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
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
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
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
iii
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
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-
iv
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.
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
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
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
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