่อน [ ^{72 ] หินดินดาน}สีดำถูกสะสมตัวในน้ำที่ค่อนข้างลึกซึ่งปราศจากออกซิเจนและมีซากดึกดำบรรพ์ อยู่น้อยมาก ซากดึกดำบรรพ์ส่วนใหญ่อยู่ในชั้นหินปูน และบันทึกซากดึกดำบรรพ์ในชั้นเหล่านี้ให้ข้อมูลเชิงลึกทางบรรพชีวินวิทยาที่ สำคัญเกี่ยวกับ การเปลี่ยนแปลงของสัตว์

ในช่วงต้นของการเกิดเทือกเขาอะคาเดียนขณะที่เทือกเขาอะคาเดียนกำลังยกตัวขึ้น หินดินดานสีดำและสีเทาของกลุ่มแฮมิลตันเริ่มสะสมตัวเนื่องจากการกัดเซาะของภูเขาทำให้ตะกอนจากแผ่นดินถูกพัดพาลงสู่ทะเล^{[ 17 ]} หินดินดานมาร์เซลลัสเกิดขึ้นจากตะกอนแรกเริ่มในแอ่งน้ำลึกที่มีตะกอนและออกซิเจนน้อย ( แอนอกซิก ) ซึ่งก่อตัวขนานไปกับเทือกเขา^{[ 111 ]}เศษหิน เหล่านี้ ถูกพัดพาไปตามลำธารที่แตก แขนง ไปยัง สามเหลี่ยมปากแม่น้ำแคตสกิลล์โบราณซึ่ง เป็น สามเหลี่ยมปากแม่น้ำ ที่อาจคล้ายกับ สามเหลี่ยมปากแม่น้ำไนเจอร์ในปัจจุบันของแอฟริกา^{[ 112 ]}

อนุภาคขนาดเล็กยังคงแขวนลอยอยู่ ใน ทะเลตื้นนี้นานกว่าโดยไหลออกไปนอกชายฝั่งเป็นตะกอนน้ำขุ่นในลักษณะการถล่มใต้น้ำที่ช้าแต่ต่อเนื่อง ในที่สุดพวกมันก็มาหยุดอยู่ที่ก้นแอ่ง หน้าแม่น้ำอะคาเดียน ในแอ่งแอปพาเลเชียน [ ^{113 ] ห่าง}จากชายฝั่งหลายร้อยเมตร ที่ระดับความลึกซึ่งอาจอยู่ที่ 150 เมตร (490 ฟุต) หรือมากกว่านั้นใต้ผิวน้ำ^{[ 13 ]} หรืออีกทางหนึ่ง แอ่งอาจตื้นเพียง 50 เมตร (160 ฟุต) หรือน้อยกว่านั้น หากน้ำอุ่นมีการแบ่งชั้น เพียงพอ จนน้ำผิวดินที่มีออกซิเจนสูงไม่ผสมกับน้ำด้านล่างที่ปราศจากออกซิเจน^{[ 114 ]} การสะสมตัวของมาร์เซลลัสทำให้เกิดหินดินดานสีดำที่เกิดจากการรุกคืบ^{[ 51 ]} เนื่องจากมันถูกสะสมตัวในสภาวะที่ลึกขึ้นเมื่อพื้นแอ่งลดลงในขณะที่ภูเขาสูงขึ้น^{[ 115 ]}

ชั้นหินดินดานสีเข้มของมาร์เซลลัสเกิดจากฟลิชซึ่งเป็นโคลนละเอียดที่สะสมตัวในน้ำลึก ทะเลที่ลึกขึ้นซึ่งทำให้เกิดการสะสมตัวของมาร์เซลลัสได้ตัดขาดการจัดหาคาร์บอเนตที่ก่อตัวเป็นหินปูน และตะกอนฟลิชที่มีเม็ดละเอียดได้ฝังทับชั้นหินปูนโอโนนดากา^{[ 116 ] [ 117 ]} สารอินทรีย์ ซึ่งส่วนใหญ่น่าจะเป็นแพลงก์ตอนก็ตกตะกอนลงสู่ก้นทะเลเช่นกัน แต่ กระบวนการ ย่อยสลายแบบใช้ออกซิเจน ตามปกติ ถูกยับยั้งใน สภาพแวดล้อม แบบไร้ออกซิเจนจึงทำให้คาร์บอนอินทรีย์ ยังคงอยู่ ^{[ 118 ] [ 119 ]} ยูเรเนียมยังถูกรวมอยู่ในโคลนอินทรีย์เหล่านี้พร้อมกับการสะสมตัว^{[ 14 ]} ซึ่งหมายความว่ามันถูกสะสมตัวในเวลาเดียวกัน แทนที่จะถูกนำเข้ามาในชั้นหินในภายหลัง^{[ 120 ]} สารอินทรีย์ดักจับธาตุติดตามจากน้ำทะเล^{[ 28 ]} รวมถึง ธาตุที่ไวต่อ ^{ปฏิกิริยา}รีดอกซ์เช่นยูเรเนียมรีเนียมโมลิบเดนัมออสเมียมโครเมียมและซีลีเนียม^{[ 121} ]

ชั้น หินมาร์เซลลัสถูกสะสมในช่วงการพัฒนาของพืชบกเมื่อปริมาณออกซิเจนในบรรยากาศเพิ่มขึ้น ส่งผลให้ปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศและน้ำทะเลที่สะสมตัวลดลง^{[ 122 ]} ชั้นหินมาร์เซลลัสที่มีชื่อสะท้อนถึงลำดับการสะสมตัวแบบผสมสองลำดับ^{[ 123 ]} โดยมีวัฏจักรการหยาบขึ้นทั่วไปที่ต่อเนื่องไปจนถึงฐานของชั้นหินมาฮันตังโกที่อยู่ด้านบน^{[ 37 ]} การสลับชั้นของหินดินดานและหินปูนที่เบากว่านั้นเกิดจากความผันผวนของความลึกของแอ่งในระยะเวลาค่อนข้างสั้น^{[ 124 ]} ลำดับการสะสมตัวในน้ำลึกในภายหลังได้ก่อตัวเป็นชั้นหินแบรลเลียร์และชั้นหินแฮร์เรลล์ ที่อยู่ด้าน บน^{[ 113 ]}

หินดินดานมี ปริมาณ ก๊าซธรรมชาติ สำรองที่ยังไม่ได้ใช้ประโยชน์จำนวนมาก และอยู่ใกล้กับตลาดที่มีความต้องการสูงตามแนวชายฝั่งตะวันออกของสหรัฐอเมริกาทำให้เป็นเป้าหมายที่น่าสนใจสำหรับ การพัฒนา และการส่งออกพลังงาน^{[ 125 ]}

แหล่งก๊าซธรรมชาติมาร์เซลลัส ซึ่งครอบคลุมพื้นที่ 104,000 ตารางไมล์ และทอดยาวผ่านรัฐเพนซิลเวเนียและเวสต์เวอร์จิเนีย ไปจนถึงทางตะวันออกเฉียงใต้ของรัฐโอไฮโอและตอนบนของรัฐนิวยอร์ก เป็นแหล่งก๊าซธรรมชาติที่ใหญ่ที่สุดในสหรัฐอเมริกา และการผลิตยังคงเติบโตอย่างรวดเร็วในปี 2013 มาร์เซลลัสเป็นตัวอย่างของก๊าซหินดินดานซึ่งเป็นก๊าซธรรมชาติที่ถูกกักอยู่ในหินดินดานที่มีการซึมผ่านต่ำ และต้องใช้วิธีการขุดเจาะแบบไฮดรอลิกแฟรกเจอร์ริ่ ง เพื่อให้ก๊าซไหลไปยังหลุมเจาะ การเพิ่มขึ้นอย่างมากของกิจกรรมการขุดเจาะในแหล่งก๊าซหินดินดานมาร์เซลลัสตั้งแต่ปี 2008 ได้ก่อให้เกิดทั้งผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจและความกังวลด้านสิ่งแวดล้อม และด้วยเหตุนี้จึงเกิดข้อถกเถียงมากมาย

หินดินดานสีดำยังประกอบด้วยแร่เหล็กซึ่งถูกนำมาใช้ในการพัฒนาเศรษฐกิจในยุคแรกของภูมิภาค รวมถึงยูเรเนียมและไพไรต์ซึ่งเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม ที่ฐานของมาร์เซลลัส ใน ชั้น ไพไรต์ - คาร์บอเนตระหว่างหินดินดานสีดำที่มีคาร์บอนและชั้นหินดินดานสีเขียวที่มีแคลเซียม^{[ 19 ]}ไพไรต์ คาร์บอเนต และน้ำบาดาลทำปฏิกิริยากันจนเกิดเป็น กอ สซานเหล็กออกไซด์และยิปซัม^{[ 126 ]}เท่าที่น้ำบาดาลที่จำเป็นสำหรับการเปลี่ยนแปลงสามารถแทรกซึมเข้าไปได้ ไพไรต์-คาร์บอเนตจะถูกเปลี่ยนเป็นแร่เหล็กเฮมาไทต์ สีน้ำตาลที่ใช้งานได้ ตามแนวหินโผล่และใกล้กับพื้นผิวหินฐาน^{[ 30 ]}แร่เหล็กมาร์เซลลัสถูกขุดอย่างแข็งขันในเพนซิลเวเนียตอนกลางตอนใต้ตั้งแต่การค้นพบในปลายศตวรรษที่ 18 จนกระทั่งถูกแทนที่ด้วยแหล่งแร่ที่อุดมสมบูรณ์ของไอรอนเรนจ์ในมินนิโซตาในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 ^{[ 127 ]}แร่สามารถค้นหาและขุดได้ง่ายจากหลุมและปล่องตื้นๆ แต่เมื่อนำแหล่งแร่ด้านบนที่ใช้ได้ออกไป หรือหากปล่องเหมืองเข้าไปในชั้นแร่ลึกเกินไปใต้พื้นผิว ก็จะพบเพียงแหล่งแร่ไพไรต์ที่ไม่ใช้ประโยชน์และไม่ถูกแปลงสภาพ^{[ 19 ]}

แร่ฮีมาไทต์ถูกแปลงเป็นเหล็กดิบใน เตา หลอมหินที่ใช้ถ่านเป็นเชื้อเพลิงซึ่งถูกสร้างขึ้นทั่ว บริเวณ แม่น้ำจูเนียตาใกล้กับแหล่งแร่ที่สามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้จากชั้นหินมาร์เซลลัสและชั้นหินอื่นๆ^{[ 127 ]}ผลิตภัณฑ์เหล็กจากบริเวณนี้ ซึ่งรู้จักกันในชื่อ "เหล็กจูเนียตา" ถูกผลิตขึ้นในช่วงระหว่างการปฏิวัติอเมริกาและสงครามกลางเมืองอเมริกาเตาหลอมเหล่านี้มีความสำคัญต่อเศรษฐกิจของภูมิภาคในขณะนั้น^{[ 128 ]}แต่ เตาหลอมหิน แบบใช้ลมเย็นที่ใช้กันโดยทั่วไปนั้นไม่มีประสิทธิภาพ และใช้ไม้จำนวนมากจากป่าไม้เนื้อแข็งในบริเวณใกล้เคียง ซึ่งในที่สุดก็ทำให้เตาหลอมเหล่านี้ต้องปิดตัวลง^{[ 129 ]}เตาหลอมทั่วไปใช้แร่ฮีมาไทต์ 2,400 กก. (5,300 ปอนด์) และถ่านไม้ 7.3 ม^³ (200 บุชเชลอิมพีเรียล) เพื่อผลิตเหล็กดิบ 910 กก. (2,010 ปอนด์) ^{[ 19 ]}และสามารถผลิตได้หลายพันปอนด์ต่อวัน ซึ่งต้องตัดไม้ในป่ามากกว่า 4,000 ตร.ม. ⁽ 1 เอเคอร์) ทุกวัน^{[ 130 ]}

แร่จากมาร์เซลลัสมีความหนาแตกต่างกันไป บางจนไม่สามารถใช้งานได้ และบางแห่งก็หายไปเลยระหว่างชั้นแร่ที่สามารถใช้งานได้^{[ 19 ] [ 131 ]}คุณภาพของแร่ก็แตกต่างกันไปเช่นกัน^{[ 19 ]} และการ ถลุงแร่ก็ไม่ได้มีกำไรเสมอไปเนื่องจากเตาหลอมหลายแห่งที่สร้างขึ้นใกล้เหมืองแร่เหล็กในมาร์เซลลัสถูกทิ้งร้างก่อนที่ทรัพยากรแร่และไม้ที่ใช้เป็นเชื้อเพลิงจะหมดลง^{[ 131 ]}

แร่ที่พบแทรกอยู่ในหินดินดานสีดำมีสัดส่วนของคาร์บอนค่อนข้างสูงซึ่งถูกเผาในเตาหลอม และกำมะถันซึ่งผลิตเหล็กที่ใช้งานได้แต่เป็น " เหล็ก แดงสั้น " ^{[ 132 ]} เหล็กแดงสั้นมีคุณสมบัติที่ไม่พึงประสงค์คือออกซิไดซ์ได้ง่ายกว่าและมีแนวโน้มที่จะแตก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อถูกความร้อนจนเป็นสีแดง^{[ 133 ]} ในบางพื้นที่ในเพนซิลเวเนีย คุณภาพของแร่ค่อนข้างดี โดยมีเส้นแร่ที่ค่อนข้างลึกซึ่งมีเหล็ก 45% และกำมะถันต่ำมาก^{[ 19 ]} ในเวอร์จิเนีย แร่ Marcellus บางครั้งมีสังกะสีซึ่งทำให้เกิดเปลวไฟสีเขียวที่เป็นลักษณะเฉพาะในเตาหลอมเมื่อถูกเผาไหม้ แต่จะตกตะกอนเป็นมวลแข็งของสังกะสีออกไซด์ ที่ไม่บริสุทธิ์ ที่เรียกว่าแคดเมียมซึ่งสะสมตัวขึ้นเมื่อเวลาผ่านไปใกล้กับส่วนบนของปล่องไฟ และต้องกำจัดออกเป็นระยะเพื่อไม่ให้กีดขวาง^{[ 134 ]}

การระบายน้ำที่ทำปฏิกิริยากับแร่ไพไรต์ยังทำให้เกิดการสะสมของเหล็กบึงใกล้กับแหล่งหินมาร์เซลลัสหลายแห่ง ในศตวรรษที่ 19 แร่เหล็กจากแหล่งสะสมเหล่านี้ถูกนำมาใช้เป็นเม็ดสีสำหรับสีทาบ้าน หลังจากนำไปเผาในเตาเผาและบดละเอียดแล้ว จะนำมาผสมกับน้ำมันลินซีดและใช้ทาไม้ภายนอกของโรงนา สะพานที่มีหลังคาคลุม และรถไฟ^{[ 30 ]}นอกจากเหล็กบึงแล้ว ยังพบแร่เฮมาไทต์สีน้ำตาลอยู่บนหินฐานมาร์เซลลัสที่ฝังอยู่ใต้ดินในหลายพื้นที่ลาดชันทางตะวันออกของรัฐเพนซิลเวเนีย แหล่งสะสมเหล่านี้ยังถูกขุดและนำมาใช้ทำสีทาบ้านในช่วงเวลานั้นด้วย^{[ 41 ]}นอกจากนี้ยังพบแหล่งแร่เฮมาไทต์สำหรับทำสีทาบ้านอยู่เกือบใต้หินมาร์เซลลัสโดยตรง แต่จริงๆ แล้วเป็นส่วนหนึ่งของชั้นหินโอริสคานีที่อยู่ด้านล่าง^{[ 30 ]}

ชาวพื้นเมืองอเมริกันเชื่อว่า"น้ำแร่เหล็ก" ที่อุดมไปด้วยธาตุเหล็กซึ่งไหลออกมาจากบ่อน้ำแร่ชาลิเบียต ใกล้ฐานของมาร์เซลลัสใน เบดฟอร์ด รัฐเพนซิลเวเนีย มีพลังในการรักษา โรงแรมเบดฟ อร์ดสปริงส์ เป็นสปาน้ำแร่ที่สร้างขึ้นในปี 1802 โดยรอบบ่อน้ำแร่หลายแห่ง รวมถึงบ่อน้ำแร่เหล็กแห่งหนึ่ง โรงแรมชาลิเบียตสปริงส์ซึ่งสร้างขึ้นในบริเวณใกล้เคียงในปี 1851 โดยรอบบ่อน้ำแร่อีกสามแห่ง รวมถึงบ่อน้ำแร่ชาลิเบียตอีกแห่งหนึ่ง^{[ 135 ]}กลายเป็น "สถานที่พักพิงสำหรับผู้ป่วย" ^{[ 136 ]} น้ำแร่ที่อุดมไปด้วยธาตุเหล็กถูกนำมาใช้รักษาโรคโลหิตจางและภาวะแทรกซ้อนที่เกี่ยวข้อง^{[ 137 ]}บ่อน้ำแร่ทั้งสองแห่งนี้มีธาตุเหล็กในรูปของเหล็กคาร์บอเนต ที่ละลายอยู่ [ ^{136 ] ซึ่งทำให้น้ำเหล่านี้มี "}รสชาติคล้ายหมึกเล็กน้อย" ^{[ 137 ]}

นอกจากนี้ Marcellus ยังถูกใช้ในพื้นที่สำหรับหินดินดานรวมและวัสดุถมทั่วไป^{[ 12 ]}แม้ว่าหินดินดานไพไรต์จะไม่เหมาะสมสำหรับวัตถุประสงค์นี้เนื่องจากการระบายน้ำของหินที่เป็นกรดและการขยายตัวตามปริมาตร^{[ 138 ]} ในศตวรรษที่ 19 หินดินดานนี้ถูกใช้สำหรับทางเดินและถนน^{[ 20 ]} และถือว่าเป็น " หินสำหรับทำถนน " ที่เหนือกว่า เนื่องจากเศษหินละเอียดถูกอัดแน่นเข้าด้วยกัน แต่ระบายน้ำได้ดีหลังฝนตก^{[ 30 ]}

หินดินดานสีดำอาจมีรอยแตกและความแข็งที่จำเป็นสำหรับการแปรรูป และถูกขุดเพื่อใช้ทำกระเบื้อง มุงหลังคาคุณภาพต่ำ ในรัฐเพนซิลเวเนียตะวันออกในช่วงศตวรรษที่ 19 กระเบื้องจากแหล่งมาร์เซลลัสมีคุณภาพต่ำกว่ากระเบื้องจากแหล่งมาร์ตินส์เบิร์กที่ขุดทางตอนใต้ และเหมืองส่วนใหญ่ถูกทิ้งร้าง โดยการดำเนินงานที่สำคัญครั้งสุดท้ายอยู่ในเขตแลงคาสเตอร์^{[ 30 ]}กระเบื้องสีดำจากแหล่งมาร์เซลลัสยังถูกขุดในเขตมอนโร รัฐเพนซิลเวเนีย เพื่อใช้ทำกระเบื้องมุงหลังคาสำหรับโรงเรียนที่นักเรียนใช้ในโรงเรียนชนบทในช่วงศตวรรษที่ 19 ^{[ 30 ]}

หินดินดานที่มีคาร์บอน เช่น มาร์เซลลัส อาจเป็นเป้าหมายสำหรับการดักจับและกักเก็บคาร์บอนเพื่อบรรเทาภาวะโลกร้อนเนื่องจากคาร์บอนดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์  (CO₂ ₎ได้ในอัตราที่สูงกว่ามีเทน  (CH₄ ₎คาร์บอนไดออกไซด์ที่ฉีดเข้าไปในชั้นหินเพื่อการกักเก็บ ทางธรณีวิทยาจึงอาจนำไปใช้ในการกู้คืน ก๊าซธรรมชาติเพิ่มเติมในกระบวนการที่คล้ายคลึงกับการกู้คืนมีเทนจากชั้นถ่านหินแบบเพิ่มประสิทธิภาพแต่คุณค่าในทางปฏิบัติของเทคนิคเชิงทฤษฎีนี้ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด^{[ 51 ]}นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าการดูดซับจะช่วยให้สามารถกักเก็บได้ในระดับความลึกที่ตื้นกว่าการดูดซึมในชั้นหินเกลือลึก ซึ่งต้องอยู่ลึกอย่างน้อย 800 เมตร (2,600 ฟุต) ใต้พื้นผิวเพื่อรักษาสถานะ CO₂ เหลว_ในสถานะวิกฤตยิ่งยวด^{[ 21 ]}

หินดินดานที่แตกตัวได้ง่ายยังสึกกร่อน ได้ง่าย ซึ่งก่อให้เกิด ความท้าทาย เพิ่มเติม ในด้านวิศวกรรม โยธาและสิ่งแวดล้อม

การเปิดเผยจาก การก่อสร้างถนน แบบตัดและถมในรัฐเวอร์จิเนียและเพนซิลเวเนียส่งผลให้เกิดการระบายน้ำกรดจากหิน ในพื้นที่ เนื่องจากการออกซิเดชันของสารประกอบไพไรต์^{[ 139 ]} หินดินดานที่เปิดเผยใหม่บนหน้าตัดจะผุพังอย่างรวดเร็ว ทำให้อากาศและน้ำเข้าไปในหินที่ยังไม่ได้ขุด ส่งผลให้เกิดน้ำไหลบ่าบนพื้นผิว ที่เป็นกรด หลังจากฝนตก^{[ 140 ]} น้ำไหลบ่าที่เป็นกรดจะรบกวนระบบนิเวศทางน้ำและดินที่เป็นกรด สูง ที่ปนเปื้อนด้วยน้ำไหลบ่านี้จะไม่สามารถรองรับพืชพรรณได้ ซึ่งดูไม่สวยงาม และอาจนำไปสู่ปัญหาการกัดเซาะดินได้^{[ 139 ]}

การผุพังตามธรรมชาติของหินดินดานเป็นเศษชิ้นเล็ก ๆ อาจส่งผลต่อเสถียรภาพของลาดทำให้จำเป็นต้องมีลาดที่ตื้นกว่าซึ่งต้องมีการรบกวนวัสดุมากขึ้นในงานตัดและถม ซึ่งจะทำให้ปัญหาการระบายน้ำของหินที่เป็นกรดรุนแรงขึ้น วัสดุที่ตัดออกมาไม่สามารถนำไปใช้ถมใต้ถนนและโครงสร้างได้เนื่องจากการขยายตัวตามปริมาตร ซึ่งยิ่งทำให้ปัญหารุนแรงขึ้น^{[ 66 ]}ชั้นเถ้าภูเขาไฟไทโอกามีดินเหนียวเบนโทไนต์ ซึ่งก่อให้ เกิดอันตราย จากดินถล่มในหินที่ยังไม่ได้ขุดเช่นกัน^{[ 66 ]}

_{ความเสียหายต่อโครงสร้างที่สร้างบนดินถมที่ประกอบด้วยหินดินดานมาร์เซลลัสที่ มี}ไพไรต์ เกิดจากการขยายตัวจาก การไหล ของกรดซัลฟิวริก (H₂SO₄  ) _{ที่ทำ}ปฏิกิริยากับแคลไซต์  (CaCO₃ ) ในหินดินดาน ทำให้เกิดยิปซัม  (CaSO₄ ₎ซึ่งมีปริมาตรโมลาร์เป็น สองเท่า ^{[ 141 ]} แร่ ซัลเฟต อื่นๆที่สามารถเกิดขึ้นได้จากปฏิกิริยากับไพไรต์ ได้แก่แอนไฮไดรต์เมลันเทอ ไรต์ โรซีไนต์ จาโรไซต์และอลูไนต์ [ ^{138 ] ปฏิกิริยา} เหล่านี้ก่อให้เกิดแรงดันยกตัวในระดับ 500 กิโลปาสคาล (10,000 ปอนด์ต่อตารางฟุต) แต่ก็อาจก่อให้เกิดแรงดันได้มากถึงสี่เท่าของแรงดันนี้ ซึ่งเพียงพอที่จะทำให้ฐานรากของอาคาร 5 ชั้น ยกตัวขึ้นได้ ^{[ 138 ]}หินปูนซึ่งใช้ในการทำให้กรดที่ระบายออกเป็นกลาง อาจทำให้ปัญหาการขยายตัวรุนแรงขึ้นได้ โดยส่งเสริมปฏิกิริยาซัลเฟต-ซัลเฟตที่ก่อให้เกิดแร่ธาตุธาอูมาไซต์และเอททริงไทต์ซึ่งมีปริมาตรโมลาร์สูงกว่า^{[ 138 ]}

การเจาะรูผ่านชั้นหินดินดาน Hamilton Group ใต้พื้นดินอาจเป็นปัญหาได้ Marcellus มีความหนาแน่น ค่อนข้างต่ำ และหินดินดานเหล่านี้อาจไม่เข้ากันทางเคมีกับของเหลวในการเจาะ บางชนิด หินดินดานค่อนข้างเปราะบางและอาจแตกหักภายใต้แรงดัน ทำให้เกิดปัญหาในการหมุนเวียนของเหลวในการเจาะกลับขึ้นมาผ่านรูเจาะ ซึ่งเรียกว่าการสูญเสียการไหลเวียน นอกจากนี้ชั้นหินอาจมีแรงดันต่ำ ซึ่งทำให้กระบวนการเจาะซับซ้อนยิ่งขึ้น^{[ 51 ]}

• ธรณีวิทยาของรัฐนิวเจอร์ซีย์
• ธรณีวิทยาของรัฐเพนซิลเวเนีย
  • รายชื่อแผนที่แสดงแนวหินในรัฐเพนซิลเวเนีย
• ธรณีวิทยาของรัฐเวสต์เวอร์จิเนีย
• ไทม์ไลน์แบบโต้ตอบแสดงการผลิตก๊าซจากชั้นหินมาร์เซลลัส
• สมาคมนักธรณีวิทยาปิโตรเลียมแห่งพิตต์สเบิร์ก
• ก๊าซหินดินดาน
• ก๊าซหินดินดานในสหรัฐอเมริกา

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับหินดินดานมาร์เซลลัส

• การสำรวจเชิงสร้างสรรค์เกี่ยวกับการขุดเจาะและพัฒนาแก๊สธรรมชาติในชั้นหินดินดานมาร์เซลลัส
• ศูนย์ข้อมูลแหล่งก๊าซมาร์เซลลัสเชล – สถาบันวิจัยพลังงานและสิ่งแวดล้อมแห่งภาคตะวันออกเฉียงเหนือของรัฐเพนซิลเวเนีย มหาวิทยาลัยวิลค์ส
• ภาพถ่าย หินโผล่ของชั้นหินมาร์เซลลัสพร้อมคำบรรยายใต้ภาพ เผยแพร่ที่มหาวิทยาลัยแห่งรัฐเพนซิลเวเนีย
• แผนที่แสดงการกระจายตัวของหินดินดานมาร์เซลลัสในลุ่มแม่น้ำซัสเควฮันนา
• เอกสาร ของสมาคมนักธรณีวิทยาปิโตรเลียมแห่งพิตต์สเบิร์ก (Pittsburgh Association of Petroleum Geologists) ถูกเก็บถาวรเมื่อวันที่ 23 มิถุนายน 2008 ที่Wayback Machineซึ่งรวมถึงเอกสารเกี่ยวกับหินดินดานมาร์เซลลัส (Marcellus Shale)
• ลิงก์เกี่ยวกับแหล่งก๊าซธรรมชาติมาร์เซลลัส:แผนที่และลิงก์ไปยังเว็บไซต์ของหน่วยงานภาครัฐและเอกชนเกี่ยวกับแหล่งก๊าซธรรมชาติมาร์เซลลัส
• ก๊าซธรรมชาติเปลี่ยนแผนที่พลังงานบทความจาก MIT Technology Review เกี่ยวกับศักยภาพของก๊าซจากชั้นหินดินดานมาร์เซลลัส (มีเพียงบทสรุปสั้นๆ เท่านั้นที่สามารถเข้าถึงได้ฟรี)
• กลุ่มรณรงค์เพื่อสิ่งแวดล้อมของประชาชน : แคมเปญ: การขุดเจาะก๊าซธรรมชาติด้วยวิธีไฮโดรแฟรกกิ้งในหินดินดาน
• FracTracker: บล็อกและระบบข้อมูลและแผนที่ก๊าซหินดินดาน
• FrackTrack: แอปพลิเคชันสำหรับการทำแผนที่ชั้นหินดินดานมาร์เซลลัสในรัฐเพนซิลเวเนีย
• นักเศรษฐศาสตร์เกี่ยวกับภูมิภาคมาร์เซลลัส
  • ฐานข้อมูลสิ่งพิมพ์ของโครงการริเริ่ม Marcellus Shale ของมหาวิทยาลัย Bucknell