หินทรายเบเรีย ลักษณะทางธรณีวิทยาและการใช้ประโยชน์

หินทรายเบเรีย (Berea Sandstone) หรือที่รู้จักในชื่อ Berea Grit เป็นชั้นหินทรายที่พบกระจายตัวอยู่ในหลายรัฐของสหรัฐอเมริกา ได้แก่ มิชิแกน, โอไฮโอ, เพนซิลเวเนีย, เวสต์เวอร์จิเนีย และเคนทักกี โดยชื่อของหินทรายชนิดนี้มีที่มาจากเมืองเบเรีย รัฐโอไฮโอ ซึ่งเป็นแหล่งที่มีการทำเหมืองหินทรายชนิดนี้อย่างกว้างขวาง หินทรายเบเรียมีความสำคัญทั้งในด้านสถาปัตยกรรมและการเป็นแหล่งทรัพยากรพลังงานธรรมชาติ

ลักษณะทางกายภาพและการกระจายตัว

หินทรายเบเรียมีการกระจายตัวในสองลุ่มน้ำหลัก ได้แก่ ลุ่มน้ำแอปปาเลเชียน (Appalachian Basin) ซึ่งครอบคลุมพื้นที่ทางตะวันออกของโอไฮโอ, ตะวันตกของเพนซิลเวเนีย, ตะวันตกของเวสต์เวอร์จิเนีย และตะวันออกของเคนทักกี และลุ่มน้ำมิชิแกน (Michigan Basin) ซึ่งพบในพื้นที่ทางตะวันออกของรัฐมิชิแกน โดยมีความหนามากที่สุดบริเวณส่วนที่เรียกว่า "Thumb" ของรัฐมิชิแกน

ในทางธรณีวิทยา ชั้นหินทรายเบเรียถูกคั่นกลางระหว่างลุ่มน้ำทั้งสองด้วยส่วนโค้งซินซินแนติ (Cincinnati Arch) ซึ่งทำให้แหล่งสะสมตัวของหินทรายในสองบริเวณนี้แยกออกจากกัน โดยหินทรายเบเรียจะวางตัวอยู่เหนือชั้นหินดินดานเบดฟอร์ด (Bedford Shale) และหินดินดานโอไฮโอ (Ohio Shale) และอยู่ใต้ชั้นหินดินดานซันเบอรี (Sunbury Shale)

หินทรายชนิดนี้มีลักษณะเป็นหินทรายเนื้อละเอียดถึงปานกลาง และบางส่วนเป็นหินทรายแป้ง (Siltstone) มีสีเทาอ่อนจนถึงสีเหลืองนวล (Buff-colored) ในบางพื้นที่อาจแยกความแตกต่างจากหินดินดานเบดฟอร์ดที่อยู่ด้านล่างได้ยาก ความหนาของชั้นหินมีความแตกต่างกันไปตามพื้นที่ เช่น ในเทศมณฑลโลเรน รัฐโอไฮโอ มีความหนาถึง 72 เมตร และในเทศมณฑลฮูรอน รัฐมิชิแกน มีความหนาถึง 79 เมตร

อายุและการก่อตัวทางธรณีวิทยา

หินทรายเบเรียก่อตัวขึ้นในช่วงปลายยุคดีโวเนียน (Late Devonian) แม้ว่าก่อนทศวรรษ 1970 จะมีการระบุว่าอยู่ในยุคมิสซิสซิปเปียน (Mississippian) แต่การปรับเปลี่ยนเส้นแบ่งเขตระหว่างยุคดีโวเนียนและคาร์บอนิเฟอรัสตามงานวิจัยในยุโรป ทำให้มีการแก้ไขอายุของหินทรายชนิดนี้ให้ถูกต้องในเวลาต่อมา

ตะกอนทรายส่วนใหญ่ที่ประกอบเป็นหินทรายเบเรียถูกพัดพามาจากทางทิศเหนือผ่านทางแม่น้ำจากพื้นที่สูงในแคนาดาตะวันออก และสะสมตัวในสภาพแวดล้อมแบบดินดอนสามเหลี่ยมปากแม่น้ำ (River delta environment) มีสมมติฐานว่าแม่น้ำสายนี้เคยไหลเข้าสู่ลุ่มน้ำโอไฮโอก่อนจะเปลี่ยนทิศทางไปยังลุ่มน้ำมิชิแกน ส่งผลให้หินทรายเบเรียในมิชิแกนอาจมีอายุน้อยกว่าเล็กน้อย

ซากดึกดำบรรพ์

โดยทั่วไปแล้วหินทรายเบเรียไม่ค่อยพบซากดึกดำบรรพ์ แต่มีการค้นพบซากปลาในสกุล Ctenacanthus และ Gonatodus, พืชในสกุล Annularia รวมถึงสัตว์กลุ่มแบรคิโอพอด (Brachiopods) บางชนิด

การใช้ประโยชน์ในด้านต่าง ๆ

งานก่อสร้างและสถาปัตยกรรม

หินทรายเบเรียถูกนำมาใช้เป็นหินก่อสร้างอย่างแพร่หลาย ตัวอย่างอาคารที่ใช้หินชนิดนี้ ได้แก่ ศาลเทศมณฑลจอห์นสันในรัฐไอโอวา และศาลเทศมณฑลบราวน์ในรัฐเซาท์ดาโคตา นอกจากนี้ อาคาร Centre Block ของรัฐสภาแคนาดายังใช้หินทรายเบเรียในการตกแต่งขอบหน้าต่างและประตูทั้งก่อนและหลังการบูรณะ

นอกเหนือจากงานอาคาร หินทรายเบเรียยังถูกนำมาใช้เป็นหินปูพื้น (Flagstone) และหินลับมีด (Whetstones) โดยเฉพาะในส่วนที่มีเนื้อหินละเอียด

อุตสาหกรรมเหมืองหินและพลังงาน

การทำเหมืองหินทรายเบเรียเริ่มต้นขึ้นในปี ค.ศ. 1830 โดยในช่วงแรกเน้นการผลิตหินลับมีด ก่อนจะขยายไปสู่การผลิตหินก่อสร้างและหินปูพื้น ต่อมาบริษัทต่าง ๆ ได้ควบรวมกิจการจนกลายเป็นบริษัท Cleveland Stone Company ในปี ค.ศ. 1893 ซึ่งในขณะนั้นเป็นผู้ผลิตหินทรายรายใหญ่ที่สุดในสหรัฐอเมริกา

ในด้านพลังงาน หินทรายเบเรียเป็นชั้นหินกักเก็บน้ำมันและก๊าซธรรมชาติที่สำคัญ การพัฒนาก๊าซธรรมชาติเชิงพาณิชย์เริ่มต้นขึ้นในปี ค.ศ. 1859–1860 ที่เมืองอีสต์ลิเวอร์พูล รัฐโอไฮโอ และมีการค้นพบน้ำมันในหินทรายเบเรียในปี ค.ศ. 1860 ที่เมืองเมกกา รัฐโอไฮโอ สำหรับในรัฐมิชิแกน การค้นพบน้ำมันครั้งแรกเกิดขึ้นในปี ค.ศ. 1925 ที่เมืองซากินอว์ ซึ่งเป็นแหล่งผลิตน้ำมันหลักของรัฐจนถึงปี ค.ศ. 1927 และจนถึงปี ค.ศ. 2011 พื้นที่ทางตะวันออกเฉียงเหนือของรัฐเคนทักกีเป็นภูมิภาคที่ผลิตน้ำมันจากหินทรายเบเรียได้มากที่สุดในรัฐ