Dakota es el nombre de una unidad geológica sedimentaria de formación y rango de grupo en el medio oeste de América del Norte. Las unidades Dakota generalmente están compuestas de areniscas , lutitas , arcillas y lutitas depositadas en la abertura del Cretácico Medio de la vía marítima interior occidental . [7] El uso del nombre Dakota para este estrato Albiense - Cenomaniano en particular está excepcionalmente extendido; desde Columbia Británica y Alberta hasta Montana y Wisconsin , Colorado y Kansas, hasta Utah y Arizona . Es famoso por producir enormes y coloridas formaciones rocosas en las Montañas Rocosas y las Grandes Llanuras de los Estados Unidos, y por preservar tanto huellas de dinosaurios como hojas de árboles de hoja caduca temprana.
Debido a la extensa erosión de rocas más antiguas durante el Jurásico y el Triásico , los estratos de Dakota se encuentran de manera discordante sobre muchas formaciones diferentes que varían en edad desde el Precámbrico hasta el Cretácico Inferior. Con algunas excepciones locales, es la unidad Cretácica más antigua expuesta en las Grandes Llanuras del norte, incluyendo Kansas , Nebraska , Iowa , Minnesota y Wisconsin , así como el desierto del suroeste . Generalmente consiste en depósitos marinos o de playa arenosos , poco profundos con sedimentos de marismas de influencia marina y depósitos de arroyos ocasionales . [8] [9]
FB Meek y FV Hayden utilizaron Dakota por primera vez en 1862 para nombrar las distintivas exposiciones de arenisca roja a lo largo del río Missouri cerca de Dakota City , Nebraska. Pero, con este nombre, aplicaron el término "grupo", que en aquella época tenía el significado de rango de formación , tal como se utiliza actualmente. [6] Formación Dakota es el nombre y rango principal de la unidad en las Grandes Llanuras . El rango de formación también se aplica en extensiones occidentales (p. ej., noreste de Utah) a medida que la unidad se adelgaza y exhibe características formativas, las lutitas marinas están ausentes y las especies de polen fósil se correlacionan con las encontradas en la unidad en el río Missouri . [10] En la cuenca de San Juan y otras cuencas y mesetas intermontanas del suroeste , Dakota Sandstone es el nombre formal de la arenisca del Cretácico más antigua, así como de las lenguas de esa arenisca terrestre que se extienden hacia las oscuras lutitas marinas de los Mancos . [2] Sin embargo, Dakota Sandstone es en todas partes un nombre informal común para la unidad, especialmente para los lechos de arenisca. [11]
El rango del Grupo Dakota se emplea a lo largo del territorio de Dakota Hogback en Colorado y Wyoming, la meseta de Colorado , [4] el río Dry Cimarron , [4] y la cuenca de Denver . Esta clasificación de grupo reconoce secuencias y miembros que exhiben características formativas locales, especialmente lutitas marinas que están menos desarrolladas o ausentes más lejos del centro de la vía marítima. Como estos lugares eran en el momento de la formación las áreas más tempranas y profundas de la vía marítima, estos grupos pueden incluir rocas de edades más antiguas que las que normalmente se incluyen en otros lugares bajo el nombre de Dakota. Los nombres de las formaciones miembros del Grupo Dakota varían entre estas regiones a medida que se estudia más a fondo la geología allí; pero la unidad más antigua incluida en los Grupos Dakota, excluida en otros lugares, es la Formación Lytle terrestre , que es más antigua que cualquier otra roca del Cretácico en Colorado o Kansas. [11] Skull Creek Shale y Plainview Sandstone de Colorado también están incluidos en el Grupo Dakota, al igual que la Formación Cedar Mountain de Utah y su miembro del Conglomerado Buckhorn. Sin embargo, estas unidades representan una secuencia de vía marítima separada en el tiempo entre las secuencias de Lytle y "Dakota superior" (Mowry), y en las llanuras al este, las mismas unidades se denominan Kiowa Shale y Cheyenne Sandstone , que se consideran separadas de la Formación Dakota tal como se define en Kansas y, además, no aparece en la ubicación tipo en Nebraska. [12] Sin embargo, investigaciones estratigráficas y palinoestratigráficas de secuencias posteriores han demostrado que la Formación Dakota en la ubicación tipo incluye arena y lutitas que cubren las mismas edades y secuencias que las "facies de esquisto marino de los Graneros" y "Kiowa-Skull Creek del Albiense temprano". ". [5]
En determinados lugares, la clasificación es indivisa; por ejemplo, en el extremo suroeste de Utah , el estrato se denomina Conglomerado Dakota sin mayor división. [4]
Cuando están más cerca de la superficie (a un par de miles de pies/cientos de metros), los lechos de arenisca de la Formación Dakota forman varios acuíferos Dakota , importantes fuentes de agua en algunas áreas de las Grandes Llanuras y el suroeste, [9] mucho mayores en extensión que el acuífero High Plains , [13] y famoso por sus propiedades artesianas . [14]
En otros lugares, a mayor profundidad, especialmente en la cuenca de Denver , se han buscado estas mismas arenas para obtener reservas de hidrocarburos . Los " perforadores ", que navegan por los estratos profundos monitoreando el material traído a la superficie en el lodo de perforación , designaron alfabéticamente las "arenas productoras" de hidrocarburos de Dakota en la cuenca de Denver como (más altas) " D ", " J ", "M". y "O" (más bajo). Las "D" y "J" de Colorado de la Cuenca de Denver del perforador han sido particularmente importantes para Nebraska, Kansas y Oklahoma en sus esfuerzos por correlacionar sus afloramientos orientales con las unidades Dakota en la Cuenca de Denver y las unidades occidentales en general. [15] [12]
La deposición de los sedimentos que se convertirían en la Formación Dakota comenzó a finales del Cretácico Inferior ( Albiano ). Esta deposición marcó una reversión de más de 100 millones de años de erosión (la mayor parte del Mesozoico ). [5] Esta reversión se debió al aumento de la desembocadura de los ríos, llamado aumento en el nivel base, a medida que se formó la vía marítima del Cretácico. Este aumento redujo el gradiente de los ríos, lo que provocó que depositaran sedimentos tierra adentro porque su velocidad ya no podía soportar grandes volúmenes de sedimentos. [16]
Las mediciones muestran que los ríos fluían hacia el oeste y suroeste hacia el mar invasor desde áreas de origen cercanas a los actuales Grandes Lagos . El punto de deposición se desplazó lentamente hacia el este a medida que se elevaba el nivel del mar. Este cambio se observa en un cambio gradual en la composición de las areniscas, que pasan de tener muchos detritos de rocas de la edad Paleozoica en Kansas a areniscas que tienen todos restos de rocas cristalinas del Precámbrico en Iowa. [17]
Este cambio significa que los ríos habían erosionado por completo las rocas paleozoicas en el área de origen del río cuando la vía marítima subió lo suficiente como para que los ríos depositaran sedimentos en Iowa. La cima misma de la Formación Dakota se depositó a lo largo de la costa, como lo indican algunos invertebrados marinos fósiles . Las plantas fósiles, los depósitos de carbón y las arcillas caolinitas muestran que el clima era cálido y húmedo durante la deposición de la Formación Dakota. [17] Algunos de los suelos antiguos conservados muestran que estaba presente un extenso bosque de llanura aluvial.
Esta vía marítima del Cretácico experimentó una serie de secuencias geológicas (ciclos de ascenso y descenso del nivel del mar en relación con la elevación de la tierra) que, durante períodos particularmente bajos, restablecieron temporalmente una conexión terrestre entre el continente este y oeste en el ancestral Arco Transcontinental . Cada secuencia representa un ciclo de progresión importante de la vía marítima hacia el interior occidental de América del Norte seguido de una retirada (ver Ley de facies de Walther ). Las secuencias de la vía marítima típicamente expresan secuencias de facies de, primero, una discontinuidad de superficie erosiva de nivel bajo (posiblemente con desarrollo de suelos ), luego un patrón transgresivo de arena y lodo terrestre seguido de sedimentos marinos cercanos a la costa, un patrón de nivel alto que puede establecer esquisto y piedra caliza marinas en la costa lejana, un patrón regresivo de retorno de los sedimentos marinos cercanos a la costa a lodo y arena terrestres, y una superficie final de erosión de nivel bajo. Cinco de las primeras secuencias de la vía marítima interior occidental son relevantes para las clasificaciones de Dakota.
La primera secuencia, tipificada por la Formación Lytle , no completó la unión de las ensenadas norte y sur antes de retirarse. La segunda secuencia se caracteriza por las correspondientes formaciones Skull Creek y Kiowa . Estas dos primeras secuencias no están presentes en el área tipo a lo largo del río Missouri. Los sedimentos ampliamente considerados como Dakota luego registran la secuencia Mowry con las areniscas Muddy, J o Lower Dakota y las areniscas D o Upper Dakota formándose en las discontinuidades al principio y al final de ese ciclo. En el este, las lutitas marinas limitadas de la secuencia Mowry se asignan a la Formación Dakota, mientras que en el centro a las lutitas y lutitas marinas comúnmente se les asigna una unidad separada entre las unidades de arenisca superior e inferior, y en el suroeste, las lutitas marinas mucho más gruesas. Están asignados a lenguas de los Mancos Inferiores . El Ciclo Greenhorn es la última secuencia relevante ya que se superpone a todas las clasificaciones de Dakota, con la excepción de ciertas areniscas de edad Graneros , como las clasificadas en Wisconsin e Iowa. [18] [5]
En el rango de uso del nombre Dakota, la unidad es conocida principalmente por sus enormes lechos de arenisca, que comúnmente muestran tonos de rojo, pero también de gris, amarillo o blanco. La arena fue transportada y depositada por los ríos o acumulada en dunas o playas costeras, y luego cementada con óxido de hierro rojo o calcita blanca , dependiendo de las condiciones locales del agua subterránea que siguieron a la sedimentación. El grado de cementación puede variar desde un desmoronamiento suave hasta una resistencia al martilleo. Los lechos de arenisca pueden tener conglomerados locales de grava. La composición de la arena y grava varía dependiendo de los nacimientos de los ríos que realizaron cada depósito.
La cantidad de arenisca, con un promedio del 25-50%, puede ser muy grande en distancias cortas entre los extremos del 5% al 80%. El resto general de la unidad, sin embargo, generalmente en proporciones complementarias del 80% al 5%, son capas de lutita y arcilla depositadas en llanuras aluviales, pantanos y estuarios. Al igual que la arena, el lodo que forma el suelo fue modificado por las condiciones del agua subterránea para acumular óxido de hierro o calcita. La coloración puede ser de oscuro a rojo claro, gris, amarillo y blanco. La acumulación de óxido de hierro puede acercarse a la dureza y brillo de la hematita .
Como evidencia de la naturaleza general baja del exuberante ambiente terrestre de invernadero de Dakota, se han formado lignito y carbón en varias áreas.
El esquisto marino también forma parte de las secuencias de Dakota. Menos común en las zonas remotas, particularmente en el este, el esquisto es más representativo de las porciones más profundas de la vía marítima interior. Además, las lutitas en la parte superior del Dakota superior en las llanuras del este generalmente se asignan a Granola o unidades equivalentes, mientras que en el oeste las "lenguas" de esquisto intercaladas más gruesas generalmente se asignan al Marcos inferior. Sin embargo, cerca de los límites occidentales, donde el Dakota "pellizca" entre el Morrison y el Mowry, la unidad vuelve al patrón arena-barro-arena totalmente terrestre y a pólenes fósiles del lugar tipo Nebraska. [10]
Estas características de bancos de arena y marismas caóticos, formados en tierra y que se encuentran sobre calizas pérmicas megacíclicas marinas, más blancas y pedernales, y debajo de lutitas calcáreas, grises y rítmicas , persisten durante miles de millas, por muy variables localmente que puedan ser, lo que provocó el uso común del nombre Dakota en a pesar de muchos esfuerzos por aplicar nombres localizados. [10]
Históricamente, los estratos del Cretácico Inferior en la región de las Montañas Rocosas han sido llamados Formación Dakota basándose en una supuesta correlación con la sección tipo de Dakota de las Grandes Llanuras. Witzke y Ludvigson han argumentado que el uso del nombre "Dakota" debe reflejar una correlación real, no supuesta, basada en la estratigrafía y la composición de la roca sedimentaria. [17] Al oeste de las Montañas Rocosas, como en la Meseta de Colorado, se recomendó que esta secuencia de rocas sedimentarias del Cretácico Superior, predominantemente arenisca, se conociera como Grupo Dakota, [19] para disipar cualquier sugerencia de correlación directa de facies. . Sin embargo, pocos autores de artículos sobre Dakota al oeste de las Montañas Rocosas, especialmente en la meseta de Colorado, reconocen a Dakota como el Grupo Dakota, y en su lugar utilizan el término Dakota Sandstone, de rango de formación. Sus subdivisiones son reconocidas como miembros. Muchos autores han enfatizado el hecho de que la arenisca marina de Dakota en la meseta de Colorado está entrelazada con la parte inferior marina de Mancos Shale, lo que da como resultado nombres litoestratigráficos válidos como Whitewater Arroyo Tongue de Mancos Shale, que está directamente superpuesta por Twowells Sandstone. Lengua de arenisca de Dakota. [2] En la cuenca occidental de San Juan, la parte más baja de la arenisca Dakota, aunque de origen marino marginal en la cuenca oriental de San Juan, es un complejo de areniscas no marinas. Estas relaciones se muestran especialmente bien en la cuenca de San Juan en el noroeste de Nuevo México.
A partir del Cretácico Inferior, la vía marítima del Cretácico se extendió hacia el sur desde lo que hoy es el Océano Ártico y se conectó con una corta extensión hacia el norte desde el Golfo de México. [20] Esta transgresión marina del océano hacia lo que antes era tierra, se completó a finales del Albiano (~100 MA), dividiendo así América del Norte por la mitad. En el lado este de la vía marítima, los sedimentos que se convertirían en la Formación Dakota se depositaron como arenas y limos marinos costeros y cercanos a la costa. A medida que la vía marítima continuó profundizándose y ensanchándose, esta costa oriental se movió progresivamente hacia el este; sin embargo, la acumulación de abundante sedimento aportado por ríos masivos limitó el avance de la costa más allá de la ubicación tipo a lo largo del Cenomaniano hasta que fue superado por la vía marítima Greenhorn a principios del Turoniano . [5] Mientras tanto, en el lado occidental de la vía marítima, los sedimentos fueron arrastrados hacia el este y hacia el noreste por ríos desde montañas ubicadas a lo largo de lo que es la frontera entre Nevada y Utah.
Estos sedimentos occidentales también se acumularon como arenas y limos costeros y cercanos a la costa, y son contrapartes de la Formación Dakota en el lado este de la vía marítima. Sin embargo, estos sedimentos homólogos se originaron al otro lado del mar y fueron transportados por ríos que fluían en direcciones opuestas. Estos sedimentos occidentales son equivalentes a la Formación Dakota de las Grandes Llanuras, pero no son exactamente los mismos estratos. Las formaciones individuales en el Grupo Dakota occidental tienen nombres locales. En Wyoming, algunos autores han ampliado el término Formación Cloverly para incluir sedimentos anteriormente ubicados dentro de la Formación Dakota. [ cita necesaria ] A lo largo de Colorado Front Range, los lechos terrestres inferiores o facies del Grupo Dakota a veces se denominan Formación Lytle, y las facies marinas cercanas a la costa se denominan Formación South Platte. [21] En el este de Utah y el oeste de Colorado, Young introdujo el término Formación Naturita para una serie de facies en el "Grupo Dakota" más grande. [19] Sin embargo, a pesar de la lógica de Witzke y Ludvigson, los geólogos han seguido refiriéndose a la secuencia de formaciones del Cretácico Inferior en la meseta de Colorado y las Montañas Rocosas como el Grupo Dakota. [22]
El Dakota ha proporcionado varios recursos en los estados de las Llanuras, así como en partes del oeste montañoso.
Las lutitas y lutitas predominantes son una fuente de hidrocarburos, mientras que las lentes y canales de arenisca forman reservas de hidrocarburos explotables. Así, el Grupo Dakota es una fuente de petróleo y gas en la Cuenca de Denver . [23]
Cuando están cerca de la superficie, estas mismas estructuras funcionan como acuitardos y acuíferos , respectivamente. Las areniscas de Dakota forman suministros cruciales de agua en las llanuras, especialmente en las tierras altas entre los valles de los ríos dondequiera que se encuentre fuera de los límites del acuífero Ogallala . [24]
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Como la formación es exclusivamente de origen terrestre, a diferencia de las vastas formaciones marinas de las llanuras, Dakota tiene recursos únicos adicionales. En la unidad se formó lignito y se extrajo brevemente en el siglo XIX. Este suministro fue inmediatamente extraído como combustible por los primeros colonos estadounidenses, pero era decididamente inferior a los suministros más grandes de carbón en el sureste de Kansas. [25] Los ambientes pantanosos generalizados del período Dakota dieron como resultado concreciones de hierro, formando hematita , limonita y lechos de "piedra de hierro", que son comunes en el miembro arcilloso Janssen de Kansas. [25] La fundición de esta fuente limitada de hierro sólo se intentó brevemente junto con la extracción de lignito. Se descubrió que la piedra arenisca cementada con hierro era un material de construcción duradero y colorido en las llanuras sin árboles del siglo XIX. Los edificios históricos de la década de 1860 de Fort Harker (Kansas) y Fort Larned están construidos con esta piedra. Las arcillas Dakota se extraen para la fabricación de tejas y ladrillos. [26]
El uranio también se encuentra concentrado en la arenisca de Dakota, donde la filtración de agua rica en uranio ha depositado el mineral en los acuíferos. [27]
Las arenas y lodos del Dakota representan tierras bajas húmedas, ríos, llanuras aluviales y playas con una costa profundamente ondulada entre deltas y bahías marinas salobres . El agua subterránea que fluía desde el interior reaccionó con cambios en el pH , la oxigenación y la salinidad al encontrar agua de mar, depositando óxido de hierro y calcita en capas subterráneas cerca de las costas. Estos minerales endurecieron el material y los fósiles para preservar la evidencia de la ecología de esos ambientes. [5] La arenisca con huellas de dinosaurios en la parte superior de Dakota sobre el esquisto marino Skull Creek cerca de Denver demuestra que la vía marítima ocasionalmente se retiraba del área.
Los fósiles de dinosaurios son muy raros en la Formación Dakota y la mayoría [ cita necesaria ] de ellos provienen de Kansas. Algunos de ellos se encuentran en Colorado y Nebraska. El sitio más popular para la observación pública de fósiles de dinosaurios del Cretácico en Colorado es Dinosaur Ridge . El mejor espécimen es un esqueleto parcial de un anquilosaurio nodosáurido llamado Silvisaurus condrayi . [28] [29] Otro material de anquilosaurio aislado también puede pertenecer a Silvisaurus . [30] También se conocen huellas de dinosaurios fósiles que incluyen terópodos y anquilosaurios. [30] Se conoce un gran fémur ornitópodo en el condado de Burt, Nebraska, así como huellas de dinosaurios fósiles del condado de Jefferson. [31] [32] Los goniofolídidos también se encuentran aquí con Dakotasuchus kingi . [33]
La Formación Dakota... ha pasado por una colorida historia de cambios de nomenclatura. ...
Naturita
generalmente no ha sido un nombre aceptado para esta sección de rocas en la
meseta del Colorado
. ... El término Dakota Sandstone se ha utilizado formalmente en mapas e informes geológicos en las montañas orientales de Uinta (...); sin embargo, revisamos el término descriptivo de formación para reflejar la heterogeneidad litológica de Dakota en esta región y para que sea consistente con el uso en otras partes de Utah.
.... Al otro lado de la División Continental, el acuífero Dakota está presente en muchas de las cuencas intermontanas. Así, el Dakota es una importante fuente de agua en muchas zonas del continente norteamericano.
Si bien la arenisca de Dakota es uno de los reservorios artesianos más importantes conocidos, .... – Testimonio de Powell (1890) ... El acuífero Dakota en Dakota del Sur es uno de los acuíferos artesianos clásicos. Muchas ideas modernas sobre los acuíferos artesianos surgen de la investigación de NH Darton sobre el acuífero Dakota en la década de 1890 y principios de 1900. - John D. Bredehoeft et al. (1983)
Nuestras tres plantas de ladrillos están ubicadas en los depósitos
de arcilla de Dakota
aquí, en el corazón de Kansas.
Desde la perspectiva de Colorado, animaciones de la vía marítima interior occidental, incluido el puente terrestre entre el retiro de Mowry y el avance de Graneros:
