Flint Clay by Hydrothermal Alteration of Sedimentary Rock in Mexico

Abstract

This paper documents the first report of flint clay in Mexico, located at Estola, Guerrero, 199 km south of Mexico City, on Mexico Highway 95. It is the first report (known to the writers) of flint clay formed by hydrothermal alteration. It describes the in-situ alteration of a calcareous, silty shale to flint clay (well-ordered kaolinite).

The changes during alteration are mineralogical, chemical, and structural. Calcite, comprising about one-third of the shale, quartz and probably some feldspar comprising a scant third, and a mixture of greenish-yellow (limonitic) clay minerals are dissolved or altered ultimately to white kaolinite (monomineralic). Calcium carbonate, free and combined silica, and iron compounds are dissolved, while simultaneously the alumina is relatively enriched. The fissility, inequigraularity, and cementitous fabric of shale are changed to the massively homogeneous, finegrained, interlocking fabric that is typical of flint clay.

The sequence of changes, which overlap, are; (1) dissolution of carbonate minerals, (2) mobility of iron, replacement of quartz and feldspar by kaolinite; and (3) intensive “digestion” of rock substance to homogeneous, essentially monomineralic, kaolinite flint clay. Alunite, and secondary vein-calcite or gypsum may accompany the flint clay.

This occurrence lends support to the concent that flint clay is formed from presumably only sedimentary parent rock.

Résumé

Cet article décrit pour la première fois la mise en évidence de “flint-clay” au Mexique, à Estola, Guerrero, à 199 km au sud de Mexico, sur le Mexico Highway 95. A la connaissance des auteurs, c’est la première fois qu’on rapporte l’existence de “flint-clay” formée par altération hydrothermale. L’article décrit l’altération in situ d’un calcschiste en “flint-clay” (kaolinite bien ordonnée).

Les changements qui accompagnent l’altération sont d’ordre minéralogique, chimique et structural. La calcite, constituant un tiers du schiste, le quartz et probablement du feldspath en constituant un peu moins d’un tiers, et un mélange de minéraux argileux de couleur verdâtre àjaune (présence de limonite) sont dissous ou altérés finalement en une kaolinite blanche monominéral. Du carbonate de calcium, de la silice libre et combinée et des composés du fer sont dissous, tandis que simultanément l’alumine augmente relativement. La schistosité, l’hétérogénéité granulométrique et la texture de ciment du schiste sont transformées en une texture massivement homogène, à grains fins avec interpénétration, qui est caractéristique du “flint-clay”.

La séquence des transformations qui se chevauchent est la suivante; (1) dissolution des carbonates, (2) mobilisation du fer et remplacement du quartz et du feldspath par la kaolinite, (3) “digestion” intensive de la substance rocheuse en “flint-clay” kaolinitique homogène à caractère monominéral. De l’alunite et des veines de calcite secondaire ou du gypse peuvent accompagner le “flint-clay”.

Le fait de rencontrer cette formation tend à confirmer le concept selon lequel le “flint-clay” est probablement formé à partir seulement d’une roche-mère sédimentaire.

Kurzreferat

In diesem Artikel wird erstmals über Schieferton in Mexiko berichtet, der in Estola, Guerrero, 199 km südlich von Mexico City am Mexico Highway 95 festgestellt wurde. Es ist der erste Bericht (soweit den Autoren bekannt ist) über die Bildung von Schieferton durch hydrothermische Veränderung. Es wird die Veränderung an Ort und Stelle eines kalkigen Schlammschiefers zu Schieferton (wohlgeordneten Kaolinit) beschrieben.

Die Vorgänge während der Veränderung sind mineralogischer, chemischer und struktureller Art. Calcit, der etwa ein Drittel des Schiefers darstellt, Quarz und vermutlich etwas Feldspat, ein knappes Drittel ausmachend, sowie eine Mischung von grünlich-gelben (limonitischen) Tonmineralen werden aufgelöst und schliesslich in weissen Kaolinit (monomineralisch) verändert. Calciumcarbonat, freie und gebundene Kieselsäure, sowie Eisenverbindungen, werden aufgelöst, während gleichzeitig die Tonerde verhältnismässig angereichert wird; Die Spaltbarkeit, Ungleichkömigkeit und das zementartige Gefüge des Schiefers verwandeln sich in das massiv homogene, feinkörnige, ineinandergreifende Gefüge, das für Schiefer charakteristisch ist.

Die Folge der sich teilweise überschneidenden Veränderungsstufen ist: (1) Auflösung des Carbonatminerals, (2) Beweglichkeit des Eisens, Ersatz von Quarz und Feldspat durch Kaolinit; und (3) intensive “Digestion” von Gesteinsubstanz zu homogenen, im wesentlichen monomineralischen, kaolinitischen Schieferton. Der Schieferton kann von Alunit und sekundärem Gang-Calcit oder Gips begleitet sein.

Dieses Vorkommen bekräftigt die Theorie, dass Schieferton aus vermutlich nur sedimentärem Muttergestein gebildet wird.

Резюме

Статья представляет собой первый отчет о флинтклее Мексики (Эстола, Гуэрреро, 199 км южнее Мексико-сити по шоссе 95). Это первое (насколько известно авторам) описание флинтклея, образовавшегося при гидротермальном изменении. В статье описывается изменение in-situ известковых илистых сланцев с образованием флинтклея (хорошо упорядоченного каолинита). Изменения носят минералогический, химический и структурный характер. Кальцит (около одной трети вещества сланцев), кварц, вероятно, некоторое количество полевого шпата (менее одной трети вещества сланцев), смесь зеленоватожелтых (лимонитовых) глинистых минералов растворяются или полностью изменяются до образования белого каолинита (мономинеральные агрегаты). Карбонат кальция, свободный и связанный кремнезем, соединения железа полностью разлагаются; одновременно происходит относительное обогащение глиноземом. Сланцеватость, разнозернистость и цементационная структура сланцев изменяются до образования массивных гомогенных, тонкозернистых и переслаивающихся текстур, типичных для флинтклея.

Последовательность изменений, частично перекрывающих друг друга; (1) распад карбонатных минералов; (2) миграция железа, замещение кварца и полевого шпата каолинитом; (3) интенсивное «переваривание» материала породы до гомогенного, существенно мономинерального, каолинитового флинтклея. Флинтклей могут сопровождать алунит и вторичный жильный кальцит или гипс.

Наблюдения авторов служат доказательством образования флинтклея, по-видимому, только за счет осадочной исходной породы.