Hostname: page-component-848d4c4894-pjpqr Total loading time: 0 Render date: 2024-07-03T14:32:02.145Z Has data issue: false hasContentIssue false
  • English
  • Français

A Comparative Study of the Diagenetic Alteration of Clay Minerals in Mesozoic Shales from Papua, New Guinea, and in Tertiary Shales from Louisiana, U.S.A.

Published online by Cambridge University Press:  01 July 2024

J. C. van Moort
J. C. van Moort*
Affiliation:
University of Tasmania, Hobart, Australia
Get access Rights & Permissions [Opens in a new window]

Abstract

Gradual change from 60% montmorillonite/40% illite randomly interstratified clay minerals at 3500 ft depth to 20% montmorillonite/80% illite at 10,200 ft can be observed in a complete section of Mesozoic shales at Barikewa in New Guinia. The top of a similar complete type Mesozoic section at 10,544 ft in the nearby Omati borehole contains 20–40% montmorillonite in randomly interstratified montmorillonite/illite. From 10,800 ft downward there is only 10–20% expandable material. Consequently depth of burial rather than stratigraphic level controls the proportion of expandable material present. Similar diagenetic alterations occur in the Wilcox Formation, Louisiana, also controlled by burial.

The amount of illite 2M polymorphs in the Papuan samples is usually less than 5 per cent, the illite 10Å peak sharpness ratio is about 1·4. Corresponding values for the Louisiana samples are 43% 2M polymorphs and about 2∙0 sharpness ratio. Chemical analysis of the Papuan shales show low MgO and K2O values when compared with the Louisiana samples. The latter sediments contain some chlorite, the former hardly any. Differences demonstrate a higher proportion of relatively unweathered material in the American samples.

Increase of chlorite content, increase of magnesium content and decrease of kaolinite content from 12,368 ft down in the Louisiana samples suggests a change in sedimentation pattern.

Résumé

Résumé

Le changement graduel de minéraux argileux en couches interstratifiées en désordre, passant de 60% de montmorillonite et 40% de chlorite à 1000 mètres de profondeur, à 20% de montmorillonite et 80% d’illite à 3100 mètres de profondeur, peut être observé dans une section complète de schistes mésozoïques à Barikewa, en Nouvelle Guinée. La partie supérieure d’une section similaire complète de type mésozoïque, à 3200 mètres, à proximité du trou de mine d’Omati, contient 20–40% de montmorillonite dans des couches de montmorillonite/illite interstratifiées en désordre. A partir de 3290 mètres de profondeur, on ne trouve que de 10 - 20% de matériaux dilatables. En conséquence, c’est la profondeur de la couche plutôt que le niveau stratigraphique qui contrôle la proportion de matériaux dilatables présents. Des modifications diagénétiques similaires se produisent dans la formation Wilcox, en Louisianne, également contrôlées par la profondeur.

La quantité de polymorphes illite 2M dans les prélèvements papous est normalement inférieure à 5%, le taux d’acuité de crête de l’illite 10Å est d’environ 1,4. Les valeurs correspondantes pour les prélèvements de Louisianne sont de 43% de polymorphes 2M et d’un taux d’acuité d’environ 2,0. Les analyses chimiques des schistes papous montrent de faibles valeurs MgO et K2O par rapport aux prélèvements de Louisianne. Ces derniers dépôts contiennent un peu de chlorite, les premiers presque pas. Les différences démontrent une proportion plus élevée de matériaux relativement inaltérés dans les prélèvements américains.

La hausse de la teneur en chlorite, la hausse de la teneur en magnésium et la baisse de la teneur en kaolinite à partir de 3700 mètres, dans les prélèvements de Louisianne, suggèrent une altération du modèle de sédimentation.

Kurzreferat

Kurzreferat

Eine allmähliche Veränderung von 60% Montmorillonit/40% Chlorit, der mit unregelmässigen Zwischenschichten von Tonmineralen durchzogen ist auf 3500 Fuss Tiefe in 20% Montmorillonit/80% Illit auf 10200 Fuss kann in einem vollständigen Schnitt mesozoischer Schiefer in Barikewa, Neu Guinea beobachtet werden. Die Spitze eines ähnlich gearteten vollständigen mesozoischen Schnittes auf 10544 Fuss in dem unweiten Bohrloch von Omati enthält 20–40% Montmorillonit in unregelmässig zwischengeschichtetem Montmorillonit/Illit. Ab 10800 Fuss abwärts besteht nur 10–20% ausdehnbares Material. Es folgt, dass die Tiefe der Eingrabung und nicht so sehr das stratigraphische Niveau den Anteil des vorhandenen ausdehnbaren Materials bestimmen. Ähnliche diagenetische Veränderungen treten in der Wilcox Formation in Louisiane auf und auch sie werden durch die Vergrabung bestimmt.

Die Menge von Illit 2M Polymorphen in the Papua Proben is meist weniger als 5%, das Illit 10Å Scheitelwert Schärfeverhältnis ist etwa 1,4. Die entsprechenden Werte für die Louisiana Proben sind 43% 2M Polymorphe and etwa 2,0 Schärfeverhältnis. Die chemische Analyse der Papua Schiefer ergibt im Vergleich mit den Proben aus Louisiana niedrige MgO und K2O Werte. Die letzteren Ablagerungen enthalten etwas Chlorit, die erstgenannten beinahe keinen. Die Unterschiede deuten auf einen hohen Anteil an verhältnismässig unverwittertem Material in den amerikanischen Proben hin.

Die Zunahme im Chloritgehalt, sowie die Zunahme im Magnesium-und Abnahme im Kaolinitgehalt von 12368 Fuss an abwärts deuten Veränderungen im Ablagerungsbild an.

Резюме

Резюме

В полном разрезе мезозойских сланцев близ Барикева (Новая Гвинея) наблюдался постепенный переход от неупорядоченного смешаннослойного образования, содержащего 60% монтмориллонита и 40% хлорита (на глубине 3500 фт) к смешаннослойному образованию из 20% монтмориллонита и 80% иллита (на глубине 10200 фт). Верхняя часть аналогичного полного мезозойского разреза на глубине 10544 фт в скважине близ Омати содержит неупорядоченное смешаннослойное образование монтмориллонит-иллит с 20–40% монтмориллонита. Ниже 10800 фт наблюдается лишь 10-20% разбухающего материала. Следовательно, от глубины залегания, скорее чем от стратиграфического уровня, зависит содержание разбухающего компонента. Аналогичные диагенетические изменения в формации Вилкокс (Луизиана) также определяются глубиной залегания.

Количество иллита модификации 2М в образцах из Папуа обычно не превышает 5%; относительная величина, характеризующая остроту пика иллита 10 Å, составляет около 1,4. Соответствующие значения для образцов из Луизианы составляют: содержание иллита 2М — 43 % и острота пика — 2,0. Химический анализ сланцев из Папуа обнаружил низкое содержание МgO и К2O по сравнению с их содержанием в образцах из Луизианы. В последних имеется также некоторое количество хлорита, в то время как в образцах из Папуа он почти не встречается. Найденные различия демонстрируют высокое содержание относительно невыветри-вшегося материала в американских образцах.

Увеличение содержания хлорита и МgO, а также уменьшение содержания каолинита на глубинах ниже 12368 фт в образцах из Луизианы указывает на изменение условий осаждения.

Type
Research Article
Information
Clays and Clay Minerals , Volume 19 , Issue 1 , March 1971 , pp. 1 - 20
Copyright
Copyright © 1971, The Clay Minerals Society

Access options

Get access to the full version of this content by using one of the access options below. (Log in options will check for institutional or personal access. Content may require purchase if you do not have access.)

References

Alexiades, C. A. and Jackson, M. L. (1966) Quantitative clay mineralogical analysis of soils and sediments: Clays and Clay Minerals: 14, 35–52.CrossRefGoogle Scholar
Australasian Petroleum Company Pty. (1961) Geological results of petroleum exploration in Western Papua 1937-1961: J. geol. Soc. Aust., 8, 1–33.CrossRefGoogle Scholar
Bailey, S. W. (1961) K-Ar dating of sedimentary illite polytypes: Ninth Annual Progress Rep. U.S. Atomic- Energy Commission. Dec. 1, 1961; 215–218.Google Scholar
Brown, D. A., Campbell, K. S. W. and Crook, K. A. W. (1968) The Geological Evolution of Australia and New Zealand p. 409. Pergamon Press, Oxford.Google Scholar
Brown, G. (Editor) (1961) The X-ray identification and crystal structure of clay minerals, p. 544. Mineralogical Society, London.Google Scholar
Burst, J. F. (1959) Postdiagenetic clay mineral environmental relationships in the Gulf Coast Eocene: Clays and Clay Minerals: 6, 327–341.Google Scholar
Burst, J. F. (1966) Diagenesis of Gulf Coast clayey sediments and its possible use to petroleum migration: AAPG Bull., 50, 607.Google Scholar
Dunoyer de Ségonzac, G. (1964) Les argiles du Crétacé supérieur dans le bassin de ‘Douala (Cameroun): Problème de diagenèse: Bull. Serv. Cart. Als Lorraine, T. 17, 4, 287–310.Google Scholar
Eckhardt, F. J. (1958) Uber Chlorite in Sedimenten: Geol. Jahrb: 15, 437–474.Google Scholar
Fisk, E. N. (1944) Geological investigations of the alluvial valley of the lower Mississippi River p. 78. Mississippi River Commission Publication, Vicksburg, Mississippi.Google Scholar
Fisk, E. N. and McClelland, B. (1959) Geology of continental shelf off Louisiana: its influence on offshore foundation design: Bull. G.SA. 70, 1369–1395.CrossRefGoogle Scholar
Greene-Kelly, R. (1953) Identification of montmorillonoids: J. Soil Sci. 4, 233–237.CrossRefGoogle Scholar
Grim, R. E. (1953) Clay Mineralogy. McGraw-Hill, New York.Google Scholar
Harder, H. (1956) Untersuchungen an Paragoniten und an natriumhaltigen Muskoviten: Heidelb. Beilr. Min. Petr., 5, 227–271.Google Scholar
Hendricks, S. B. and Teller, E. (1942) X-ray interference in partially ordered layer lattices: J. Chem. Phys. 10, 147–167.CrossRefGoogle Scholar
Hower, J. and Mowatt, T. C. (1966) The mineralogy of illites and mixed layer illite/montmorillonites: Am. Mineralogist 51, 825–854.Google Scholar
Hurley, P. M., Brookins, D. G., Pinson, W. H., Hart, S. R. and Fairbairn, H. W. (1960) Age studies of illites and other river sediments. Eight Annual Progress Rep. — U.S.A.E.C.Dec. I, I960: 43–70.Google Scholar
Jackson, M. L. (1956) Soil chemical analysis—Advanced course. Mimeo. Published by the author, Department of Soil Science, University of Wise., Madison, Wise.Google Scholar
Johns, W. D. and Grim, R. E. (1958) Clay mineral composition of recent sediments from the Mississippi River delta: J. Sed. Pet. 28, 186–199.Google Scholar
Kubier, B. (1966) La cristallinité d'illite et les zones tout à fait supérieure du métamorphisme. In Etages tectoniques, Colloque de Neuchãtel, 18-21 avril 1966: (A la Baconniere, Neuchâtel).Google Scholar
Maxwell, D. T. and Hower, J. (1967) High-grade diagenesis and low-grade metamorphism of illite in the Precambrian Belt Series: Am. Mineralogist 52, 843–857.Google Scholar
MacEwan, D. M. C. (1958) Fourier transform methods — II. Calculation of diffraction effects for different types of interstratification: Kolloidzschr. 156, 61–67.Google Scholar
MacEwan, D. M. C., Ruiz Amil, A. and Brown, G. (1961) Interstratified clay minerals, p. 393–445, In The X-ray identification and crystal structure of clay minerals (Edited by Brown, G.), p. 544. Mineralogical Society, London.Google Scholar
Osborne, N. (1966) Petroleum geology of Australian New Guinea. Eighth Commonwealth Mining and Metallurgical Congress, Australia and New Zealand 1965, Publications 5, 99–107.Google Scholar
Porrenga, D. H. (1967) Clay mineralogy and geochemistry of recent marine sediments in tropical areas p. 145. Publicaties van het Fysisch-Geografisch Laboratorium van de Universiteit van Amsterdam, No 9.Google Scholar
Shapiro, L. and Brannock, W. W. (1962) Rapid analysis of silicate, carbonate and phosphate rocks: Bull. U.S. Geol. Surv. 1144, A.Google Scholar
St. John, V. P. (1967) The gravity field in New Guinea p. 200. (Ph.D. thesis, University of Tasmania, Hobart, Vol. 1).Google Scholar
Veide, B. (1965) Experimental determination of muscovite polymorph stabilities: A m Mineralogist 50, 436–449.Google Scholar
Veide, B. and Hower, J. (1963) Petrological significance of illite polymorphism in Palaeozoic sedimentary rocks: Am. Mineralogist 48, 1239–1254.Google Scholar
Weaver, C. E. (1956) The distribution and identification of mixed layer clays in sedimentary rocks: Am. Mineralogist 41, 202–221.Google Scholar
Weaver, C. E. (1961) Minerals of the Ouachita structural belt and adjacent foreland, p. 147–162, In The Ouachita System (Edited by Flawn, P. T. et al., University of Texas, Bureau of Ec. Geol., Publ. No. 6120, p. 410.Google Scholar
White, D. E. (1965) Saline waters of sedimentary rocks. In Fluids in subsurface environments—A symposium: Memoir No. 4. The Am. Assoc. Petr. Geol. 342–366.Google Scholar
Whitehouse, U. G. and McCarter, R. S. (1958) Diagenetic modification of clay mineral types in artificial sea water: Clays and Clay Minerals 5, 81–119.Google Scholar
Yoder, H. S. and Eugster, H. P. (1955) Synthetic and natural muscovites: Geochim. Cosmochim. Acta 8, 225–280.CrossRefGoogle Scholar