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SOCIETY OF ECONOMIC GEOLOGISTS, INC. SEDIMENTARY AND DIAGENETIC MINERAL DEPOSITS: A BASIN ANALYSIS APPROACH TO EXPLORATION CONTENTS PART I: INTRODUCTION Basin Analysis for the Mineral Industry J.J. Eidel Sedimentary Processes as Ore-Forming Processes E.R. Force PART II: BASIN ANALYSIS AND SEDIMENTARY PROCESSES Rationale for Modern Basin Analysis Applied to Ore Deposits G. deV Klein Basin-Forming Processes G. deV Klein Sedimentary Basin Classification G. deV Klein Basin Sedimentology and Stratigraphy--The Basin Fill G. deV Klein Diagenesis and Fluid Movement--Basin Maturation G. deV Klein Synthesis: Brief Examples of Basin Analysis G. deV Klein Part II: References PART III: MINERAL DEPOSITS AND THE SEDIMENTARY ENVIRONMENT Placer Deposits E.R. Force Iron: Syngenetic Deposition Controlled by the Evolving System Ocean-Atmosphere J.B. Maynard Manganese: Syngenetic Deposits on the Margins of Anoxic Basins E.R. Force and J.B. Maynard Evaporite Basin Analysis P. Sonnenfeld Metalliferous Black Shales: Accumulation of Carbon and Metal Cratonic Basins R.B. Schultzin Shale-Hosted Deposits of Pb, Zn, and Ba: Syngenetic Deposition from J.B. Maynard Exhaled Brines in Deep Marine Basins Uranium: Syngenetic to Diagenetic Deposits in Foreland Basins J.B. Maynard Copper: Product of Dagenesis in Rifted Basins J.B. Maynar Editors E.R. Force, J.J. Eidel, and J.B. Maynard REVIEWS IN ECONOMIC GEOLOGY Volume 5

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SOCIETY OF ECONOMIC GEOLOGISTS, INC.

SEDIMENTARY AND DIAGENETIc MINERAL DEPOSITS: A BASIN ANALYSIS

APPROAcH TO EXPLORATION

CONTENTSPART I: INTRODUCTION

Basin Analysis for the Mineral Industry J.J. Eidel

Sedimentary Processes as Ore-Forming Processes E.R. Force

PART II: BASIN ANALYSIS AND SEDIMENTARY PROCESSESRationale for Modern Basin Analysis Applied to Ore Deposits G. deV Klein

Basin-Forming Processes G. deV Klein

Sedimentary Basin Classification G. deV Klein

Basin Sedimentology and Stratigraphy--The Basin Fill G. deV Klein Diagenesis and Fluid Movement--Basin Maturation G. deV Klein

Synthesis: Brief Examples of Basin Analysis G. deV Klein

Part II: References

PART III: MINERAL DEPOSITS AND THE SEDIMENTARY ENVIRONMENTPlacer Deposits E.R. Force

Iron: Syngenetic Deposition Controlled by the Evolving System Ocean-Atmosphere J.B. Maynard

Manganese: Syngenetic Deposits on the Margins of Anoxic Basins E.R. Force and J.B. Maynard

Evaporite Basin Analysis P. Sonnenfeld

Metalliferous Black Shales: Accumulation of Carbon and Metal Cratonic Basins R.B. Schultz in

Shale-Hosted Deposits of Pb, Zn, and Ba: Syngenetic Deposition from J.B. Maynard Exhaled Brines in Deep Marine Basins

Uranium: Syngenetic to Diagenetic Deposits in Foreland Basins J.B. Maynard

Copper: Product of Dagenesis in Rifted Basins J.B. Maynar

EditorsE.R. Force, J.J. Eidel, and J.B. Maynard

REvIEwS IN EcONOMIc GEOLOGY

volume 5

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Society of Economic Geologists, Inc.

Reviews in Economic Geology, Vol. 5

Sedimentary and Diagenetic Mineral Deposits:A Basin Analysis Approach to Exploration

E.R. Force, J.J. Eidel, and J.B. Maynard, EditorsJ.M. Robertson, Series Editor

Additional copies of this publication can be obtained from

Society of Economic Geologists, Inc.7811 Shaffer ParkwayLittleton, CO 80127

www.segweb.org

ISBN: 978-1-629495-63-7

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The Authors:

1. 1 ames Eidel

Illinois State Geological Survey 615 E. Peabody Drive Champaign, IL 61820

Eric R. Force U. S. Geological Survey

Gould-Simpson Building

University of Arizona

Tucson, AZ 85721

George de V. Klein

Department of Geology University of Illinois

Urbana, IL 61801-2999

ii

1. Barry Maynard

Department of Geology University of Cincinnati

Cincinnati, OH 45221-0013

Richard B. Schultz

Department of Geology University of Cincinnati

Cincinnati, OH 45221-0013

Peter Sonnenfeld

University of Windsor

Windsor, Ontario

Canada N9B 3P4

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FOREWORD

Volume 5 of Reviews in Economic Geology-Sedimentary and Diagenetic Mineral Deposits: A Basin Analysis Approach to Exploration-served as a text for an SEG short course held in Toronto, Ontario, in May, 1991. Unlike its predecessors, Volume 5 actually appeared, in final form, in time for the short course it supported. This precedent-setting occur­rence is due, in part, to a longer-than-usual lead time for the short course, but mainly to the persistence and dedication of the volume editors, Eric Force, Jim Eidel, and Barry Maynard.

It has been a special pleasure to work with Mary Lou Motl of Custom Editorial Productions, Inc., whose timely and

professional assistance with the volume has made the Series Editor's job much more manageable.

Last but by no means least, I acknowledge the continuing support, both moral and economic, of the New Mexico Bureau of Mines and Mineral Resources and its Director, Frank Kottlowski.

James M. Robertson Series Editor Socorro, NM February, 1991

PREFACE

The textbooks on economic geology list many types of mineral deposits, but for most of us the term "ore deposit" conjures up an image of a hydrothermal metal deposit. Economic geologists do about 60 percent of their work on such deposits, as measured by articles in Economic Geology in the last year.

Yet the term "economic geology" implies that the atten­tion and expertise of the field should be partitioned among deposit types by some measure of their economic value. My rough calculations show that sedimentary mineral deposits contribute over a third of total world income from produc­tion of non-fuel minerals (excluding cement limestone and sand and gravel), with large credits from iron, gold, phos­phate, salts, gems, and many other commodities. In contrast, such deposits were addressed by only about 10 percent of Economic Geology articles in the last year.

The purpose of this volume, and of the short course that prompted it, is to provide economic geologists with up-to­date information on sedimentary process and basin analysis techniques, at a level these are being used by our colleagues in the petroleum industry. Applications of this information

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to specific mineral deposit types and to the exploration process are also emphasized. The volume covers both synsedimentary and diagenetic deposits, but excludes hydrothermal sediment-hosted deposits such as the Missis­sippi Valley type. However, basin analysis and sedimentary process techniques may be applied to any type of sediment­hosted deposit. ACKNOWLEDGMENTS-The patience and tact of the Series Editor, Jamie Robertson, and Mary Lou Motl of Custom Editorial Productions are invisible ingredients in this volume. Phil Bethke of the SEG Short Course Committee originally suggested this topic to the Volume Editors. The authors would like to thank all those who read drafts of articles herein. I personally would like to thank USGS reviewers, editors, and illustrators for their prompt attention.

Eric R. Force U.S. Geological Survey Tucson, AZ February, 1991

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BIOGRAPHIES

J. JAMES EIDEL is Principal Geologist and Branch Chief of Mineral Resources and Engineering at the Illinois State Geological Survey and an Adjunct Professor at the Univer­sity of Illinois. He received his B.S. in Geological Engineering from the University of Arizona and M.S. in Geology from UCLA. He was a Mine Geologist and Engineer and Explora­tion Geologist for Duval Corporation prior to 19 years in metal and hydrocarbon exploration management for the Hanna Mining Company (Coastal Mining Company) in the United States, Canada, Australia, New Guinea, and New Zealand, and other countries. He joined the Illinois State Geological Survey in 1 985 to manage, coordinate, and promote research on coal, oil and gas, and industrial and metal deposits in an interior cratonic basin.

ERIC R. FORCE has served the U.S. Geological Survey as titanium resource specialist for 19 years, and studied sedimentary manganese deposits from 1980 to 1988. His training, at Occidental College, Lehigh University, and the University of Otago, centered on sedimentary petrology, and his interests in economic geology are primarily in syngenetic deposits of both sedimentary and igneous origin. He is an author of 16 papers on placer deposits and 10 on manganese deposits, among many others. He has done extensive geologic field work in 13 countries and 14 states.

GEORGE de V. KLEIN is Professor of Geology at the Univer­sity of Illinois at Urbana-Champaign where his research and teaching expertise are in basin analysis and in clastic sedimentology. He earned a B.A. from Wesleyan University, an M.A. from the University of Kansas, and a Ph.D. from Yale University; all degrees are in geology. Prior to joining the faculty at Illinois, he worked as a research sedimentologist with Sinclair Research, and taught at the University of Pittsburgh and the University of Pennsylvania. Klein's research has dealt with fluvial sedimentology, tidal sedi­mentology, deep-water marine sedimentology, sandstone petrology and diagenesis, cratonic basins, rift basins, foreland basins, and backarc basins. He has authored or co-

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authored more than 200 papers, books, technical reports, abstracts, and reviews.

J. BARRY MAYNARD received his undergraduate training at Duke University and graduate training at Harvard. Since 1972, he has been on the faculty at the University of Cincin­nati, serving as department head from 1985 to 1990. His research focuses on the chemistry of sedimentary rocks as applied to ore deposits and has resulted in a number of papers and two books: Geochemistry of Sedimentary Ore Deposits and, as a co-author, Sedimentology of Shale. He is also a co-editor of the book, Chemical Cycles in the History of the Earth. In addition to North American ore deposits, he has worked in Pakistan, Venezuela, South Africa, and China.

RICHARD B. SCHULTZ attended Illinois State University in Bloomington-Normal, Illinois, where he received his B.S. in geology in 1985. He studied the stratigraphic relations of an Upper Pennsylvanian clastic unit at Wichita State University where he received his M.S. in geology in 1988. He is currently studying the geochemistry, metal constituents, and depositional setting of Pennsylvanian black shales in midcontinent North America at the University of Cincinnati as part of his Ph.D. in geochemistry.

PETER SONNENFELD graduated in 1947 from Comenius University in Bratislava, Czechoslovakia, and received in 1949 the Dr. rer. nat. from Charles University in Prague, Czechoslovakia. His experience includes field work from 1949 to 1951 for a consultant in Toronto, from 1951 to 1952 for a mining company in Newfoundland, and exploration and production geology for major oil companies in western Canada from 1952 to 1963. He started geology in a newly established department of Geography and Geology at Texas A&I University, Kingsville, Texas, from 1963 to 1966; started geology and geological engineering and established the department at the University of Windsor, Windsor, Ontario, Canada, from 1966 to 1988; and became Professor Emeritus in 1989.

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CONTENTS

Part I: Introduction

Chapter 1-BASIN ANALYSIS FOR THE MINERAL INDUSTRY . . . . • • • . • • • . • . • . • • • . • • . • • • • • • 1

THE ROLE OF BASIN ANALYSIS IN EXPLORATION FOR SEDIMENT-HOSTED ORE DEPOSITS • • . . . • . . 1

WORLD-CLASS ORE DEPOSITS, BASIN TYPE AND HISTORY . • • • • • • • • • • • • . • • • . • • • . • • . • . • . • • 5

VARIATION IN ORE DEPOSITS AND BASINS THROUGH GEOLOGIC TIME • . • • • . • • . . • • • . • . 8

ORE MINERAL OCCURRENCES AND DEPTH OF MINERALIZATION • • • • • • . • • . . • • • . • • . • . • . . • 8

DATA SOURCES FOR BASIN ANALYSIS • • . • • • • • • • • 8 ADVANCES IN GEOLOGY, GEOCHEMISTRY, AND

GEOPHYSICS THAT APPLY TO EXPLORATION FOR SEDIMENT-HOSTED ORE DEPOSITS • • • • • • • • • • 10 CRUSTAL PROCESSES • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 10 LABORATORY TECHNIQUES • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 11 COMPUTER TECHNIQUES • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 11

REFERENCES . • • • • • • • • • • • . • • . . . • • . • • . • • . • 11 APPENDIX • • • • • • • • . • • • . . • • . • • • . . • . . • . . • • 13

Chapter 2-SEDIMENTARY PROCESSES AS ORE­FORMING PROCESSES • • . • • • • • • . • . • • . • • • . 17

SEQUENTIAL EVOLUTION OF SYNSEDIMENTARY AND DIAGENETIC ORE DEPOSITS • • • • • • • • • • • • 17

SOLUTION INTERFACES AS LOCI OF MASSIVE PRECIPITATION • • • • . • . . • . • • • . • • • . • • • • • • • 17

THE STRATIGRAPHIC COLUMN AS SUCCESSIVE EQUILIBRIA . • . • • • • • • • • . . • . . • • • . • • • • • • • • 18

SYNSEDIMENTARY DEPOSITS AND BASIN ANALYSIS • • . • • • • • • • • • • • • • . • • • • . • • . • • . . 19

PALEOCLIMATE . • • . • • • • . • • . • • • • • • • • • • . • • • 20 REFERENCES • • . . • • • . • • • • • . • • • • • • • . • • . • • • 20

Part II: Basin Analysis and Sedimentary Processes

Chapter 3-RATIONALE FOR MODERN BASIN ANALYSIS APPLIED TO ORE DEPOSITS • • • • • • • 21

BRIEF HISTORY OF BASIN ANALYSIS • • . • • • . • • • • 21 HEAT FLUX AND FLUID FLOW . • • • • • • • • • • . . . • • 22 A NEW VIEW OF THE STRATIGRAPHIC RECORD • • • 22 THE FUTURE OF SEDIMENTARY GEOLOGY • . • • • • . 23

Chapter 4-BASIN-FORMING PROCESSES • • • . • • • 25 ISOSTASY • . . • • • • • . • • . • • • • • • • • • . . • • • . • • • • 25 THERMAL SUBSIDENCE • • • • • • . • • • • • • • . . • • • • . 27 FLEXURAL SUBSIDENCE • • • • • • • • • • • . • • • . . • . • 31 INTRAPLATE STRESS • • • • • . • • • • • • . • • • . • • • • • • 34 TECTONIC SUBSIDENCE AND GEOHISTORY

ANALYSIS • . • . . • • • . • • • • • • • • • • • . • • • . . . . • 36

Chapter 5-SEDIMENTARY BASIN CLASSIFICATION • • • . • • . • • . • • • • . . • • • • • • • 43

INTRODUCTION • • • • • • • • • • • . • • • • • • • • . • • • • • 43 PLATE TECTONIC BASIN CLASSIFICATIONS . • • • • • 43

v

CLASSIFICATION USED IN THIS CHAPTER • • . . . . • 45 CRITERIA • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 45 BASIN TYPES • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 46

TECTONIC VERSUS GEOCHEMICAL BASIN CLASSIFICATION • • • • • • • • • • • . • • • • • . • • • • • . 47

Chapter 6-BASIN SEDIMENTOLOGY AND STRATIGRAPHY-THE BASIN FILL • • • • • • . • . • • 51

PALEOGEOGRAPHY • • • • • • • • . • . • • • • • • • • . . • . 51 MODERN pALEOGEOGRAPHIC PRINCIPLES • • • • • • • • • • • 51 PALEO-UPWELLING • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 52 pALEO-DiSTRIBUTION OF CARBONATE ROCKS • • • • • • • • • 52

BASIN CLASTIC SEDIMENTOLOGY AND FACIES • • . 54 INTRODUCTION • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 54 ALLUVIAL FANS • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 56 BRAIDED STREAMS • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 57 ANASTOMOSING STREAMS • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 58 MEANDERING STREAMS • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 58 EoLIAN SAND Booms • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 58 CoASTAL BARRIER IsLAND SYSTEMS • • • • • • • • • • • • • • • 58 INTERTIDAL FLATS • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 58 DELTAS • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 59 CoNTINENTAL SHELVES • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 59 SUBMARINE FANS • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 59 SUMMARY OF SANDSTONE VERTICAL SEQUENCES • • • • • • • 61 BLACK SHALES • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 62

BASIN STRATIGRAPHY • • • . • • • • • . . • • • • • . . . • • 64 INTRODUCTION • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 64 CRATONIC SEQUENCES • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 64 SEA LEVEL, SEQUENCE AND SEISMIC STRATIGRAPHY • • • • • 66 SEA-LEVEL EvoLUTION • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 68 CRITIQUE OF SEA-LEVEL CuRvEs BY VAIL ET AL. (1977A) AND

HAQ ET AL. (1987, 1988) • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 73 IMPACT OF SEA-LEVEL ANALYSIS ON STRATIGRAPHIC

CONCEPTS • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 78 TRANSGRESSIVE-REGRESSIVE SEQUENCES • • • • • • • • • • • • 79

GLOBAL SEDIMENTARY CYCLES • . • • • • • • • . • . . . 80 Two PHANEROZOIC SuPERCYCLES • • • • • • • • • • • • • • • 83 MILANKOVITCH CYCLES • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 87

Chapter 7-DIAGENESIS AND FLUID MOVEMENT-BASIN MATURATION • • • • . • • • • • . . • . . . • • • . 91

INTRODUCTION • . • • . . • . • • • • . • . • • . • • • • . • . • 91 SANDSTONE DIAGENESIS • . . • • • • • . • • • • . • • • • • 91 SIMPLIFIED OVERVIEW OF ORGANIC CHEMISTRY 95 BASIN HYDROGEOLOGY • • • • • • • • • • • • • • • • • . • • 97

Chapter 8-SYNTHESIS: BRIE F EXAMPLES OF BASIN ANALYSIS • • . • • . • • . • • . • • • . • • • • . . . 103

INTRODUCTION • • • • • • • • • • • . • • • • • • • • • • . • . 103 BASIN ANALYSIS OF THE NORTH SEA • • • • . • • • . 103 ARKOMA BASIN . • • • . • . . • • • • . • • • • • . • • • . • • 110 PACIFIC OCEAN BACKARC BASINS • • . . • . • . • • • • 113 ILLINOIS BASIN • • . • • . . . • • • . • • . . • • • . • • . • . . 115 ORIGIN OF CRATONIC BASINS • . • • • • . . . . • • • • • 118

Part II: References • • • • • • • • • . • • • • • . . • • • • . • . • 121

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Part III: Mineral Deposits and the Sedimentary Environment

Chapter 9-PLACER DEPOSITS • • • • • • • • • • • • • • • 131 MECHANISM OF PLACER FORMATION • • • • • • • • • 131

TYPES OF HYDRAULIC EQUIVALENCE • • • • • • • • • • • • • • 131 Settling Equivalence • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 131 Entrainment Equivalence • • • • • • • • • • • • • • • • • 131 Transport Equivalence • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 132

PLACER ENRICHMENT BY SETTLING EQUIVALENCE • • • • • • 132 PLACER ENRICHMENT BY THE SEQUENTIAL OPERATION OF

DIFFERENT EQUIVALENCE LAws • • • • • • • • • • • • • • • 132 ENVIRONMENTS OF PLACER FORMATION • • • • • • 133

DEPOSITION • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 133 PRESERVATION • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 134

PREDEPOSITIONAL FACTORS IN PLACER FORMATION • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 134

BASIN CONTEXT • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 135 EXAMPLES • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 136

WITWATERSRAND • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 136 QuATERNARY SHORELINE DEPOSITS OF THE EASTERN

AusTRALIA CoAST • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 137 EXPLORATION • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 138 REFERENCES • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 139

Chapter 10-IRON: SYNGENETIC DEPOSITION CONTROLLED BY THE EVOLVING OCEAN­ATMOSPHERE SYSTEM • • • • • • • • • • • • • • • • • • 141

VERTICAL SEQUENCE • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 141 ALGOMA TYPE • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 141 LAKE SuPERIOR TYPE • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 142 KAPITAN TYPE • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 142 CLINTON TYPE • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 142

TECTONIC SETTING • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 143 ALGOMA TYPE • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 143 LAKE SUPERIOR TYPE • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 143 KAPITAN TYPE • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 143 CLINTON TYPE • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 144

EXPLORATION • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 144 REFERENCES • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 145

Chapter 11-MANGANESE: SYNGENETIC DEPOSITS ON THE MARGINS OF ANOXIC BASINS • • • • • • 147

TYPES OF MANGANESE DEPOSITS • • • • • • • • • • • • 147 SEDIMENTARY GEOCHEMISTRY OF MANGANESE 147 BASIN CONTEXT-DEPOSITIONAL BASIN • • • • • • • 147 BASIN CONTEXT -STRUCTURAL BASIN • • • • • • • • 150 GROOTE EYLANDT DEPOSIT -AN EXAMPLE OF

MANGANESE OXIDE DEPOSITION • • • • • • • • • • • 151 MOLANGO DEPOSIT -AN EXAMPLE OF

MANGANESE CARBONATE DEPOSITION • • • • • • 153 AN ADDENDUM FOR PRECAMBRIAN DEPOSITS • • • 154 EXPLORATION • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 155 REFERENCES • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 156

Chapter 12-EVAPORITE BASIN ANALYSIS • • • • • • 159 INTRODUCTION • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 159

CLIMATIC CoNSTRAINTS • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 159 INTRACONTINENTAL BASINS • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 159 MARINE BASINS • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 159

The Interface Between Inflow and Outflow • • • • • 159 Heat Effects • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 160

vi

INITIAL MARINE PRECIPITATION • • • • • • • • • • • • • 160 ARAGONITE PRECIPITATION • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 160 BIOTA IN AN EVAPORITE BASIN • • • • • • • • • • • • • • • • • 160 GYPSUM PRECIPITATION • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 160 CLASTICS • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 162

The Clay Fraction • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 162 MARINE CHLORIDE DEPOSITS • • • • • • • • • • • • • • • • • • 162

The Precipitation Sequence • • • • • • • • • • • • • • • • 162 Site of Potash Deposits • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 163 Red and White Carnallites • • • • • • • • • • • • • • • • 163 Tachyhydrite • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 163 Evolution of Evaporites • • • • • • • • • • • • • • • • • • 164

BASIN CoNFIGURATION AND FACIES DisTRIBUTION • • • • • 164 Significance of Precipitation Rates • • • • • • • • • • • 164 Synsedimentary Subsidence • • • • • • • • • • • • • • • 164 Area of Water Surface • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 164 Depth Estimates • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 165

CYCLICITY OF DEPOSITION • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 165 EPIGENETIC ALTERATIONS • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 165

Porosity and Permeability • • • • • • • • • • • • • • • • • 165 Anhydritization • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 165 Sulfatization • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 166

SALT DoMES • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 166 EFFLUENTS • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 167

Seepage • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 167 Removal of Silica • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 167 Disposal of the Magnesium Surplus • • • • • • • • • • 167 Fluid Inclusions • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 167 Fate of Organic Matter • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 167 Repositories of Organic Matter • • • • • • • • • • • • • 168 Release of Base Metals • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 168

SUMMARY • • • • • • • • • • • • · • • • • • • • • • • • • • • • • • 168 REFERENCES • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 168

Chapter 13-METALLIFEROUS BLACK SHALES: ACCUMULATION OF CARBON AND METALS IN CRATONIC BASINS • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 171

CHEMICAL PROPERTIES OF BLACK SHALES • • • • • 171 FOUR CASE STUDIES • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 172

ALUM SHALE • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 172 NEW ALBANY SHALE • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 173 CHINESE BLACK SHALES • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 173 PENNSYLVANIAN BLACK SHALES OF MIDCONTINENT

NORTH AMERICA • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 174 SUMMARY • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 175 REFERENCES • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 175

Chapter 14-SHALE-HOSTED DEPOSITS OF PB, ZN, AND BA: SYNGENETIC DEPOSITION FROM EXHALED BRINES IN DEEP MARINE BASINS • • • 177

VERTICAL SEQUENCE • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 177 ARKANSAS • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 177 NEVADA • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 177 MEGGEN • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 178 SELWYN BASIN • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 178

TECTONIC SETTING • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 178 ARKANSAS • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 179 NEVADA • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 179 MEGGEN • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 179 SELWYN BASIN • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 180

Page 8: SEDIMENTARY AND DIAGENETIc MINERAL  · PDF fileSEDIMENTARY AND DIAGENETIc MINERAL DEPOSITS: A BASIN ANALYSIS APPROAcH TO EXPLORATION ... deep-water marine sedimentology,

GEOCHEMISTRY • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 180 WHOLE-ROCK CHEMISTRY • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 180 SuLFUR IsoTOPES • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 181

EXPLORATION • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 183 CONCLUSIONS • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 183 REFERENCES • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 183

Chapter 15-URANIUM: SYNGENETIC TO DIAGENETIC DEPOSITS IN FORELAND BASINS • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 187

PALEOPLACERS AND THE NATURE OF THE EARLY ATMOSPHERE • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 187 DETRITAL NATURE OF MINERALIZATION • • • • • • • • • • • 187 MoDERN VERsus ANciENT OccuRRENCES • • • • • • • • • • 187 EXPLORATION • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 189

PROTEROZOIC DEPOSITS; OKLO TYPE • • • • • • • • • 190 VERTICAL SEQUENCE • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 190 DIAGENETIC HISTORY • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 190 EXPLORATION • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 191

vii

PHANEROZOIC DEPOSITS: COLORADO PLATEAU TYPE • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 191 THE BASIN AND THE BASIN FILL • • • • • • • • • • • • • • • • 192 DIAGENETIC SEQUENCE • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 192 EXPLORATION • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 192

PHANEROZOIC DEPOSITS: ROLL-FRONT TYPE • • • 193 THE BASIN AND THE BASIN FILL • • • • • • • • • • • • • • • • 194 DIAGENESIS AND MINERALIZATION • • • • • • • • • • • • • • 194 EXPLORATION • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 195

SURFICIAL DEPOSITS: CALCRETE • • • • • • • • • • • • • 195 REFERENCES • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 195

Chapter 16-COPPER: PRODUCT OF DIAGENESIS IN RIFTED BASINS • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 199

THE KUPFERSCHIEFER • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 199 WHITE PINE • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 201 AFRICAN COPPERBELT • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 203 COMPARISON • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 204 EXPLORATION • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 204 REFERENCES • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 205

INDEX • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 208