A geothermally influenced wetland containing unconsolidated geochemical sediments

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Abstract

Hot spring waters flowing from Porkchop Geyser, Norris Geyser Basin, Yellowstone National Park, USA. enter a shallow wetland basin and precipitate opal-A silica particulate. Particulate formation by chemical (rather than biochemical) and colloidal mechanisms is suggested by floc- and shard-like particle morphologies comprising opal-A silica nanospheres and microspheres of colloidal dimensions and precipitation from waters with opaque milky-blue colouration, indicative of aqueous silica-sol conditions. Sediment accumulates in the wetland at a rate of ca. 20–25 mm/year, is unconsolidated, and massive to diffusely bedded to laminated. Post depositional features include soft sediment deformation and scouring, and in drying conditions, relatively deep desiccation. Establishment of geochemically dominated wetland sedimentation is favoured where alkali-chloride hot spring fluids of circum neutral to basic pH and high silica concentration discharge to and cool (to < ca. 35 °C) within topographic depressions that receive only small volumes of non-hot spring water. Local wetland vegetation, which is composed of hydrophytes, halophytes, and alkali-tolerant species more typical of coastal wetlands, colonizes the soft wetland substrate and may be relatively quickly buried by rapid sediment accumulation. Prior to the evolution of the diatom silica-sink, geothermal wetlands containing geochemically precipitated silica sediments may have been much more common and widespread. Rhizoliths, chert nodules with organic cores, scour fabrics, soft sediment deformation, desiccation cracks, and massive to diffuse bedding preserved in Palaeozoic geothermal environments may all be evidence of ancient unconsolidated geochemical sediments and geothermal wetland conditions.

Les eaux de sources thermales s'écoulant du geyser Porkchop, dans le bassin de geysers Norris du parc national Yellowstone aux États-Unis, entrent dans un bassin marécageux peu profond et précipitent de la silice particulaire sous forme d'opale-A. La formation des particules par des mécanismes chimiques (plutôt que biochimiques) et colloïdaux est suggérée par la morphologie des particules, sous forme de flocs et d'épaufrures, qui comprennent des nanosphères de silice opale-A et des microsphères de dimension colloïdale ainsi que des précipitations à partir d'eaux à coloration opaque bleu laiteux, indiquant des conditions aqueuses de sol de silice. Les sédiments s'accumulent dans le marécage à un taux d'environ 20–25 mm/a, ils ne sont pas consolidés et sont sous forme de lits massifs à diffus à laminés. Les caractéristiques post-dépositionnelles comprennent une déformation des sédiments mous et de l'affouillement et, dans des conditions de sécheresse, une dessiccation relativement profonde. Dans les marécages, l'établissement d'une sédimentation dominée par la géochimie est favorisé là où des fluides de chlorures alcalins de sources thermales, ayant un pH de presque neutre à basique et de hautes concentrations en silice, se déchargent vers des dépressions topographiques qui ne reçoivent que de faibles quantités d'eau ne provenant pas de sources thermales et y refroidissent (à des températures inférieures à environ 35 °C). La végétation locale des marécages, composée d'hydrophytes, d'halophytes et d'espèces tolérant les alcalis plus typiques des marécages côtiers, colonise le substratum mou du marécage et peut être relativement rapidement ensevelie par une accumulation rapide de sédiments. Avant l'évolution de la prise de la silice par les diatomées, les marécages géothermiques contenant des sédiments de silice précipités géochimiquement pourraient avoir été beaucoup plus communs et étendus. Les traces calcifiées de racines, les nodules de chailles présentant des noyaux organiques, du matériel d'affouillement, la déformation de sédiments mous, les fissures de dessiccation et des lits massifs à diffus préservés dans les environnements géothermiques du Paléozoïque peuvent tous être des évidences d'anciens sédiments géochimiques non consolidés et de conditions de marécages géothermiques.

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