Hostname: page-component-78c5997874-mlc7c Total loading time: 0 Render date: 2024-11-10T13:04:44.073Z Has data issue: false hasContentIssue false
  • English
  • Français

Clay Minerals in the 1980 Deposits from Mount St. Helens

Published online by Cambridge University Press:  02 April 2024

D. R. Pevear ,
D. P. Dethier  and
D. Frank
D. R. Pevear*
Affiliation:
Department of Geology, Western Washington University, Bellingham, Washington 98225
D. P. Dethier*
Affiliation:
U.S. Geological Survey, 1107 N.E. 45th, Seattle, Washington 98105
D. Frank
Affiliation:
U.S. Geological Survey, 1107 N.E. 45th, Seattle, Washington 98105
*
1Present address: EXXON Production Research Co., P.O. Box 2189, Houston, Texas 77001.
2Present address: Los Alamos Scientific Laboratory, P.O. Box 1663, Los Alamos, New Mexico 87545.
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.

Phyllosilicates are major components of the <2-μm fraction (1–3 wt. % of most bulk specimens) in more than 50 samples of air-fall tephra from several 1980 eruptions of Mount St. Helens. In all samples, trioctahedral smectite is the major clay mineral. The integral series of 00ℓ reflections in ethylene glycol-treated samples indicates a lack of interstratification; absence of a peak near 5 Å after heat treatment, the 060 peak at 1.54 Å, and energy dispersive chemical analyses indicate that the smectite is a Mg- and Fe- rich, trioctahedral saponite. Minor mica and chlorite are present in the <2-μm fraction of most samples, and some samples show a peak near 12 Å after heating to 550°C which is probably due to the presence of an interstratifled chlorite/collapsed smectite or chlorite/collapsed vermiculite. The tephra contains glass and crystals originating from new magma and lithic fragments incorporated from the pre-existing cone. The clay minerals in the tephra are lithic components stripped from older, hydrothermally altered rocks during explosive ejection. Cleaned pumice fragments, which are new magmatic components, lack smectite, but contain rare biotite in xenoliths. Old, hydrothermally altered rocks from the volcano's summit and from the debris-avalanche (former north flank) contain saponite together with chlorite and chlorite/smectite which may have formed from it. Saponite and zeolites that precipitated from neutral to alkaline hydrothermal solutions line cavities in some of these rocks. The saponite was probably not subjected to magmatic temperatures because heating this material for 5 min at 750°C collapses it irreversibly to 10 Å. Kaolinite, alunite, and opal, indicative of acid-sulfate alteration, were found only in the pre-1980 summit crater and the southwest thermal area, but were not evident in the lithic components of the 1980 deposits.

Резюме

Резюме

Филлосиликаты являются главными компонентами фракции размером <2 μM (1–3 весового % большинства основных типов) в более, чем 50 образцах из воздушно-осадочных тефр, изверженных при нескольких взрывах вулкана Горы Святой Елены в 1980 году. Трехоктаэдрический смектит является главным глинистым минералом во всех образцах. Полная серия отражений 00ℓ образцов после обработки в этиленовом гликоле указывает на отсутствие внутринапластования; отсутствие пика в поблизости 5 А после нагрева и присутствие пика 060 при 1,54 А, а также дисперсный химический анализ указывают на то, что этот смектит является Мg- и Ре-богатым трехоктаэдкическим сапонитом. Незначительные количества слюды и хлорита присутствуют во фракции размером <2 μм в большинстве образцов, и некоторые образцы имеют пик в поблизости 12 А после нагрева до 550°С, что, вероятно, связано с присутствием внутринапластованных хлоритов/опавших смектитов или хлоритов/опавших вермикулитов. Тефра содержит стекло и кристаллы, происходящие из новой магмы и литовых фрагментов из прежде существующего конуса. Глинистые минералы в вулканическом пепеле являются литовыми компонентами отделенными от древнейших пород, гидротермально измененных во время взрывов. Чистые фрагменты пемзы, которые являются новыми матовыми компонентами, не содержат смектит, но содержат редкий биотит в ксенолитах. Древние, гидротермально измененные породы из пика вулкана и из лавин (прежняя северняя сторона) содержат сапонит вместе с хлоритом и хлоритом/смектитом, которые могут образоваться из этих пород. Сапонит и цеолиты, которые осаждались от нейтральных до щелочных гидротермальных растворов залегают щели некоторых из этих пород. Вероятно, сапонит не подвергается магмовым температурам, потому что нагрев этого материала в течение 5 минут при 750°С изменяет его необратимо в 10 А минерал. Каолинит, алюнит, и опал, указывающие на присутствие кислотно-сульфатных изменений, были найдены только в кратере из извержаний перед 1980 годом и в южно-западной термической области, но не присутствовали в литовых компонентах осадков 1980 года. [Е.С.]

Resümee

Resümee

Phyllosilikate sind die Hauptbestandteile der Fraktion <2 μm (1–3 Gew.-% der meisten Durchschnittsproben) in den mehr als 50 Tephraproben von mehreren Eruptionen des Mount St. Helens des Jahres 1980. In allen Proben ist ein trioktaedrischer Smektit das häufigste Tonmineral. Die Basis-Reflexe bei mit Äthylenglycol-behandelten Proben deuten darauf hin, daß keine Wechsellagerung vorhanden ist; das Fehlen eines Peaks bei 5 Å nach dem Erhitzen, der 060-Peak bei 1,54 Å und energiedispersive chemische Analysen zeigen, daß der Smektit ein Mg- und Fe-reicher, trioktaedrischer Saponit ist. Geringe Gehalte an Glimmer und Chlorit sind in den Fraktionen <2 μm der meisten Proben vorhanden. Einige Proben zeigen nach dem Erhitzen auf 550°C einen Peak bei 12 Å, der wahrscheinlich von einer Wechsellagerung Chlorit/kontrahierter Smektit oder Chlorit/kontrahierter Vermiculit herrührt. Die Tephraproben enthalten Glas und Kristalle, die vom neuen Magma stammen und Gesteinsbruchstücke die vom vorherigen Vulkankegel stammen. Die Tonminerale in den Tephraproben sind Gesteinsbestandteile, die von alten, hydrothermal veränderten Gesteinen stammen und wäharend des Ausbruches aufgenommen wurden. Frische Bimsfragmente, die neue magmatische Komponenten sind, enthalten keinen Smektit, doch enthalten sie etwas Biotit und Xenolithe. Alte, hydrothermal veränderte Gesteine vom Vulkangipfel und vonder Schuttlawine (ehemalige Nordflanke) enthalten Saponit zusammen mit Chlorit und Chlorit/Smektit, die sich daraus gebildet haben könnten. Saponit und Zeotithe, die aus neutralen bis alkalischen hydrothermalen Lösungen ausgefallen sind, treten in manchen dieser Gesteine als Hohlraumauskleidungen auf. Der Saponit kam wahrscheinlich nicht unter magmatische Temperaturen, da ein Erhitzen dieses Minerals auf 750°C für 5 Minuten zu einer irreversiblen Kontraktion auf 10 Å führt. Kaolinit, Alunit, und Opal, Indikatoren für eine Sulfat-saure Umwandlung, wurden nur im Gipfelkrater von vor 1980 und in den südwestlichen thermalen Gebieten gefunden, traten aber nicht als Gesteinsbestandteile der Ablagerungen von 1980 auf. [U.W.]

Résumé

Résumé

Des phyllosilicates sont les composés majeurs de la fraction <2 μm (1–3% par poids de la plupart des échantillons en masse) dans plus de 50 échantillons de tephres tombant de l'air de plusieurs éruptions de 1980 du Mont St. Hélène. Dans tous les échantillons, la smectite trioctaèdrale est le minéral majeur. Les séries intégrales de reflections 00ℓ d’échantillons traités au glycol éthylène indiquent un manque d'interstratification; l'absence d'un sommet près de 5 Å après un traitement à la chaleur, le sommet 060 à 1,54 Å, et des analyses chimiques dispersant l’énergie indiquent que la smectite est une saponite trioctaèdrale riche en Mg et en Fe. Du mica et de la chlorite mineurs sont pérsents dans la fraction <2 μm de la plupart des échantillons, et quelques échantillons montrent un sommet près de 12 Å après échauffement à 550°C, ce qui est probablement dû à la présence d'une chlorite interstratifiée/smectite effondrée ou d'une chlorite/vermiculite effondrée. Les tephres contiennent du verre et des cristaux provenant de magma nouveau et des fragments tithiques incorporés du cone pré-existant. Les minéraux argileux dans les tephres sont des composés lithiques arrachés pendant l’éjection explosive de roches plus anciennes hydrothermalement alterées. Des fragments de pumice nettoyés, qui sont des composées magmatiques nouveaux, manquent de smectite, mais contiennent de la biotite rare dans les xénolithes. D'anciennes roches hydrothermalement alterées du sommet du volcan et de l'avalanche-débris (précédemment la côte nord) contiennent de la saponite ainsi que de la chlorite/smectite qui pourraient s’être formées à partir de cette première. Des saponites et des zéolites qui avaient précipitée de solutions hydrothermales neutres à alkalines recouvrent les cavités de certaines de ces roches. La saponite n'a probablement pas été soumise à des températures magmatiques puisqu’échauffer ce matériau pendant 5 min. à 750°C l'effondre irréversiblement à 10 Å. La kaolinite, l'alunite, l'opale, indiquant une altération sulphate-acide, n'ont été trouvées que dans le cratère pré-1980 et la région thermale du sud-ouest, mais n’étaient pas évidentes dans les composés lithiques des depôts de 1980. [D.J.]

Keywords

Chlorite/smectiteMt. St. HelensSaponiteSmectiteTephraVolcanic ash
Type
Research Article
Information
Clays and Clay Minerals , Volume 30 , Issue 4 , August 1982 , pp. 241 - 252
Copyright
Copyright © 1982, The Clay Minerals Society

References

Abdel-Kader, F. H., Jackson, M. L. and Lee, G. B., 1978 Soil kaolinite, vermiculite, and chlorite identification by an improved lithium DMSO X-ray diffraction test Soil Sci. Soc. Amer. J. 42 163–167.CrossRefGoogle Scholar
Chichester, F. W., Youngberg, C. T. and Harward, M. E., 1969 Clay mineralogy of soils formed on Mazama pumice Soil Sci. Soc. Amer. Proc. 33 115–120.CrossRefGoogle Scholar
Christiansen, R. L., 1980 Eruptions of Mt. St. Helens: volcanology Nature 285 531–533.CrossRefGoogle Scholar
Crandell, D. R., Mullineaux, D. R. and Rubin, M., 1975 Mount St. Helens Volcano: recent and future behavior Science 187 438–441.CrossRefGoogle ScholarPubMed
Dethier, D. P., Frank, D., and Pevear, D. R. (1981a) Chemistry of thermal waters and mineralogy of the new deposits of Mount St. Helens—A preliminary report: U.S. Geol. Surv. Open File Rept. 81-80, 24 pp.CrossRefGoogle Scholar
Dethier, D. P., Pevear, D. R. and Frank, D., 1981 Alteration of new volcanic deposits: in The 1980 Eruption of Mount St. Helens, Washington U.S. Geol. Surv. Prof. Pap. 1250 649–665.Google Scholar
Dudas, M. J. and Harward, M. E., 1975 Inherited and detrital 2:1 type phyllosilicates in soils developed from Mazama ash Soil Sci. Soc. Amer. Proc. 39 572–577.CrossRefGoogle Scholar
Fan, P.-F., Mortland, M. M. and Farmer, V. C., 1979 Clays and clay minerals of hydrothermal origin in Hawaii Proc. Int. Clay Conf, Oxford, 1978 New York Elsevier 369–374.Google Scholar
Farlow, N. H., Oberbeck, V. R., Snetsinger, K., Ferry, G. V., Polkowski, G. and Hayes, D. M., 1981 Size distributions and mineralogy of ash particles in the stratosphere from eruptions of Mount St. Helens Science 211 832–834.CrossRefGoogle ScholarPubMed
Fowler, C. S., 1935 The origin of the sulphur deposits of Mount Adams .Google Scholar
Frank, D. (1982) Origin, distribution, and rapid removal of hydrothermally formed clay at Mount Baker, Washington: U.S. Geol. Surv. Prof. Pap. 1022E.Google Scholar
Frank, D., Post, A. and Friedman, J. D., 1975 Recurrent geothermally induced debris avalanches on Boulder Glacier, Mount Baker, Washington U.S. Geol. Surv. J. Res. 3 77–87.Google Scholar
Friedman, J. D. and Frank, D. (1977) Heat discharge from Mount St. Helens, Washington: U.S. Geol. Surv. Open File Rept. 77–541, 29 pp.Google Scholar
Fruchter, J. S., Robertson, D. E., Evans, J. C., Olsen, K. B., Lepel, E. A., Laul, J. C., Abel, K. H., Sanders, R. W., Jackson, P. O., Wogman, N. S., Perkins, R. W., VanTuyl, H. H., Beauchamp, R. H., Shade, J. W., Daniel, J. L., Erikson, R. L., Sehmel, G. A., Lee, R. N., Robinson, A. V., Moss, O. R., Briant, J. K. and Cannon, W. C., 1980 Mount St. Helens ash from the 18 May 1980 eruption— Chemical, physical, mineralogical and biological properties Science 209 1116–1125.CrossRefGoogle ScholarPubMed
Glicken, H., Janda, R. and Voight, B., 1980 Catastrophic landslide/debris avalanche of May 18, 1980, Mount St. Helens Volcano EOS 61 1135.Google Scholar
Hoblitt, R. P., Crandell, D. R. and Mullineaux, D. R., 1980 Mount St. Helens eruptive behavior during the past 1,500 yr. Geology 8 555–559.2.0.CO;2>CrossRefGoogle Scholar
Iiyama, J. T. and Roy, R., 1963 Unusually stable saponite in the System Na2O-MgO-Al203-SiO2 Clay Miner. Bull. 5 161–171.CrossRefGoogle Scholar
Jackson, M. L. and Swineford, A., 1963 Interlayering of expansible layer silicates in soils by chemical weathering Clays and Clay Minerals, Proc. 11th Natl. Conf., Ottawa, Ontario, 1962 New York Pergamon Press 29–46.Google Scholar
Jackson, M. L., 1974 Soil Chemical Analysis—Advanced Course 2nd ed..Google Scholar
Jones, J. B. and Segnit, E. R., 1972 Genesis of cristobalite and tridymite at low temperatures J. Geol. Soc. Aust. 18 419–422.CrossRefGoogle Scholar
Keith, T. E. C., Casadevall, T. J. and Johnston, D. A., 1981 Fumaroles at Mount St. Helens: Occurrence and mineralogy and chemistry of incrustations: in The 1980 Eruptions of Mount St. Helens, Washington U.S. Geol. Surv. Prof. Pap. 1250 239–250.Google Scholar
Keith, T. E. C. and Muffler, L. J. P., 1978 Minerals produced during cooling and hydrothermal alteration of ash flow tuff from Yellowstone drill hole Y-t J. Volc. Geoth. Res. 3 373–402.CrossRefGoogle Scholar
Keller, G. V., Grose, L. T., Murray, J. C. and Skokan, C. E., 1979 Results of an experimental drill hole at the summit of Kilauea Volcano, Hawaii J. Volc. Geoth. Res. 5 345–385.CrossRefGoogle Scholar
Korosec, M. A., Rigby, J. G., and Stoffel, K. L. (1980) The 1980 eruption of Mount St. Helens, Washington—Part I, March 20-May 19, 1980: Wash. Div. Geol. Earth Resources Inform. Circ. 71, 27 pp.Google Scholar
Kristmannsdottir, H., Mortland, M. M. and Farmer, V. C., 1979 Alteration of basaltic rocks by hydrothermal activity at 100–300°C Proc. Int. Clay Conf., Oxford, 1978 New York Elsevier 369–374.Google Scholar
Lipman, P. W., Moore, J. G. and Swanson, D. A., 1980 Buiging in the North flank of Mount St. Helens volcano before the 5/18 eruption: geodetic data EOS 61 1135.Google Scholar
Lofgren, G., 1971 Experimentally produced devitrification textures in natural rhyolitic glass Geol. Soc. Amer. Bull. 82 111–124.CrossRefGoogle Scholar
Majors, H. M., 1980 Mount St. Helens series Northwest Discovery 1 68–108.Google Scholar
Melson, W. C., Hopson, C. A. and Kienle, O. F., 1980 Petrology of tephra from the 1980 eruption of Mount St. Helens Geol. Soc. Amer. Abs. Prog. 12 482.Google Scholar
Mullineaux, D. R. and Crandell, D. R., 1962 Recent lahars from Mount St. Helens, Washington Geol. Soc. Amer. Bull. 73 855–870.CrossRefGoogle Scholar
Mullineaux, D. R., Hyde, J. H. and Rubin, M., 1975 Wide-spread late glacial and post glacial tephra deposits from Mount St. Helens volcano, Washington U.S. Geol. Surv. J. Res. 3 329–335.Google Scholar
Phillips, K. N., 1941 Fumaroles of Mount St. Helens and Mount Adams Mazama 23 37–42.Google Scholar
Rice, C. J., 1981 Satellite observations of the Mt. St. Helens eruption of 18 May 1980 Space Sciences Lab. Rept. Los Angeles, California The Aerospace Corp..Google Scholar
Rose, W I Jr and Hoffman, M. F., 1980 Distal ashes of the May 18, 1980 eruption of Mt. St. Helens EOS 61 1137.Google Scholar
Sarna-Wojcicki, A. M., Waitt, R. B. Jr., 1980 Areal distribution, thickness, and composition of volcanic ash erupted from Mount St. Helens on May 18, 1980 Geol. Soc. Amer. Abs. Prog. 12 515.Google Scholar
Schoen, R., White, D. E. and Hemley, J. J., 1974 Argillization by descending acid at Steamboat Springs, Nevada Clays & Clay Minerals 22 1–22.CrossRefGoogle Scholar
Seyfried, W. E. Jr. and Bischoff, J. L., 1979 Low temperature basalt alteration by seawater: an experimental study at 70°C and 150°C Geochim. Cosmochim. Acta 43 1937–1947.CrossRefGoogle Scholar
Seyfried, W. E. Jr. and Bischoff, J. L., 1981 Experimental seawater-basalt interaction at 300°C, 500 bars, chemical exchange, secondary mineral formation and implications for the transport of heavy metals Geochim. Cosmochim. Acta 45 135–147.CrossRefGoogle Scholar
U.S. Geological Survey (1980) Preliminary aerial photographie interpretive map showing features related to the May 18, 1980 eruption of Mount St. Helens, Washington: U.S. Geol. Surv. Map MF–1254.Google Scholar
Verhoogen, J., 1937 Mount St. Helens, arecent Cascade volcano Calif. Univ. Dept. Geol. Sci. Bull. 24 263–302.Google Scholar
Yoder, H. S. Jr. and Tilley, C. E., 1962 Origin of basait magmas: An expeimental study of natural and synthetic rock systems J. Petrol. 3 342–532.CrossRefGoogle Scholar