Peculiarities of clay minerals formation in the Pleistocene sediments under specific tectonomagmatic and hydrothermal conditions of the Central Hill (Escanaba Trough, Gorda Ridge, Pacific Ocean). Communication 1. Hole ODP 1038B

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Using a complex of analytical methods, clay minerals were studied in Pleistocene sediments from Hole ODP 1038B, 120.50 m deep, drilled on the northwestern edge of the Central Hill, located in the Escanaba Trough (Gorda Ridge) near a hydrothermal source with a temperature of 108°C, as well as in Pleistocene background terrigenous sediments from reference Hole ODP 1037B, drilled in the Escanaba Trough, 5 km south of Central Hill. The association of terrigenous clay minerals in sediments from Hole 1037B consists of mixed-layer smectite-illites, smectite, chlorite, illite, and kaolinite. In sediments from Hole 1038B in the interval from the bottom surface to a depth of 5–7 m, clay minerals are terrigenous. In the rest of the sedimentary section, clay minerals are represented by newly formed biotite, chlorite, and dioctahedral smectite. Their formation occurred under the conditions that arose during the intrusion of basaltic melt into the Escanaba trough with the formation of a laccolith and the subsequent rapid cooling of its flank; the intrusion was accompanied by the ascent of high-temperature hydrothermal fluid in the central discharge channel, interacting with the adjacent sediments. As a result, at the high-temperature stage of this interaction, finely dispersed biotite was formed in the sediments due to the original terrigenous clay minerals, K-feldspar and amphiboles. Then, at the rapid cooling of the hydrothermal fluid to a temperature presumably 270–330°C, partial replacement of biotite by chlorite. With further rapid cooling of the hydrothermal fluid to a temperature of 200°C and below and its mixing with sea water seeping into the sediments of the Central Hill, smectite was formed.

Full Text

Restricted Access

About the authors

V. B. Kurnosov

Geological Institute, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: vic-kurnosov@rambler.ru
Russian Federation, 119017, Moscow, Pyzhevsky lane, 7, bld. 1

B. A. Sakharov

Geological Institute, Russian Academy of Sciences

Email: sakharovba@gmail.com
Russian Federation, 119017, Moscow, Pyzhevsky lane, 7, bld. 1

Yu. I. Konovalov

Geological Institute, Russian Academy of Sciences

Email: vic-kurnosov@rambler.ru
Russian Federation, 119017, Moscow, Pyzhevsky lane, 7, bld. 1

A. T. Savichev

Geological Institute, Russian Academy of Sciences

Email: vic-kurnosov@rambler.ru
Russian Federation, 119017, Moscow, Pyzhevsky lane, 7, bld. 1

I. A. Morozov

Institute of Geology of Ore Deposits, Petrography, Mineralogy and Geochemistry, Russian Academy of Sciences

Email: vic-kurnosov@rambler.ru
Russian Federation, 119017, Moscow, Staromonetny lane, 35

D. M. Korshunov

Geological Institute, Russian Academy of Sciences

Email: vic-kurnosov@rambler.ru
Russian Federation, 119017, Moscow, Pyzhevsky lane, 7, bld. 1

References

  1. Богданов Ю.А., Лисицын А.П., Сагалевич А.М., Гурвич Е.Г. Гидротермальный рудогенез океанского дна. М.: Научный мир, 2006. 527 с.
  2. Дриц В.А., Сахаров Б.А. Рентгеноструктурный анализ смешанослойных минералов. М.: Наука, 1976. 256 с.
  3. Дриц В.А., Коссовская А.Г. Глинистые минералы: слюлы, хлориты. М.: Наука, 1991. 176 с.
  4. Сахаров Б.А., Курносов В.Б. Особенности образования глинистых минералов в осадках из центра гидротермальной системы, скважина 858В, хребет Хуан де Фука // Литология и полез. ископаемые. 2022. № 2. С. 181–204.
  5. Сахаров Б.А., Курносов В.Б., Зайцева Т.С., Савичев А.Т., Морозов И.А., Коршунов Д.М. Аутигенный биотит из гидротермально измененных терригенных осадков Центрального Холма (трог Эсканаба, хребет Горда, Тихий океан, скважина ODP 1038В) // Литология и полез. ископаемые. 2024. № 3. С. 301‒316.
  6. Buatier M.D., Karpoff A.M., Boni M. et al. Mineralogical and petrographic records of sediment–fluid interaction in the sedimentary sequence at Middle Valley, Juan de Fuca Ridge, Leg 139 / Eds M.J. Mottl, E.E. Davis, A.T. Fisher, J.F. Slack // Proc. ODP, Sci. Results, 139: College Station, TX (Ocean Drilling Program). 1994. P. 133‒154.
  7. Campbell A.C., German Ch.R., Palmer M.R. et al. Chemistry of hydrothermal fluids from Escanaba Trough, Gorda Ridge / Eds J.L. Morton, R.A. Zierenberg, C.A. Reiss // Geologic, hydrothermal, and Biologic Studies at Escanaba Trough, Offshore Northern California. U.S. Geol. Surv. Bull. 2022. P. 201–222.
  8. Curray J.R., Moore D.G., Aguayo J.E. et al. Init. Repts. DSDP. 64. Pt. 1. Washington: U.S. Govt. Printing Office, 1982. 507 p.
  9. Davis E.E., Mottl M.J., Fisher A.T. et al. Proc. ODP. Init. Repts., 139: College Station, TX (Ocean Drilling Program). 1992. 1026 p.
  10. Davis E.E., Becker K. Thermal and tectonic structure of Escanaba Trough: New heat flow measurements and seismic-reflection profiles / Eds J.L. Morton, R.A. Zierenberg, C.A. Reiss // Geologic, hydrothermal, and Biologic Studies at Escanaba Trough, Offshore Northern California. U.S. Geol. Surv. Bull. 2022. P. 45–64.
  11. Doebelin N., Kleeberg R. Profex. A graphical user interface for the Rietveld refinement program BGMN // J. Appl. Crystallogr. 2015. V. 48. P. 1573–1580.
  12. Drits V.A., Tchoubar C. X-Ray diffraction by disordered lamellar structures. Heldenberg: Springer-Verlag, 1990. 371 p.
  13. Fouquet Y., Zierenberg R.A., Miller D.J. et al. Proc. ODP, Init. Repts., 169: College Station. TX (Ocean Drilling Program). 1998. 592 p.
  14. Goodfellow W.D., Peter J.M. Geochemistry of hydrothermally altered sediment, Middle Valley, northern Juan De Fuca Ridge / Eds M.J. Mottl, E.E. Davis, A.T. Fisher, J.F. Slack // Proc. ODP, Sci. Results, 139: College Station, TX (Ocean Drilling Program). 1994. P. 207–289.
  15. Kurnosov V., Murdmaa I., Rosanova T. et al. Mineralogy of hydrothermally altered sediments and igneous rocks at Site 856–858, Middle Valley, Juan de Fuca Ridge, Leg 139 / Eds M.J. Mottl, E.E. Davis, A.T. Fisher, J.F. Slack // Proc. ODP, Sci. Results, 139: College Station, TX (Ocean Drilling Program). 1994. P. 113–131.
  16. Kurnosov V., Zolotarev B.P., Artamonov A.V. et al. Alteration effects in the upper oceanic crust – data and comments. Moscow: GEOS, 2008. 1054 p. http://www.ginras.ru/files/docs/publications/TechNote_AlterationEffects.pdf
  17. Lackschewitz K.S., Singer A., Botz R. et al. Mineralogy and geochemistry of clay minerals near a hydrothermal site in the Escanaba Trough, Gorda Ridge, Northeast Pacific Ocean / Eds R.A. Zierenberg, Y. Fouquet, D.J. Miller, W.R. Normark // Proc. ODP, Sci. Results, 169: College Station. TX (Ocean Drilling Program). 2000. P. 1–24.
  18. Moore D.M., Reynolds R.C.J. X-ray Diffraction and the Identification and Analysis of Clay Minerals / 2nd ed. Oxford, UK: Oxford University Press, 1999.
  19. Morton J.L., Fox Ch.G. Structural setting and interaction of volcanism and sedimentation at Escanaba Trough: Geophysical Results / Eds J.L. Morton, R.A. Zierenberg, C.A. Reiss // Geologic, hydrothermal, and Biologic Studies at Escanaba Trough, Offshore Northern California. U.S. Geol. Surv. Bull. 2022. P. 21–43.
  20. Normark W.R., Gutmacher Ch.E., Zierenberg R.A., Wong F.L., Rosenbauer R.J. Sediment fill of Escanaba Trough / Eds J.L. Morton, R.A. Zierenberg, C.A. Reiss // Geologic, hydrothermal, and Biologic Studies at Escanaba Trough, Offshore Northern California. U.S. Geol. Surv. Bull. 2022. P. 91– 129.
  21. Post J.E., Bish D.L. Rietveld refinement of crystal structures using powder X-ray diffraction data // Rev. Mineral. 1989. V. 20. P. 277–308. [CrossRef]
  22. Ross S.L., Zierenberg R.A. Volcanic geomorphology of SESCA and NESCA sites, Escanaba Trough / Eds J.L. Morton, R.A. Zierenberg, C.A. Reiss // Geologic, hydrothermal, and Biologic Studies at Escanaba Trough, Offshore Northern California. U.S. Geol. Surv. Bull. 2022. P. 143–152.
  23. Sakharov B.A., Lanson B. X-ray identification of mixed-layer structures. Modeling of diffraction effects. Chapter 2.3. Handbook of Clay Science. Part B. Techniques and Applications / Eds F. Bergaya, G. Lagaly. Amsterdam, Boston, Heidelberg, London N.Y., Oxford: Elsevier, 2013. P. 51–135.
  24. Wojdyr M. Fityk: a general-purpose peak fitting program // J. Appl. Cryst. 2010. V. 43. P. 1126–1128.
  25. Zierenberg R.A., Shanks W.C. III, Koski R.A., Morton J.L. III. Genesis of massive sulfide deposits on a sediment-covered spreading center, Escanaba trough, 41N, Gorda Ridge // Econ. Geol. 1993. V. 88. P. 2069–2098.
  26. Zierenberg R.A., Shanks W.C. III. Sediment alteration associated with massive sulfide formation in Escanaba Trough, Gorda Ridge; the importance of sea-water mixing and magnesium metasomatism / Eds J.L. Morton, R.A. Zierenberg, C.A. Reiss // Geologic, hydrothermal, and Biologic Studies at Escanaba Trough, Offshore Northern California. U.S. Geol. Surv. Bull. 2022. P. 250–278.
  27. Zierenberg R.A., Morton J.L., Koski R.A., Ross S.L. Geologic Setting of Massive Sulfide Mineralization in Escanaba Trough / Eds J.L. Morton, R.A. Zierenberg, C.A. Reiss // Geologic, Hydrothermal, and Biologic Studies at Escanaba Trough, Offshore Northern California. U.S. Geol. Surv. Bull. 2022. P. 171–197.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Tectonic scheme of the northeastern Pacific Ocean [Davis et al., 1992] (a), indicating the location of the Central Hill and wells 1037, 1038 in the Escanaba Trough of the Gorda Ridge [Fouquet et al., 1998] (b), as well as the position of deep-sea wells relative to hydrothermal vents on the Central Hill [Fouquet et al., 1998] (c).

Download (95KB)
3. Fig. 2. Well 1038B column and sampling.

Download (65KB)
4. Fig. 3. Micrographs (SEM) of terrigenous siltstone (sample 2271, borehole 1037B). a – fresh chip of the sample, b – fraction <0.001 mm (oriented preparation), numbers – spectra numbers.

Download (137KB)
5. Fig. 4. Biotite replaced by chlorite along cleavage planes in silty sandstone from well 1038B, sample 3083 (petrographic thin section, parallel nicols).

Download (30KB)
6. Fig. 5. Micrograph (SEM) of a fresh chip of hydrothermally altered sediments (sample 3081, borehole 1038B), arrows indicate well-cut, smooth-edged particles of newly formed biotite, numbers are spectra numbers.

Download (43KB)
7. Fig. 6. Micrograph (SEM) of particles of newly formed biotite in an oriented preparation of fraction <0.001 mm (sample 3081, well 1038B).

Download (30KB)

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».