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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
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Abstract

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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

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