Dakota es un nombre de 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 esquistos depositados en la apertura del Cretácico medio de la vía marítima interior occidental . [7] El uso del nombre Dakota para este estrato particular del Albiano - Cenomaniano está excepcionalmente extendido; desde Columbia Británica y Alberta hasta Montana y Wisconsin hasta Colorado y Kansas hasta Utah y Arizona . Es famoso por producir formaciones rocosas masivas y coloridas en las Montañas Rocosas y las Grandes Llanuras de los Estados Unidos, y por preservar tanto huellas de dinosaurios como hojas de árboles caducifolios tempranos.
Debido a la extensa erosión de rocas más antiguas durante el Jurásico y el Triásico , los estratos de Dakota se encuentran discordantemente 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 arenosos , marinos o de playa poco profundos con sedimentos de marismas de influencia marina y ocasionales depósitos de arroyos . [8] [9]
FB Meek y FV Hayden utilizaron por primera vez Dakota en 1862 para nombrar las distintivas exposiciones de arenisca roja a lo largo del río Misuri cerca de Dakota City , Nebraska. Pero, con este nombre, aplicaron el término "grupo", que en ese momento tenía el significado de rango de formación , como se usa actualmente. [6] La Formación Dakota es el nombre y rango principal de la unidad en las Grandes Llanuras . El rango de formación también se aplica en las extensiones occidentales (por ejemplo, el 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 que se encuentran en la unidad en el río Misuri . [10] En la cuenca de San Juan y otras cuencas y mesetas intermontanas del suroeste , Dakota Sandstone es el nombre formal de la arenisca cretácica más antigua, así como de las lenguas de esa arenisca terrestre que se extienden hacia las lutitas marinas oscuras de 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 allá del centro de la vía marítima. Como estas ubicaciones fueron en el momento de la formación las áreas más tempranas y profundas de la vía marítima, estos grupos pueden incluir edades más antiguas de rocas que las que generalmente se incluyen en otros lugares bajo el nombre 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 cretácica en Colorado o Kansas. [11] La lutita Skull Creek y la arenisca Plainview de Colorado también se incluyen 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 vías marítimas separada en el tiempo entre las secuencias 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 como se define en Kansas y, además, no aparecen en la ubicación tipo en Nebraska. [12] Sin embargo, la investigación estratigráfica y palinoestratigráfica de secuencia posterior ha 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 Graneros" y "Kiowa-Skull Creek del Albiano Tardío temprano". [5]
En ciertos lugares, la clasificación no está dividida; por ejemplo, en el extremo suroeste de Utah , el estrato se designa como Conglomerado Dakota sin más divisiones. [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 de las Altas Llanuras , [13] y famosos por sus propiedades artesianas . [14]
En otros lugares, cuando se encuentran a mayor profundidad, especialmente en la Cuenca de Denver , estas mismas arenas han sido buscadas por reservas de hidrocarburos . Los " perforadores ", que navegan por los estratos profundos monitoreando el material que sale a la superficie en el lodo de perforación , designaron alfabéticamente las "arenas productoras" de hidrocarburos de Dakota en la Cuenca de Denver como " D " (la más alta), " J ", "M" y "O" (la más baja). Las "D" y "J" de Colorado de la Cuenca de Denver de los perforadores 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 a la elevación de la desembocadura de los ríos, llamada elevación del nivel de base, a medida que se formaba la vía marítima del Cretácico. Esta elevación redujo el gradiente de los ríos, lo que provocó que depositaran sedimentos tierra adentro porque su velocidad ya no podía sostener grandes volúmenes de sedimentos. [16]
Las mediciones muestran que los ríos fluían hacia el oeste y el suroeste en dirección al 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 la vía marítima ascendía. Este cambio se observa en un cambio gradual en la composición de las areniscas, que pasaron de tener una gran cantidad de detritos de roca de la era paleozoica en Kansas a areniscas que tienen todos los restos de roca cristalina del Precámbrico en Iowa. [17]
Este cambio significa que los ríos habían erosionado completamente las rocas paleozoicas en el área de origen del río cuando el Mar Mediterráneo subió lo suficiente como para que los ríos depositaran sedimentos en Iowa. La parte superior 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 de caolinita muestran que el clima era cálido y húmedo durante la deposición de la Formación Dakota. [17] Algunos de los antiguos suelos preservados muestran que había 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 determinados niveles bajos, restablecieron temporalmente una conexión terrestre entre el este y el oeste del continente 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 un retroceso (véase la Ley de facies de Walther ). Las secuencias de la vía marítima expresan típicamente secuencias de facies de, primero, una discontinuidad de la superficie erosiva de nivel bajo (posiblemente con desarrollo de suelos ), luego un patrón transgresivo de arena y lodo terrestres seguido de sedimentos marinos cerca de la costa, un patrón de nivel alto que puede establecer esquisto y caliza marina en la costa lejana, un patrón regresivo de un retorno a sedimentos marinos cerca de la costa a lodo y arena terrestres, y una superficie erosiva final 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 vinculación de las ensenadas norte y sur antes de retroceder. La segunda secuencia está tipificada por las formaciones Skull Creek y Kiowa correspondientes . Estas dos primeras secuencias no están presentes en el área tipo a lo largo del río Misuri. Los sedimentos considerados ampliamente como Dakota registran entonces la secuencia Mowry con las areniscas Muddy, J o Dakota inferior y las areniscas D o Dakota superior 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, las lutitas y las lutitas marinas se asignan comúnmente a una unidad separada entre las unidades de arenisca superior e inferior, y en el suroeste, las lutitas marinas mucho más gruesas se asignan a las lenguas del Mancos inferior . El ciclo Greenhorn es la secuencia relevante final, ya que superpone todas las clasificaciones de Dakota, con la excepción de ciertas areniscas de la edad Graneros , como las clasificadas en Wisconsin y 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 ríos o acumulada en dunas o franjas costeras, y luego cementada por 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 desmenuzarse suavemente hasta ser resistente al martilleo. Los lechos de arenisca pueden tener conglomerados locales de grava. La composición de la arena y la grava varía según las fuentes de los ríos que hicieron cada depósito.
La cantidad de arenisca, que promedia entre el 25 y el 50 %, puede variar considerablemente en distancias cortas entre extremos del 5 % al 80 %. Sin embargo, el resto general de la unidad, generalmente en proporciones complementarias del 80 % al 5 %, está formada por capas de lutita y arcilla depositadas en llanuras aluviales, pantanos y estuarios. De manera similar a 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 rojo oscuro a rojo claro, gris, amarillo y blanco. La acumulación de óxido de hierro puede acercarse a la dureza y el brillo de la hematita .
Como prueba de la naturaleza general baja del exuberante y cálido entorno terrestre de Dakota, se han formado lignito y carbón en varias áreas.
La pizarra marina también forma parte de las secuencias Dakota. Menos común en las zonas remotas, particularmente en el este, la pizarra es más representativa de las partes más profundas de la vía marítima interior. Además, las pizarras sobre la parte superior del Dakota superior en las llanuras del este suelen asignarse a las unidades Granola o equivalentes, mientras que en el oeste las "lenguas" de intercalación más gruesas de pizarra suelen asignarse a la parte inferior de Marcos. Sin embargo, cerca de los límites occidentales, donde el Dakota "se separa" entre el Morrison y el Mowry, la unidad vuelve al patrón totalmente terrestre de arena-fango-arena y a los pólenes fósiles de la ubicación tipo Nebraska. [10]
Estas características de bancos de arena y marismas caóticos formados por la tierra, que yacen sobre calizas megacíclicas marinas pérmicas, más blancas y pedregosas, y debajo de lutitas grises, rítmicas y calcáreas , persisten por miles de millas, por muy variables que sean localmente, lo que provoca el uso común del nombre Dakota a pesar de los muchos esfuerzos por aplicar nombres localizados. [10]
Históricamente, los estratos del Cretácico Inferior en la región de las Montañas Rocosas se han denominado Formación Dakota basándose en la correlación asumida con la sección tipo de la Dakota de las Grandes Llanuras. Witzke y Ludvigson han argumentado que el uso del nombre "Dakota" debe reflejar una correlación real, no presunta, 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 areniscas, se conociera como el Grupo Dakota, [19] para disipar cualquier sugerencia de correlación directa de facies . Sin embargo, pocos autores de artículos sobre la Dakota al oeste de las Montañas Rocosas, especialmente en la meseta de Colorado, reconocen a la Dakota como el Grupo Dakota, y en su lugar utilizan el término arenisca de Dakota, de rango de formación. Sus subdivisiones se reconocen como miembros. Muchos autores han hecho hincapié en el hecho de que la arenisca marina Dakota en la meseta de Colorado está entrelazada con la parte inferior marina de la lutita Mancos, lo que da lugar a nombres litoestratigráficos válidos como la lengua de Whitewater Arroyo de la lutita Mancos, que está directamente superpuesta por la lengua de arenisca Twowells de la arenisca 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 del noroeste de Nuevo México.
A principios del Cretácico, la vía marítima del Cretácico se extendió hacia el sur desde lo que ahora 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 sobre lo que antes era tierra, se completó a finales del Albiano (~100 MA), dividiendo así América del Norte en dos. En el lado oriental 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 entregado por ríos masivos limitó el avance de la costa más allá de la ubicación tipo durante todo el Cenomaniano hasta que fue superada por la vía marítima de Greenhorn a principios del Turoniano . [5] Mientras tanto, en el lado occidental de la vía marítima, los sedimentos fueron transportados hacia el este y el noreste por ríos desde las montañas ubicadas a lo largo de lo que es la frontera entre Nevada y Utah.
Estos sedimentos occidentales se acumularon también como arenas y limos costeros y cercanos a la costa, y son contrapartes de la Formación Dakota en el lado oriental de la Vía Marítima. Sin embargo, estos sedimentos homólogos se originaron en el 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 que anteriormente se encontraban dentro de la Formación Dakota. [ cita requerida ] A lo largo de la Cordillera Frontal de Colorado, 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. Por lo tanto, 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 encuentren fuera de los límites del acuífero Ogallala . [24]
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Como la formación es exclusivamente terrestre en su origen, en contraste con las vastas formaciones marinas de las llanuras, Dakota tiene recursos únicos adicionales. El carbón de lignito se ha formado en la unidad y se extrajo brevemente en el siglo XIX. Este suministro fue extraído inmediatamente 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 entornos 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 de arcilla Janssen de Kansas. [25] La fundición de esta fuente limitada de hierro solo se intentó brevemente junto con la extracción de lignito. Se descubrió que la 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 de Dakota se extraen para la fabricación de tejas y ladrillos. [26]
El uranio también se encuentra concentrado en la arenisca de Dakota, donde el agua percolada rica en uranio ha depositado el mineral en los acuíferos. [27]
Las arenas y los lodos del Dakota representan tierras bajas húmedas, ríos, llanuras de inundación 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 encontrarse con el 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 entornos. [5] La arenisca con huellas de dinosaurios en el Dakota superior sobre la pizarra marina 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 requerida ] 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 aislado de anquilosaurio también puede pertenecer a Silvisaurus . [30] También se conocen huellas de dinosaurios fósiles e incluyen terópodos y anquilosaurios. [30] Se conoce un gran fémur de ornitópodo del condado de Burt, Nebraska, así como huellas de dinosaurios fósiles del condado de Jefferson. [31] [32] También se encuentran goniofólidos aquí con Dakotasuchus kingi . [33]
La Formación Dakota ... ha experimentado una colorida historia de cambios de nomenclatura. ...
Naturita
generalmente no ha sido un nombre aceptado para esta sección de rocas en la
meseta de Colorado
. ... El término Dakota Sandstone se ha utilizado formalmente en mapas e informes geológicos en las montañas Uinta orientales (...); sin embargo, revisamos el término descriptivo de la formación para reflejar la heterogeneidad litológica de Dakota en esta región y para que sea coherente con el uso en otras partes de Utah.
Por lo tanto, el Dakota es una fuente importante de agua en muchas áreas del continente norteamericano.
Si bien la arenisca de Dakota es uno de los yacimientos artesianos más importantes conocidos, .... – Testimonio de Powell (1890) ... El acuífero de 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 de 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 mismo en el corazón de Kansas.
Desde la perspectiva de Colorado, las animaciones de la Vía Marítima Interior Occidental, incluido el puente terrestre entre el retiro de Mowry y Graneros, avanzan:
