Argillization by Descending Acid at Steamboat Springs, Nevada

Abstract

Steamboat Springs, Nevada, an area of present-day hot springs, clearly illustrates the genetic dependence of some kaolin deposits on hot-spring activity. Andesite, granodiorite and arkosic sediments are locally altered at the land surface to siliceous residues consisting of primary quartz and anatase, plus opal from primary silicates. These siliceous residues commonly exhibit the textural and structural features of their unaltered equivalents. Beneath the siliceous residues, kaolin and alunite replace primary silicates and fill open spaces, forming a blanketlike deposit. Beneath the kaolin-alunite zone, montmorillonite, commonly accompanied by pyrite, replaces the primary silicates. On the ground surface, the same alteration mineral zones can be traced outward from the siliceous residue; however, hematite rather than pyrite accompanies montmorillonite.

Chemical analysis indicates that sulfuric acid is the active altering agent. The acid forms from hydrogen sulfide that exsolves from deep thermal water, rises above the water table and is oxidized by sulfur-oxidizing bacteria living near the ground surface. This acid dissolves in precipitation or condensed water vapor and percolates downward destroying most of the primary minerals producing a siliceous residue. Coincidence of the water table with the downward transition from siliceous residue to kaolin-alunite signifies decreasing hydrogen metasomatism because of dilution of descending acid by ground water.

In hot-spring areas, beds of siliceous sinter deposited at the surface by hypogene thermal water look, superficially, like areas of surficial acid alteration. Features diagnostic of a surficial alteration are the relict rock structures of a siliceous residue and a kaolin-alunite zone immediately beneath.

Résumé

Steamboat Springs, Nevada, localité où l’on trouve des sources thermales en activité, illustre clairement la dépendance génétique de certains dépôts de kaolin vis-à-vis de l’activité thermale. L’andésite, la granodiorite et les sédiments arkosiques sont altérés localement à la surface du paysage en résidus siliceux consistant en du quartz et de l’anatase primaire, plus de l’opale provenant des silicates primaires. Les résidus siliceux ont en général les caractéristiques texturales et structurales de leurs équivalents non altérés. Sous les résidus siliceux, le kaolin et l’alunite remplacent les silicates primaires et remplissent les espaces vides en formant comme un dépôt de recouvrement. Sous la zone à kaolin-alunite, la montmorillonite communément accompagnée de pyrite, remplace les silicates primaires. A la surface, les mêmes zones d’altération du minéral peuvent être délimitées en partant du résidu siliceux; toutefois c’est l’hématite plutôt que la pyrite qui accompagne la montmorillonite.

L’analyse chimique indique que l’acide sulfurique est l’agent actif dans l’altération. L’acide se forme à partir de l’hydrogène sulfuré qui se dégage de l’eau thermale profonde, puis qui passe au-dessus de la nappe et qui est oxydé par les bactéries thio oxydantes qui vivent près de la surface du sol. L’acide se dissout dans l’eau de pluie ou dans la vapeur d’eau condensée et percole vers le bas en détruisant la plus grande partie des minéraux primaires ce qui produit le résidu siliceux. La coïncidence de la nappe avec la transition inférieure entre le résidu siliceux et la mélange kaolin-alunite signifie que le métasomatisme par l’hydrogène diminue à cause de la dilution de l’acide qui percole par l’eau du sol.

Dans les zones de sources thermales, les lits de travertin siliceux déposé à la surface par l’eau thermale de profondeur, ressemblent, superficiellement, à des zones d’altération acide de surface. Les caractéristiques diagnostiques d’une telle altération sont les structures de la roche restante, constituées par un résidu siliceux et une zone à kaolin et alunite en mélange située immédiatement dessous.

Kurzreferat

Steamboat Springs, Nevada, ein Gebiet mit noch heute tätigen heißen Quellen, ist ein deutliches Beispiel für die genetische Abhängigkeit einiger Kaolin-Lagerstätten von der Aktivität heißer Quellen. Andesite, Granodiorite und arkosische Sedimente sind lokal an der Erdoberfläche zu kieseligen Rückständen umgewandelt worden, die aus primären Quarzen und Anatas sowie aus Opal von primären Silicaten bestehen. Diese kieseligen Rückstande weisen gewöhnlich in Textur und Struktur Merkmale ihrer unveränderten Äquivalente auf. Unterhalb der kieseligen Rückstände ersetzen Kaolin und Alunite die primären Silicate, füllen offene Hohlräume aus und bilden eine deckenartige Ablagerung. Unter der Kaolin-Alunit-Zone ersetzt Montmorillonit, gewöhnlich mit Pyrit vergesellschaftet, die primären Silicate. An der Bodenoberfläche kann von dem kieseligen Rückstand aus die gleiche Veränderung der Mineralzonen verfolgt werden. Jedoch ist Montmorillonit hier eher mit Hämatit als mit Pyrit vergesellschaftet.

Die chemische Analyse zeigt, daß Schwefelsäure die aktive umwandelnde Komponente ist. Die Säure bildet sich aus Schwefelwaserstoff, der sich aus tiefem Thermalwasser löst, über die Grundwasseroberfläche aufsteigt und durch schwefeloxidierende Bakterien, die nahe der Bodenoberfläche leben, oxidiert wird. Diese Säure löst sich in Niederschlägen oder kondensiertem Wasserdampf und perkoliert abwärts, wobei die meisten primären Silicate zerstört werden und einen kieseligen Rückstand bilden.

Das Zusammenfallen der Grundwasseroberfläche mit dem unteren Übergang von kieseligen Rückständen zu Kaolin-Alunit kennzeichnet die infolge der Verdünnung der abfließenden Säure durch Grundwasser abnehmende Wasserstoff-Metasomatose.

In Gebieten mit heißen Quellen sehen Betten von kieseligem Sinter, die an der Oberfläche durch oberirdisches Thermalwasser abgelagert worden sind, auf den ersten Blick wie Gebiete einer sauren Umwandlung an der Oberfläche aus. Diagnostische Merkmale für eine oberflächliche Umwandlung sind die reliktischen Gesteinsstrukturen der kieseligen Rückstände und die unmittelbar darunter gelegenen Kaolin-Alunit-Zonen.

Резюме

Резюме — Стимбот источники, район современных горячих источников, ясно иллюстрируют генетическую зависимость некоторых залежей каолина от деятельности. горячих источников. Осадки андезина, гранодиорита и аркозита на поверхности земли изменяются в кремнистые отложения, состоящих из первичного кварца и анатаза, плюс опал из первичного кремния. Эти кремнистые отложения обычно выявляют текстурные и структурные свойства своих неизмененных эквивалентов. Под кремниевыми отложениями, каолин и алунит замещают первичный кремний и заполняют пустые места, образуя одеялообразное отложение. Под зоной каолина-алунита, монтмориллонит, обычно сопровождаемый пиритом, заменяет первич- ный кремний. На поверхности земли наружу от кремнистых отложений заметны те же самые изменения минеральных зон; однако, монтмориллонит сопровождается не пиритом агематитом.

Химический анализ указывает, что серная кислота является активным фактором измене-ния. Кислота образуется из сероводорода, который выходит из глубокой термоводы, подни-мается над водной поверхностью и окисляется бактериями окисляющими серу, живущими вблизи поверхности земли. Эта кислота растворяется при осаждении или в конденсированных парах воды и просачивается вниз уничтожая почти все первичные минералы, образуя крем-нистые отложения. Совпадение уровня грунтовых вод с переходом вниз из кремнистого отложения в каолин-алунит означает уменьшающийся метасоматизм водорода вследсDвие разбавления опускающейся кислоты почвенной водой.

В районах горячих источников, пласты кремнистого туфа, отложенные на поверхностигипогенной горячей водой, выглядят, поверхностно, как площади измененные кислотой.Диагностическими чертами поверхностного изменения являются: структура кремнистыхотложений в виде реликтовых скал и непосредственно под ними зона каолинита-алунита.