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Mineralogical and Geochemical Study of Clay Mineral Transformations in The Sedimentary Triassic Jura Basin (France)

Published online by Cambridge University Press:  01 July 2024

Jacques Lucas  and
Gürol Ataman
Jacques Lucas
Affiliation:
Centre de Sédimentologie et de Géochimie de la Surface, Strasbourg, France
Gürol Ataman*
Affiliation:
Centre de Sédimentologie et de Géochimie de la Surface, Strasbourg, France
*
*Present address: Hacettepe Universitesi, Kimya Bölümü, Ankara, Turkey.
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Abstract

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A detailed study of sediments from the Triassic of the French Jura shows that clay minerals vary continuously with the facies. Near the coasts of the Jura Sea, sediments consisted of sandy, continental detritus and the minerals are poorly crystallized. At the center of the basin, in what was a cation-rich chemical environment, they are well crystallized. A progressive mineralogical variation can be observed from degraded illite to well-crystallized chlorites passing through the intermediate stages of more-or-less regular mixed-layer structures. This variation is due to a true crystalline transformation.

Similarly, chemical variations in clay minerals and whole-rock samples are related to the paleogeography of the basin. The distribution of major and trace elements is a function of distance from the Jura Sea coastline and also a function of the mineralogical composition of the fine fraction. The most obvious relationships are: (1) An increase in the concentration of MgO and the percentage of ignition-loss water from the coast toward the deep sea; (2) A decrease in the concentration of SiO2, Al2O3, and TiO2 as well as that of trace elements such as vanadium, gallium, and cobalt from the coastal regions to the center of the basin; (3) A lack of statistically significant variations in the concentration of Fe2O3, Mn3O4, B, and Ni throughout the basin.

The authors conclude that: ( 1 ) Transformations (aggradations) observed by means of X-ray diffraction methods are in agreement with the chemical analyses; (2) Transformations are contemporaneous with the sedimentation; they are not diagenetic; (3) Clay minerals play an important role in the geochemical balance of sedimentary basins.

Résumé

Résumé

Une étude détaillée de dépôts du triassique dans le Jura montre que les minéraux argileux varient de manière continue avec le facies. Près des côtes de la Mer du Jura, les dépôts se composaient de détritus continentaux sablonneux et de minéraux peu cristallisés. Au centre du bassin, dans un milieu chimique qui était riche en cations, ils sont bien cristallisés. On peut noter une variation minéralogique progressive qui s’étend de l’illite dégradée à des chlorites fortement cristallisées, en passant par des stades intermédiaires de structures à couches mélangées plus ou moins regulières. Cette variation résulte d’une véritable transformation cristalline.

De même, les variations chimiques des minéraux argileux et des échantillons de rocs entiers se rapportent à la paléographie du bassin. La distribution d’éléments majeurs et d’éléments de trace est fonction de la distance de la côte de la Mer du Jura et aussi de la composition minéralogique du pourcentage en éléments fins. Les rapports les plus évidents sont les suivants: (1) Augmentation de la concentration en MgO et du pourcentage d’eau perdue au feu à mesure que l’on s’éloigne de la côte; (2) Diminution de la concentration en SiO2, Al2O3, et TiO2 ainsi qu’en éléments de trace tels que le vanadium, le gallium et le cobalt à mesure que l’on s’approche du centre du bassin; (3) Pas de variations statistiquement vérifiables dans les concentrations en Fe2O3, Mn3O4, B, et Ni, dans tout le bassin.

Les auteurs arrivent aux conclusions suivantes: (1) Les transformations (remplissages par déposition) observées grâce à des méthodes de diffraction de rayons X concordent avec les analyses chimiques:(2) Les transformations ont lieu à la même époque que la sédimentation : elles ne sont pas diagénétiques:(3) Les minéraux argileux jouent un rôle important dans l'équilibre géochimique des bassins sédimentaires.

Kurzreferat

Kurzreferat

Eine ausführliche Untersuchung von Sedimenten aus der Trias der französischen Jura zeigte, dass sich die Tonminerale fortlaufend mit der Fazies verändern. In der Nähe der Küste der Jurasee bestehen die Sedimente aus sandigem, kontinentalem Detritus und die Minerale sind mangelhaft kristallisiert. In der Mitte des Beckens, wo ein kationenreiches chemisches Milieu vorhanden war, sind sie gut kristallisiert. Eine fortlaufende mineralogische Veränderung kann beobachtet werden, ausgehend vom erodierten Illit bis zu wohl ausgebildeten Chloriten über die Zwischenstufen von mehr oder weniger regelmässigen Mischformationen. Diese Veränderung beruht auf einer echten kristallinen Umwandlung.

Gleichermassen stehen die chemischen Veränderungen in Tonmineralen und Vollgesteinproben in Beziehung mit der Paläogeographie des Beckens. Die Verteilung der Haupt- und Spurenelemente ist eine Funktion des Abstandes von der Küstenlinie der Jurasee und ebenfalls eine Funktion der mineralogischen Zuammensetzung der Feinfraktion. Die offensichtlichsten Beziehungen sind: (1) Eine Zunahme der Konzentration von MgO und des Prozentanteils von Glühverlust Wasser von der Küste gegen die Seetiefe hin; (2) Eine Abnahme der Konzentration von SiO2, Al2O3 und TiO2, sowie der Spurenelemente wie Vanadium, Gallium und Cobalt in der Richtung von den Küstengegenden zur Mitte des Beckens; (3) Eine Abwesenheit statistisch geltender Änderungen in den Konzentrationen von Fe2O3. Mn3O4, B und Ni im Bereiche des Beckens.

Die Autoren folgern, dass: (1) Umwandlungen (Aufschüttungen), die durch Röntgenbeugungs-methoden beobachtet wurden, mit der chemischen Analyse übereinstimmen; (2) Umwandlungen mit der Sedimentation zeitlich zusammenfallen; sie sind nicht diagenetisch; (3) Tonminerale eine wichtige Rolle im geochemischen Gleichgewicht sedimentärer Becken spielen.

Резюме

Резюме

Подробное исследование отложений триасской системы французской Юры показывает, что глинистые материалы постоянно меняются с фациями. Вблизи побережья Юрского моря отложения состояли из песчаных континентальных наносов, а минералы слабо кристаллизованы. В центре бассейна, там где существовала окружающая среда с крупным наличием катионов, они хорошо кристаллизованы. Наблюдалось постепенное минералогическое изменение, начиная с деградированного иллита и кончая хорошо кристаллизованными хлоритами, проходя через промежуточные стадии более или менее регулярных структур смешанного слоя. Изменение это является следствием настоящего кристаллического превращения.

Сходным образом, химические изменения глинистых минералов и породных образцов связаны с палеогеографией бассейна. Распределение крупных или малых элементов является функцией расстояния от береговой линии Юрского моря, а также функцией минералогического состава мелкой фракции. Наиболее очевидные соотношения нижеследующие: (1) Повышение концентрации MgO и процент воды с потерями от прокаливания, от берега по направлению больших глубин моря; (2) понижение концентрации SiO2, Al2O3 и TiO2, а также рассеянных элементов, как ванадий, галлий и кобальт из береговых районов к центру бассейна; (3) отсутствие статистически значительных изменений в концентрации Ре2O3, Mn3O4, В и Ni по всему бассейну.

Авторы пришли к заключению: (1) что превращения (береговые отложения), наблюдаемые пользуясь методами дифракции рентгеновских лучей, соответствуют химическим анализам; (2) что превращения происходят одновременно с осадкообразованием и не являются диагенетическими; (3) что глинистые минералы играют важную роль в геохимическом равновесии осадочных бассейнов.

Type
Research Article
Information
Clays and Clay Minerals , Volume 16 , Issue 5 , October 1968 , pp. 365 - 372
Copyright
Copyright © 1968, The Clay Minerals Society

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