การก่อตัวของแมคเมอร์เรย์
ช่วงชั้นทางธรณีวิทยา :
ภาพหินโผล่ริมแม่น้ำอะทาบาสกาประมาณปี 1900
พิมพ์	การก่อตัวทางธรณีวิทยา
หน่วยของ	กลุ่มแมนน์วิลล์
หน่วยย่อย	สมาชิกระดับบน ระดับกลาง และระดับล่าง
พื้นฐาน	ชั้นหินคลีร์วอเตอร์ ( สมาชิกวาบิสคาว )
ทับซ้อน	ชั้นหินก่อตัวทางน้ำ , ชั้นหินก่อตัวแบนฟ์ , ชั้นหินก่อตัววาบามุน
พื้นที่	140,000 ตารางกิโลเมตร( 54,000 ตารางไมล์) [ 1 ]
ความหนา	สูงถึง 60 เมตร (200 ฟุต) [ 2 ]
หินวิทยา
หลัก	ทรายหินทราย​
อื่น	ตะกอนโคลนถ่านหิน​​
ที่ตั้ง
พิกัด	56°59′45″เหนือ111°27′24″ตะวันตก / 56.995921°N 111.456612°W / 56.995921; -111.456612 ( การก่อตัวของแมคเมอร์เรย์ )
ภูมิภาค	อัลเบอร์ตา
ประเทศ	แคนาดา
ส่วนประเภท
ตั้งชื่อตาม	ฟอร์ตแมคเมอร์เรย์
ตั้งชื่อโดย	FH McLearn, 1917 [ 3 ]

ชั้นหิน McMurray Formationเป็นหน่วยทางธรณีวิทยา ที่มีอายุใน ยุคครีเทเชียสตอนต้น (ช่วงปลายBarremianถึงAptian ) ของแอ่งตะกอนแคนาดาตะวันตกในอัลเบอร์ตา ตะวันออกเฉียง เหนือ^{[ 4 ]}ชื่อนี้มาจากFort McMurrayและได้รับการอธิบายครั้งแรกจากหินโผล่ตามริมฝั่งแม่น้ำ Athabascaห่างจาก Fort McMurray ไปทางเหนือ 5 กิโลเมตร (3.1 ไมล์) โดย FH McLearn ในปี 1917 ^{[ 3 ]} เป็นตัวอย่างที่ได้รับการศึกษาอย่างดีของการตกตะกอนจากแม่น้ำ ไป จนถึงปากแม่น้ำ และมีความสำคัญทางเศรษฐกิจเนื่องจากเป็น แหล่งทรัพยากรบิทูเมนจำนวนมหาศาล ของ ภูมิภาค Athabasca Oil Sands

ชั้น หิน McMurray ประกอบด้วย ทรายควอตซ์ และหินทรายที่มีขนาดเม็ดละเอียดถึงหยาบสลับกับตะกอนโคลนดินเหนียวและชั้นถ่านหิน บางๆ ในปริมาณที่น้อยกว่า ทรายมี ลักษณะ หลวมและ ร่วน มาก เว้นแต่ว่าจะ ถูกเชื่อมประสานบางส่วนหรือทั้งหมดด้วยบิทูเมน หรือที่พบได้น้อยกว่าคือแคลไซต์เหล็กออกไซด์หรือควอตซ์^{[ 5 ]}

มีการกำหนดสมาชิกย่อยสามกลุ่มภายในชั้นหินแมคเมอร์เรย์ ซึ่งสามารถแยกแยะได้จากชั้นหินที่โผล่ขึ้นมาบนพื้นผิว และในระดับที่น้อยกว่าในชั้นใต้ดิน:

• ชั้นหินล่าง:โดยทั่วไปเป็นทรายเนื้อหยาบถึง ทรายปน กรวดมีชั้นตะกอนละเอียดและโคลนปนอยู่เล็กน้อย พบได้เฉพาะในบริเวณที่เป็นแอ่งใน ชั้นหิน ยุคดีโวเนียน ที่อยู่ด้านล่าง โดยทั่วไปอิ่มตัวด้วยน้ำ หรืออิ่มตัวด้วยบิทูเมนเพียงเล็กน้อย
• ชั้นกลาง:โดยทั่วไปประกอบด้วยทรายเนื้อละเอียดที่มีการคัดขนาดอย่างดีจำนวนมากที่ฐาน และมีชั้นทรายหนาเป็นลอนคลื่นเอียงๆ สลับกับชั้นตะกอนดิน เหนียวปนทรายบางๆ ในส่วนบน มักอิ่มตัวด้วยน้ำมันดินเป็นอย่างดี
• ชั้นบน:โดยทั่วไปเป็นชั้นทรายเนื้อละเอียดมากที่มีลักษณะเป็นดินเหนียววางตัวในแนวนอน มักอิ่มตัวด้วยบิทูเมน^{[ 5 ]}

ชั้นหิน McMurray Formation ปรากฏให้เห็นตามแนวแม่น้ำ Athabasca และClearwaterและลำธารสาขาใกล้ Fort McMurray ในแหล่งน้ำมัน Athabasca Oil Sands ทางตะวันออกเฉียงเหนือของอัลเบอร์ตา โดยมีความหนาเฉลี่ยประมาณ 60 เมตร (200 ฟุต) ความหนาจะบางลงไปทางตะวันออกสู่ซัสแคตเชวันซึ่งในพื้นที่ส่วนใหญ่ไม่มีบิทูเมน ชั้นหินนี้ถูกกัดเซาะจนหายไปทางเหนือของแหล่งน้ำมัน Athabasca Oil Sands ^{[ 5 ] [ 6 ]}

ชั้นหิน McMurray Formation วางตัวอยู่เหนือชั้นหินWabiskaw MemberของClearwater Formation อย่างต่อเนื่อง โดยอยู่ใต้ชั้นหินยุคดีโวเนียนซึ่งเอียงและถูกกัดเซาะก่อนการสะสมตัวของชั้นหิน McMurray ส่งผลให้เกิดรอยต่อที่ไม่ ต่อเนื่องเป็นมุมตื้นๆ ระหว่างชั้นหิน McMurray กับชั้นหินที่อยู่ด้านล่าง ดังนั้น ชั้นหิน McMurray จึงวางตัวอยู่บนชั้นหินยุคดีโวเนียนที่แตกต่างกันในแต่ละส่วนของแอ่ง ตั้งแต่กลุ่มหิน Elk Point Groupทางตะวันออกใกล้ชายแดนรัฐซัสแคตเชวัน ไปจนถึงชั้นหิน Waterways Formationตามแนวแม่น้ำ Athabascaและชั้นหินBanff , WabamunและWinterburn Formationทางตะวันตก

ชั้นหิน McMurray Formation เทียบเท่ากับชั้นหินMannville Group ตอนล่าง ของอัลเบอร์ ตา ชั้นหิน Dina Formationทางตะวันออกของซัสแคตเชวัน ชั้นหิน Gething Formationทางตะวันตกเฉียงเหนือของอัลเบอร์ตาและทางตะวันออกเฉียงเหนือของบริติชโคลัมเบีย และ ชั้นหิน Ellerslie FormationและOstracod Bedsทางตอนกลางของอัลเบอร์ตา^{[ 5 ] [ 7 ]}

ชั้นหิน McMurray Formation เกิดจากการสะสมตัวของระบบระบายน้ำขนาดใหญ่ที่ไหลไปทางทิศเหนือตามแนวแอ่งยุบตัวในแนวเหนือ-ใต้ระดับภูมิภาค แอ่งยุบตัวนี้เกิดจากการละลายของชั้นเกลือหนาในกลุ่มหิน Elk Point Group ในยุคดี โวเนียนที่อยู่ลึกใต้พื้นดิน เมื่อระดับน้ำทะเลสูงขึ้น น้ำทะเลก็รุกคืบเข้ามาในระบบระบายน้ำจากทางทิศเหนือ และเมื่อการรุกคืบของทะเลดำเนินไป สภาพแวดล้อมการสะสมตัวก็เปลี่ยนจากแบบแม่น้ำที่ฐาน (ชั้นล่าง) ไปเป็นแบบปากแม่น้ำ (ชั้นกลาง) ไปเป็นแบบชายฝั่งที่ส่วนบน (ชั้นบน) และสุดท้ายเป็นแบบทะเลเปิดในชั้นหินClearwater Formationที่ อยู่ด้านบน

ตะกอนทรายในร่องน้ำเป็นแหล่งกักเก็บบิทูเมนส่วนใหญ่ซึ่งอยู่ในช่องว่างระหว่างเม็ดทราย ร่องน้ำทรายที่ใหญ่ที่สุดพบในชั้นกลาง ซึ่งบางแห่งมีความหนามากกว่า 30 เมตร (100 ฟุต) ขนาบข้างด้วยตะกอนนอกร่องน้ำซึ่งส่วนใหญ่ประกอบด้วยโคลนและตะกอนละเอียดที่สะสมตัวในที่ราบน้ำท่วมถึง ที่ราบน้ำขึ้นน้ำลง บึง และอ่าวน้ำกร่อยซึ่งมีอยู่ร่วมสมัยกับร่องน้ำ^{[ 8 ]}

ซากดึกดำบรรพ์ร่องรอยเช่นSkolithosและTeichichnusที่สร้างขึ้นโดยสิ่งมีชีวิตที่ขุดรูนั้นพบได้ทั่วไปในส่วนกลางถึงส่วนบนของชั้นหิน McMurray Formation ซากดึกดำบรรพ์ขนาดใหญ่อื่นๆ นั้นหายาก^{[ 9 ]}แม้ว่าจะมีการอธิบายชิ้นส่วนของไม้สน^{[ 10 ]} และ หอยน้ำจืดถึงน้ำกร่อย^{[ 11 ]}ไว้แล้วก็ตาม ซากดึกดำบรรพ์ ขนาดเล็กได้แก่ฟอรามินิเฟอราไดโนแฟลเจลเลตละอองเรณูและสปอร์^{[ 11 ] [ 12 ]}

จาก การศึกษา ไบโอมาร์กเกอร์ อินทรีย์ และ อัตราส่วน ไอโซโทปที่ทำหน้าที่เป็นลายนิ้วมือสำหรับหน่วยหินเฉพาะ พบว่าปิโตรเลียมดั้งเดิมน่าจะเกิดจากหินดินดาน อินทรีย์ ของ ชั้นหิน Exshaw Formation จากนั้นจึงเคลื่อนตัวขึ้นไปทาง ทิศตะวันออกเฉียงเหนือ^{[ 13 ]}การหาอายุด้วยวิธีเรเนียม-ออสเมียมบ่งชี้ว่าปิโตรเลียมถูกฝังตัวอยู่ในชั้นหิน McMurray และชั้นหินอื่นๆ เมื่อ 112 ± 5.3 ล้านปีก่อน ไม่นานหลังจากที่ตะกอนของชั้นหิน McMurray ถูกสะสม^{[ 14 ]} จากนั้น การย่อยสลายทางชีวภาพโดยแบคทีเรียจะเปลี่ยนน้ำมันให้เป็นบิทูเมนที่ไม่เคลื่อนที่ ซึ่งอาจมีส่วนช่วยในกลไกการดักจับไฮโดรคาร์บอน รวมถึงการขัดขวางการแข็งตัวของตะกอน^{[ 13 ] [ 15 ]}

มีการผลิตบิทูเมน จากชั้นหิน McMurray ใน แหล่งน้ำมันทราย Athabascaตั้งแต่ปี 1967 โดยเริ่มแรกด้วยการทำเหมืองแบบเปิดและต่อมาก็ผลิตจากใต้ดินด้วย โดยใช้เทคนิคในแหล่งกำเนิด เช่นการระบายน้ำมันด้วยแรงโน้มถ่วงโดยใช้ไอน้ำ (SAGD) ณ ปี 2010 ผลผลิตจากแหล่งน้ำมันทรายมีมากกว่า 1.6 ล้านบาร์เรลต่อวัน (250,000 ลูกบาศก์เมตร^ต่อวัน) โดย 53% มาจากการทำเหมืองแบบเปิด และ 47% มาจากวิธีการในแหล่งกำเนิด รัฐบาลอัลเบอร์ตาคาดการณ์ว่าผลผลิตอาจสูงถึง 3.5 ล้านบาร์เรลต่อวัน (560,000 ลูกบาศก์เมตร^ต่อวัน) ภายในปี 2020 และอาจสูงถึง 5 ล้านบาร์เรลต่อวัน (790,000 ลูกบาศก์เมตร^ต่อวัน) ภายในปี 2030 ^{[ 16 ]}

ชั้นล่างของชั้นหิน McMurray Formation ประกอบด้วยมวลทรายที่ไม่แข็งตัวและไม่ต่อเนื่องเป็นส่วนใหญ่ ทรายเหล่านี้มักอิ่มตัวด้วยน้ำมากกว่าบิทูเมน และอยู่ใต้ชั้นทรายที่อิ่มตัวด้วยบิทูเมนซึ่งเป็นชั้นหินกันน้ำ [ ^{15 ] โดย}ทั่วไปจะเรียกว่าชั้นหินอุ้มน้ำ Basal Water Sand (BWS) [ 17 ^{]ในบริเวณ}ที่ชั้นหินอุ้มน้ำเหล่านี้อยู่ลึก จะมีการเติมน้ำเค็มจากชั้นหิน Devonian ที่อยู่ด้านล่าง แต่ในบริเวณที่อยู่ตื้นกว่า การเติมน้ำจะเกิดขึ้นจากน้ำฝน (น้ำผิวดิน)และจะไม่เค็ม^{[ 15 ] [ 18 ]}

โดยทั่วไปแล้วชั้นหินอุ้มน้ำ BWS จะถูกลดแรงดันก่อนการทำเหมืองแบบเปิด เนื่องจากแรงดันน้ำในรูพรุน สูง สามารถลดเสถียรภาพของผนังเหมือง และการซึมลงบนพื้นเหมืองสามารถลดความสามารถในการสัญจรได้ นอกจากนี้ยังส่งผลเสียต่อการดำเนินงาน SAGD หากมีการเชื่อมต่อทางไฮดรอลิกกับห้องไอน้ำ ส่งผลให้เกิดการสูญเสียความร้อน^{[ 15 ]}

นอกจากนี้ยังมีแหล่งน้ำบาดาลอยู่ภายในชั้นหินอัคนีตอนบนของ McMurray และชั้นหินอัคนี Wabiskaw ที่อยู่ด้านบน ของชั้นหิน Clearwaterซึ่งอาจรบกวนการทำงานของ SAGD ได้หากน้ำเย็นจากแหล่งน้ำบาดาลเหล่านี้ไหลเข้าสู่ห้องไอน้ำ^{[ 15 ]}