Flint Clay and a Flint-Clay Facies

Abstract

Flint clay is denned as a sedimentary, microcrystalline to crystalline clay (rock) composed dominantly of kaolin, which breaks with a pronounced conchoidal fracture and resists slaking in water. Additional ceramic (refractory) properties are implied, but not expressed, in the definition. Flint clay first given recognition in the U.S.A., has been observed on all continents; it will probably be found to be more abundant than its occurrences reported to date. It occurs in rocks mainly Carboniferous or Cretaceous in age, and is invariably associated with plant- or coal-bearing measures.

The environment of deposition is commonly lowlying paludal, in basins in either clastic silicate rocks or in karstic carbonates. It is inferred that parent illitic and/or kaolinitic clay colloids were transported into the swamps and there under-went further dialysis, alteration, and eventual crystallization in situ, producing a notably homogeneous kaolinite clay possessing interlocking crystallinity. Some occurrences were further desilicated to high-alumina minerals, particularly to diaspore and boehmite.

Flint clay is interpreted as being an intermediate member of a so-called flint-clay facies which is a claystone sequence ranging from high-alumina minerals (or potentially so) formed on the highest part, structurally and/or topographically, of the depositional area, and grading down-structure and/or lower in elevation through flint clay to iliite-kaolinite plastic clay and thence to marine illitic shale, all being equivalent stratigraphically. The geochemical reactions are depotassification of parent clay by substitution of K⁺ by H⁺, and desilication, especially where high-alumina minerals are formed.

Résumé

L’argile réfractaire se définit comme une argile (roche) sédimentaire, microcristalline à cristalline, composée surtout de kaolin, dont la cassure est fortement conchoïdale et n’absorbe pas l’eau. Les autres propriétés céramiques (réfractaires) sont sous-entendues, mais non exprimées dans la définition. Reconnue pour la première fois aux Etats-Unis, l’argile réfractaire a été découverte dans tous les continents, et on en trouvera probablement en quantité plus abondante que celles observées jusqu’ici. On la rencontre surtout dans les roches carbonifères et crayeuses, et elle s’associe invariablement aux zones plantifères et gisements houillers.

Le dépôt se trouve généralement dans un milieu marécageux à faible niveau, en bassins de roches élastiques de silicate ou de carbonates karstiques. On en conclut que des colloûdes de parenté illitique et/ou d’argile kaolinitique furent transportés dans les marais et y subirent encore une dialyse, une altération et éventuellement une cristallisation in situ, produisant une argile kaolinitique notablement homogène et possédant une cristallinité solide. D’autres dépôts subirent une désilicatisation qui les transorma en minéraux à haute teneur d’alumine, en particulier en diaspore et boehmite.

L’argile réfractaire est considérée comme étant un intermédiaire entre ce quel’on appelle les facies d’argile réfractaire, qui sont une succession d’argiles allant des minéraux à haute teneur d’alumine (ou potentiellement tels) formés sur la partie la plus élevée de la zone de dépôt, du point de vue structurel et/ou topographique, et s’échelonnant des structures basses et/ou plus inférieure en élévation à travers l’argile réfractaire jusqu’à l’argile élastique illite-kaolin et ainsi au shale marin illitique, tous étant équi-valents du point de vue stratographique. Les réactions géochimiques sont la dépotas- sification de l’argile mère par substitution de K⁺ par H⁺, et la désilicatisation, surtout là où sont formés les minéraux à haute teneur en alumine.

Kurzreferat

Schieferton wird definiert als sedimentärer, mikrokristalliner bis kristalliner, vorwiegend aus Kaolin bestehender Ton (Stein), mit ausgesprochenem Muschelbruch und Löschwiderstand gegnüber Wasser. Die Definition deutet ferner, wenn auch nicht ausdrücklich, auf keramische (feuerhemmende) Eigenschaften hin. Der erstamalig in den USA namentlich erwähnte Schieferton wird auf sämtlichen Kontinenten angetroffen; es darf angenommen werden, das er in weit grösseren als den bisher bekannt gewordenen Mengen aufgefunden wird. Er tritt hauptsächlich in Gestein aus dem Karbon und der Kreide auf und ist immer mit pflanzen-oder kohleführenden Lagern verbunden.

Die Umgebung der Lagerstätte ist im allgemeinen tiefliegendes Sumpfland in Becken von entweder klastischen Silikatgesteinen oder karstischen Karbonaten. Es wird vermutet, dass illitische bzw. kaolinitische Tonmutterkolloide in die Sümpfe verbracht wurden und dort Gegenstand weiterer Dialyse, Veränderung und schliesslich Kristallisierung an Ort und Stelle waren, wobei es zur Bildung eines ausgesprochen homogenen, verkettete Kristallinität aufweisenden Kaolinittones kam. Manche der vorkommenden Gebilde wurden weiter zu tonerdereichen Mineralen entsilikatisiert und zwar besonders zu Diaspor und Boehmit.

Schieferton wird als Zwischenglied einer sogennanten Schieferton-Fazies angesehen, die eine Tonsteinfolge darstellt, welche sich von den an tektonisch bzw. topographisch höchster Stelle der Lagerstätte gebildeten (oder bildungs-fähigen) tonerdereichen Mineralen tektonsich oder höhen- mässig über Schieferton bis zu illit-kaolinischem, plastischem Ton und von da zu illitischen Meeresschiefern erstreckt, wobei alle diese Gebilde stratigraphisch gleichwertig sind. Die geochemischen Reaktionen bestehen aus der Entfernung des Kaliums aus dem Mutterton durch Ersatz des K⁺ durch K⁺ und Entsilikatisierung, besonders dort, wo tonerdereiche Minerale gebildet werden.

Резюме

Твердая огнеупорная глина определяется как осадочная микрокристаллическая до кристаллической глина (порода), состоящая главным образом из каолина, который когда ломается дает отчетливо конхоидальный излом и сопротивляется отслаиванию в воде. В определении подразумеваются (но не выражаются) добавочные керамические (огнеупорные) свойства. Твердая огнеупорная глина была впервые признана в США, но уже обнаружена на всех материках и, по всей вероятности, более изобильна, чем в залеганиях известных по настоящее время. Встречается глина эта главным образом в породах углесодержащего или мелового периода и всегда связана с растительными или каменноугольными отложениями.

Окружающая среда отложений обычно низменная, болотистая и находится в бассейнах в обломочных силикатных породах осадочного происхождения или в карстовых карбонатах. Подразумевается, что исходные иллитовые и/или каолинитовые глинистые коллоиды были перенесены в болота и там подверглись дальнейшему диализу, изменению и последующей кристаллизации на месте, что дает заметно гомогенную каолинитную глину, обладающую взаимносоединяющей кристалличностью. Некоторые залегания подверглись дальнейшему удалению силикагов, преобразовываясь в минералы с высоким содержанием глинозема, особенно в диаспор и бёмит.

Твердая огнеупорная глина определяется, как промежуточный член т.наз. фаций твердых огнеупорных глин, являющихся аргиллитовой последовательностью, простирающейся от высокоглиноземных минералов (или потенциально таковых) образуемых в наиболее высокой как структурно) так и (или топографически) части на участке отложений и нисходя по структуре и/или ниже по уровню через огнеупорную глину до иллито-каолинитовой пластичной глины, а затем до морских иллитовых сланцев, причем все они стратиграфически эквивалентные.

Геохимическая реакция это удаление калия из исходной глины замещением Н+ вместо К+, а также удаление силикатов, особенно там, где образуются минералы с высоким содержанием глинозема.