Hostname: page-component-cd9895bd7-fscjk Total loading time: 0 Render date: 2024-12-28T12:12:25.027Z Has data issue: false hasContentIssue false

Zeolite Mineral Reactions in a Tuff in the Laney Member of the Green River Formation, Wyoming

Published online by Cambridge University Press:  01 July 2024

Nancy G. Ratterman
Affiliation:
Department of Geology, University of Wyoming, Laramie, Wyoming 82071
Ronald C. Surdam
Affiliation:
Department of Geology, University of Wyoming, Laramie, Wyoming 82071
Rights & Permissions [Opens in a new window]

Abstract

Core share and HTML view are not available for this content. However, as you have access to this content, a full PDF is available via the ‘Save PDF’ action button.

Two diagenetic stages of zeolitic alteration were recognized in a study of a thin bed of rhyolitic ash that was deposited in Eocene Lake Gosiute (Laney Member of the Green River Formation). The ash bed can be traced for 30 km along strike and represents a single volcanic event. The bed was not buried deeply (<100°C), and originally it was compositionally homogeneous. Initially, the bed altered to clino-ptilolite, heulandite, an intermediate phase between these two zeolites, and mordenite. These early reactions involved the hydration and solution of glass by saline, alkaline solutions and the subsequent precipitation of zeolites. The variation in zeolite mineralogy is due to differences in interstitial fluid chemistry that resulted from either fluctuations in lake-water chemistry or the proximity of spring discharge. These reactions, exclusive of the addition of H2O, involved only minor amounts of mass transfer over very small distances. Later, after burial, the early-formed zeolites reacted with upward moving sodium carbonate brines that were produced by dewatering of underlying evaporite deposits. The sodium carbonate brines, in equilibrium with trona and nahcolite, elevated the activity of Na+ and produced analcime. These later dehydration reactions involved significant mass transfer.

Резюме

Резюме

Две диагенетические стадий цеолитовой перемены были найдены при исследовании тонкого слоя риолитового попела, который был осажден в эоценовом озере Госют (член Ляней форматции Зеленой Реки). Слой попела может прослеживаться на расстоянии 30 км вдоль местонахождения и является представителем одного вульканического события. Этот слой не был погребен глубоко (<100°C) и первоначально был гомогеническим по составу. Сначала слой изменился в клиноптилолит, голандит, промежуточную фазу между этими двумя цеолитами, и морденит. Ранние реакции включали в себя пидратацию и растворение стекла соляновыми, щелочными растворами, а также последующее осаждение цеолитов. Изменение минералогии цеолитов происходило благодаря разницам в химии трещинных жидкостей, что было результатом флуктуации химии озерных вод или близкости весенних опадов. Эти реакции, исключая добавление H2O, включали только незначительные количества переноса массы на очень малые расстояния. Позднее, после погребения, первоначально образованные цеолиты реагировали с всходящими потоками соляновых растворов карбонатов натрия, которые были продуктом отводнения расположенных ниже осадков эвапорита. Соляновые растворы карбонатов натрия в равновесии с троной и нахколитом увеличили активность Na+ и образовали анальцим. Эти поздние реакции дегидратации включали значительный перенос массы. [E.C.]

Resümee

Resümee

Bei einer Untersuchung einer dünnen rhyolithischen Aschenlage, die im eozänen Lake Gosiute (Laney Schicht der Green River Formation) abgelagert wurde, wurden zwei diagenetische Stadien der Zeolithumwandlung beobachtet. Die Aschenlage kann über eine Strecke von 30 km verfolgt werden und stellt ein einziges vulkanisches Ereignis dar. Die Lage wurde nicht sehr überlagert (<100°C) und hatte ursprünglich eine homogene Zusammensetzung. Zu Beginn wurde die Lage in Klinoptilolith, Heulandit und in ein Zwischenglied dieser beiden Zeolithe sowie in Mordenit umgewandelt. Diese frühen Reaktionen beinhalteten die Hydratation und Auflösung des Glases durch saline alkalische Lösungen und die darauf folgende Ausfällung der Zeolithe. Die Variation der Zeolithe hängt mit dem unterschiedlichen Chemismus der Porenlösung zusammen, der entweder durch Schwankungen im Chemismus des Seewassers hervorgerufen wurde oder durch die Nähe von Quellen. Diese Reaktionen bedeuten, mit Ausnahme der H2O-Zufuhr, nur einen geringen Stofftransport über sehr kleine Entfernungen. Später, nach der Überdeckung, reagierten die früher gebildeten Zeolithe mit aufsteigenden Natriumkarbonat-Lösungen, die durch die Entwässerung der darunterliegenden Evaporitablagerungen entstanden sind. Die Natriumkarbonat-Lösungen, die im Gleichgewicht mit Trona und Nahcolith sind, erhöhten die Na+-Aktivität, und führten zur Bildung von Analcim. Diese späteren Dehydratationsreaktionen beinhalten einen erheblichen Stofftransport. [U.W.]

Résumé

Résumé

Deux étapes diagénétiques d'altération zéolitique ont été reconnues au cours de l’étude d'un mince lit de cendres rhyolitiques déposé dans le Lac Gosiute éocène (Membre Laney de la Formation Green River). La couche de cendres peut être tracée pendant 30 km suivant sa direction et représente un seul évènement volcanique. La couche n'est pas ensevelie profondément (<100°C), et était à l'origine de composition homogène. Initialement, la couche s’était altérée en clinoptilolite, heulandite, une phase intermédiaire entre ces deux zéolites, et en mordénite. Ces réactions précoces impliquaient l'hydration et la solution du verre par des solutions salines, alkalines, et la précipitation ultérieure de zéolites. La variation minéralogique de la zéolite est due à des différences dans la chimie du fluide interstitial résultant soit de fluctuations de la chimie de l'eau du lac, soit de la proximité de la décharge d'une source. Ces réactions, excluant l'addition d'H2O, n'impliquaient que de petites quantités de transfert en masse sur de très petites distances. Plus tard, après l'enterrement, les zéolites formées précocément ont réagi avec des saumures de carbonate de sodium ascendantes, qui avaient été produites par la perte d'eau de dépôts d’évaporites sousjacents. Les saumures de carbonate de sodium, en équilibre avec trona et nahcolite, ont élevé l'activité de Na+ et ont produit l'analcime. Ces réactions de déshydration tardives impliquaient un transfert en masse significatif. [D.J.]

Type
Research Article
Copyright
Copyright © 1981, The Clay Minerals Society

References

Boles, J. R., (1972) Composition, optical properties, cell dimensions, and thermal stability of some heulandite group minerals Amer. Mineral. 57 14631493.Google Scholar
Bradley, W. H., (1964) Geology of the Green River Formation and associated Eocene rocks in southwestern Wyoming and adjacent parts of Colorado and Utah U.S. Geol. Surv. Prof. Pap. .CrossRefGoogle Scholar
Bradley, W. H. and Eugster, H. P., (1969) Geochemistry and paleolimnology of the trona deposits and associated autogenic minerals of the Green River Formation of Wyoming U.S. Geol. Surv. Prof. Pap. .CrossRefGoogle Scholar
Breck, D. W., (1974) Zeolite Molecular Sieves: Structure, Chemistry, and Use New York Wiley.Google Scholar
Buchheim, H. P., (1978) Paleolimnology of the Laney Member of the Eocene Green River Formation .Google Scholar
Coombs, D. S. and Whetten, J. T., (1967) Composition of analcime from sedimentary and burial metamorphic rocks Geol. Soc. Amer. Bull. 78 269282.CrossRefGoogle Scholar
Ebens, R. J., (1963) Petrography of the Eocene Tower Sandstone lenses at Green River, Sweetwater County, Wyoming .Google Scholar
Goodwin, J. H., (1971) Authigenesis of silicate minerals in tuffs of the Green River Formation, Wyoming .Google Scholar
Goodwin, J. H. and Surdam, R. C., (1967) Zeolitization of tuffaceous rocks of the Green River Formation, Wyoming Science 157 307308.CrossRefGoogle ScholarPubMed
Hay, R. L., (1956) Pitchfork Formation, detrital facies of early basic breccia, Absoraka Range, Wyoming Amer. Assoc. Pet. Geol. Bull. 40 18631898.Google Scholar
Hay, R. L. (1966) Zeolites and zeolitic reactions in sedimentary rocks: Geol. Soc. Amer. Spec. Pap. 85, 130 pp.Google Scholar
Hay, R. L., (1970) Silicate reactions in three lithofacies of a semi-arid basin Oldavai Gorge, Tanzania Mineral. Soc. Amer. Spec. Pap. 3 237255.Google Scholar
Hay, R. L. and Moiola, R. J., (1963) Authigenic silicate minerals in Searles Lake, California Sedimentology 2 312332.CrossRefGoogle Scholar
Iijima, A. and Hay, R. L., (1968) Analcime composition in tuffs of the Green River Formation of Wyoming Amer. Mineral. 53 184200.Google Scholar
Love, J. D. (1939) Geology along the southern margin of the Absaroka Range, Wyoming: Geol. Soc. Amer. Spec. Pap. 20, 134 pp.Google Scholar
Mumpton, F. A., (1960) Clinoptilolite redefined Amer. Mineral. 45 351369.Google Scholar
Roehler, H. W., (1969) Stratigraphy and oil shale deposits of Eocene rocks in the Washakie Basin, Wyoming Tertiary Rocks of Wyoming 197206.Google Scholar
Roehler, H. W., (1972) Zonal distribution of montmorillonite and zeolites in the Laney Shale Member of the Green River Formation in the Washakie Basin U.S. Geol. Surv. Prof. Pap. B123126.Google Scholar
Roehler, H. W., (1973) Stratigraphic divisions and geologic history of the Laney Member of the Green River Formation in the Washakie Basin in southwestern Wyoming U.S. Geol. Surv. Bull. E1E28.Google Scholar
Saha, P., (1959) Geochemical and X-ray investigations of natural and synthetic analcites Amer. Mineral. 44 300313.Google Scholar
Saha, P., (1961) The system NaAlSi04 (nepheline)-NaAlSi3O8 (albite)-H2O Amer. Mineral. 46 859884.Google Scholar
Shepard, A. O., (1961) A heulandite-like mineral associated with clinoptilolite in tuffs of Oak Spring Formation, Nevada Test Site, Nye County, Nevada U.S. Geol. Surv. Prof. Pap. .Google Scholar
Shepard, A. O. and Starkey, H. C., (1964) Effect of cation exchange on the thermal behavior of heulandite and clinoptilolite U.S. Geol. Surv. Prof. Pap. 8992.Google Scholar
Sheppard, R. A. and Gude, A. J., (1968) Distribution and genesis of authigenic silicate minerals in tuffs of Pleistocene Lake Tecopa, Inyo County, California U.S. Geol. Surv. Prof. Pap. .CrossRefGoogle Scholar
Sheppard, R. A. and Gude, A. J., (1969) Diagenesis of tuffs in the Barstow Formation, Mud Hills, San Bernardino County, California U.S. Geol. Surv. Prof. Pap. .CrossRefGoogle Scholar
Sheppard, R. A. and Gude, A. J., (1973) Zeolites and associated authigenic silicate minerals in tuffaceous rocks of the Big Sandy Formation, Mohave County, Arizona U.S. Geol. Surv. Prof. Pap. .CrossRefGoogle Scholar
Surdam, R. C. and Eugster, H. P., (1976) Mineral reactions in the sedimentary deposits of the Lake Magadi region, Kenya Geol. Soc. Amer. Bull. 87 17391752.2.0.CO;2>CrossRefGoogle Scholar
Surdam, R. C. and Parker, R. B., (1972) Authigenic alumi-nosilicate minerals in the tuffaceous rocks of the Green River Formation, Wyoming Geol. Soc. Amer. Bull. 83 689700.CrossRefGoogle Scholar
Surdam, R. C. Sheppard, R. A., Sand, L. B. and Mumpton, F. A., (1978) Zeolites in saline, alkaline-lake deposits Natural Zeolites: Occurrence, Properties, Use Elmsford, New York Pergamon Press 145174.Google Scholar
Surdam, R. C. and Stanley, K. O., (1979) Lacustrine sedimentation during the culminating phase of Eocene Lake Gosiute, Wyoming (Green River Formation) Geol. Soc. Amer. Bull. Pt. 1 90 93110.2.0.CO;2>CrossRefGoogle Scholar
Surdam, R. C. and Mariner, R., (1972) The genesis of phillipsite in Recent tuffs at Teels Marsh, Nevada .Google Scholar