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Distribution of rare earth elements of Tunisian margin clays

Published online by Cambridge University Press:  19 January 2023

Fakher Jamoussi*
Affiliation:
Georessources Laboratory, CERTE, 273, 8020 Soliman, Tunisia
Alberto Lopez Galindo
Affiliation:
IACT, CSIC – University of Granada, Granada, Spain

Abstract

The rare earth element (REE) content of the Tunisian Permian–Neogene shales have been studied to determine the origins of the clay minerals in these shales. The Permian–Neogene series overlies the Palaeozoic basement that has been studied via oil-drilling cores. This study of REEs was performed in various palaeogeographical domains of Tunisia, from the ‘Saharan Platform’ in the south to the ‘Nappes Zone’ in the north. In this work, those levels rich in illite (Palaeozoic, Triassic and Jurassic), smectite (Campanian–Maastrichtian) and palygorskite (continental Eocene) as well as some Miocene levels rich in halloysite are examined. The distribution of REEs in the Tunisian margin sediments is generally homogeneous, except for the Miocene levels containing halloysites. The normalization curves of REEs vs North American shale composite characterize the inherited clays regardless of the dominant minerals, except for a few cases of neoformation. The flat REE curves indicate a detrital origin of the studied clay levels.

Type
Review Article
Copyright
Copyright © The Author(s), 2023. Published by Cambridge University Press on behalf of The Mineralogical Society of Great Britain and Ireland

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Associate Editor: A. Turkmenoglu

References

Badurina, L. & Šegvić, B. (2022) Assessing trace-element mobility during alteration of rhyolite tephra from the Dinaride Lake System using glass-phase and clay-separate laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry. Clay Minerals, 57, 16.CrossRefGoogle Scholar
Bédir, M. (1995) Mécanismes géodynamiques des bassins associés aux couloirs de coulissement de la marge Atlasique de la Tunisie. Seismo-stratigraphie, Seismo-tectonique et implications pétrolères. PhD thesis. Université de Tunis II, Faculté des sciences de Tunis, 407 pp.Google Scholar
Bédir, M., Boukadi, N., Tlig, S., Ben Timzal, F., Zitouni, L., Alouani, R. et al. (2001) Subsurface Mesozoic basins in the central Atlas of Tunisia: tectonics, sequence deposit distribution and hydrocarbon potential. AAPG Bulletin, 85, 885907.Google Scholar
Ben Ayed, N. (1986) Evolution tectonique de l'avant pays de la chaîne alpine de Tunisie du début du Mésozoïque à l'actuel. Doctoral thesis. Paris Sud Orsay, 327 pp.Google Scholar
Ben Salem, H. (1992) Contribution à la connaissance de la géologie du Cap-Bon: Stratigraphie, tectonique et sédimentologie. Doctoral thesis. Université de Tunis II, Faculté des sciences de Tunis, 203 pp.Google Scholar
Bonnot-Courtois, C. (1981) Géochimie des terres rares dans les principaux milieux de formation et de sédimentation des argiles. PhD thesis. Université Paris-Sud, 217p.Google Scholar
Bonnot-Courtois, C. & Jaffrezic-Renault, N. (1982) Etude des échanges entre terres rares et cations interfoliaires de deux argiles. Clay Minerals, 17, 409420.CrossRefGoogle Scholar
Bouabdallah, M., Elgharbi, S., Horchani-Naifer, K., Barca, D., Fattah, N. & Férid, M. (2019) Chemical, mineralogical and rare earth elements distribution study of phosphorites from Sra Ouertane deposit (Tunisia). Journal of African Earth Sciences, 157, 103505.CrossRefGoogle Scholar
Bouaziz, S. (1995) Etude de la tectonique cassante dans la plate-forme et l'Atlas saharien (Tunisie méridionale): évolution des paléochamps de contraintes et implications géodynamiques. Doctoral thesis. Université de Tunis II, Faculté des sciences de Tunis, 485 pp.Google Scholar
Boukadi, N. (1994) Structuration de l'Atlas de Tunisie: signification géométrique et cinématique des nœuds et des zones d'interférences structurales au contact de grands couloirs tectoniques. PhD thesis. Université de Tunis II, Faculté des sciences de Tunis, 252 pp.Google Scholar
Burollet, P.F. (1956) Contribution à l’étude stratigraphique de la Tunisie Centrale. Annales des Mines et de la Géologie Tunisie, 18, 1350.Google Scholar
Busson, G. (1967) Le Mésozoïque Saharien. 1ère partie : Extrême Sud tunisien (Série géologique, 8). CNRS, Paris, France, 194 pp.Google Scholar
Chamley, H., Deconinck, J.F. & Millot, G. (1990) Sur l'abondance des minéraux smectitiques dans les sédiments marins communs, déposés lors des périodes de haut niveau marin du Jurassique supérieur au Paléogène. Comptes Rendus de l'Académie des Sciences – Series II, 311, 15291536.Google Scholar
Colleuil, B. (1976) Etude stratigraphique et néotectonique des formations néogènes et quaternaires de la région de Nabeul-Hammamet (Cap Bon, Tunisie). Doctoral thesis. Université Nice, 93 pp.Google Scholar
Courtois, C. & Chamley, H. (1978) Terres rares et minéraux argileux dans le Crétacé et le Cénozoïque de la marge atlantique orientale. Comptes Rendus de l'Académie des Sciences, 286D, 671674Google Scholar
Courtois, C. & Hoffert, M. (1977) Distribution des terres rares dans les sédiments superficiels du Pacifique Sud-est. Bulletin de la Société Géologique de France, XIX, 12451251.CrossRefGoogle Scholar
Crampon, N. (1973) L'extrême Nord Tunisien. Aperçu stratigraphique, pétrologique et structural. Annales des Mines et de la Géologie Tunisie, 26, 4985.Google Scholar
Cullers, R.L., Chandhuri, S., Arnold, B., Lee, M. & Wolf, C.W. (1975) Rare earth distributions in clay minerals and in the clay-sized fraction of the lower Permian Havensville and Eskridge shales of Kansas and Oklahoma. Geochimica et Cosmochimica Acta, 39, 16911703.CrossRefGoogle Scholar
De Baar, H.J.W., German, C.R., Elderfield, H. & Gaans, P. (1988) Rare earth element distribution in anoxic waters of the Cariaco Trench. Geochimica et Cosmochimica Acta, 52, 12031219.CrossRefGoogle Scholar
Deconinck, J.F., Beaudoin, B., Chamley, H., Joseph, P. & Raoult, J.F. (1985) Contrôles tectonique, eustatique et climatique de la sédimentation argileuse du domaine subalpin français au Malm-Crétacé. Revue de Géologie Dynamique et de Géographie Physique, 26, 311320.Google Scholar
Decrée, S., Marignac, C., Liégeois, J., Yans, J., Ben Abdallah, R. & Demaiffe, D. (2014) Miocene magmatic evolution in the Nefza district (northern Tunisia) and its relationship with the genesis of polymetallic mineralizations. Lithos, 192–195, 240258.CrossRefGoogle Scholar
Decrée, S., Marignac, C., De Putter, T., Yans, J., Clauer, N., Dermech, M. et al. (2013) The Oued Belif hematite-rich breccia: a miocene iron oxide Cu-Au-(UREE) deposit in the Nefza Mining District, Tunisia. Economic Geology, 108, 14251457.CrossRefGoogle Scholar
Fleet, R.J. (1984) Aqueous and sedimentary geochemistry of the rare earth elements. Pp. 343373 in: Rare Earth Element Geochemistry (Henderson, P., editor). Elsevier Science, Amsterdam, The Netherlands.CrossRefGoogle Scholar
Galfati, I., Sassi Beji, A., Zaier, A., Bouchardon, J.L., Bilal, E., Joron, J.L. & Sassi, S. (2010) Geochemistry and mineralogy of Paleocene–Eocene Oum El Khecheb phosphorites (Gafsa-Metlaoui Basin) Tunisia. Geochemical Journal, 44, 189210.CrossRefGoogle Scholar
Garnit, H., Bouhlel, S., Barca, D. & Chtara, C. (2012) Application of LA-ICP-MS to sedimentary phosphatic particles from Tunisian phosphorite deposits: insights from trace elements and REE into paleo-depositional environments. Geochemistry, 72, 127139.CrossRefGoogle Scholar
Garnit, H., Bouhlel, S. & Javis, I. (2017) Geochemistry and depositional environments of Paleocene–Eocene phosphorites: Metlaoui Group, Tunisia. Journal of African Earth Sciences, 134, 704736.CrossRefGoogle Scholar
Gromet, L.P., Dymek, R.F., Haskin, L.A. & Korotev, R.L. (1984) The North American Shale Composite: its compilation, major and trace element characteristics. Geochimica et Cosmochimica Acta, 48, 24692482.CrossRefGoogle Scholar
Haskin, L.A. & Paster, T.P. (1979) Geochemistry and mineralogy of the rare earth. Pp. 180 in: Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earths, Vol. 3 (Gschneidner, K.A. Jr & Eyring, L., editors). Elsevier, Amsterdam, The Netherlands.Google Scholar
Haskin, L.A., Wildeman, T.R, Frey, F.A., Collins, K.A, Keedy, C.R. & Haskin, M.A. (1966) Rare earth in sediments. Journal of Geophysical Research, 71, 60916105.CrossRefGoogle Scholar
Haskin, L.A., Haskin, M.A., Frey, F.A. & Wildeman, T.R. (1968) Relative and absolute terrestrial abundance of the rare earths. Pp. 889912 in: Symposium on the Origin and Distribution of the Elements (Ahrens, L.H., editor). Pergamon, New York, NY, USA.Google Scholar
Jamoussi, F. (2001) Les argiles de Tunisie: étude minéralogique, géochimique, géotechnique et utilisations industrielles. PhD thesis. Université de Tunis El Manar, Faculté des sciences de Tunis, 437 pp.Google Scholar
Jamoussi, F., Bédir, M., Boukadi, N., Kharbachi, S., Zargouni, F., López-Galindo, A. & Paquet, H. (2003) Répartition des minéraux argileux et contrôle tectono-eustatique dans les bassins de la marge tunisienne. Comptes Rendus Geoscience, 335, 175183.CrossRefGoogle Scholar
Jamoussi, F., Abbès, C., Fakhfakh, E., Bédir, M., Kharbachi, S., Soussi, M. et al. (2001) Découverte de l'Éocène continental autour de l'archipel de Kasserine, aux Jebels Rhéouis, Boudinar et Chamsi en Tunisie centro-méridionale: nouvelles implications paléogéographiques. Comptes Rendus de l'Académie des Sciences – Series IIA – Earth and Planetary Science, 333, 329335.Google Scholar
Leleyter, L., Probst, J.L., Depetris, P., Haida, S. & Mortatti, J. (1999) Distribution des terres rares dans les sédiments fluviaux: fractionnement entre les phases labiles et résiduelles. Comptes Rendus de l'Académie des Sciences, 329, 4552.Google Scholar
Mahersi, C. (1991) Dynamique de dépôt du flysch Numidien de Tunisie (Oligo-Miocène). Doctoral thesis. Ecole des Mines de Paris, 228 pp.Google Scholar
McLennan, S.M. (1989) Rare earth elements in sedimentary rocks: influence of provenance and sedimentary processes. Pp 169196. In: Geochemistry and Mineralogy of Rare Earth Elements (Lipin, B.R. & Mackay, G.A., editors). Mineralogical Society of America, Washington, DC, USA.Google Scholar
McLennan, S.M., Nance, W.B. & Taylor, S.R. (1980) Rare earth element and thorium correlations in sedimentary rocks, and the composition of continental crust. Geochimica et Cosmochimica Acta, 44, 18331839.Google Scholar
Memmi, L., Burollet, P.F. & Viterbo, I. (1986) Lexique stratigraphique de la Tunisie. Première partie: Précambrien et paléozoïque. Note du service géologique de Tunisie, Tunis, Tunisia, 63 pp.Google Scholar
M'Rabet, A. (1987) Stratigraphie, sédimentation et diagenèse carbonatée des séries du Crétacé inférieur de Tunisie centrale. Ed. du Service géologique de Tunisie, Tunis, Tunisia, 412 pp.Google Scholar
Murray, R.W, Buchholtz ten Bink, M.R., Jones, D.L., Gerlach, D.C. & Russ, G.P. (1990) Rare earth elements as indicators of different marine depositional environments in chert and shale. Geology, 18, 268271.2.3.CO;2>CrossRefGoogle Scholar
Nesbitt, H.W. (1979) Mobility and fractionation of rare earth elements during weathering of a granodiorite. Nature, 279, 206210.CrossRefGoogle Scholar
Ounis, A., Kocsis, L., Chaabani, F. & Pfeifer, H.R. (2008) Rare earth elements and stable isotope geochemistry (δ13C and δ18O) of phosphorite deposits in the Gafsa Basin, Tunisia, Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 268, 118.CrossRefGoogle Scholar
Perthuisot, V. (1978) Dynamique et pétrogenèse des extrusions triasiques en Tunisie septentrionale. Doctoral thesis. Ecole Normale supérieure, 312 pp.Google Scholar
Piper, D.Z. (1974) Rare earth elements in the sedimentary cycle: a summary. Chemical Geology, 14, 285304.CrossRefGoogle Scholar
Rouvier, H. (1977) Géologie de l'extrême Nord-Tunisien: tectonique et paléogéographie superposées à l'extrémité orientale de la chaîne Nord-Maghrébine. Doctoral thesis, Université Pierre et Marie Curie, 215 pp.Google Scholar
Setti, M., Marinoni, L. & López-Galindo, A. (2004) Mineralogical and geochemical characteristics (major, minor, trace elements and REE) of detrital and authigenic clay minerals in a Cenozoic sequence from Ross Sea, Antarctica. Clay Minerals, 39, 405421.CrossRefGoogle Scholar
Solignac, M. (1927) Etude géologique de la Tunisie septentrionale. Doctoral thesis. Direction générale des travaux publics, Service des mines, Carte géologique de la Tunisie, 756 pp.Google Scholar
Taylor, S.R. & MacLennan, S.M. (1985) The Continental Crust: Its Composition and Evolution. Blackwell, Oxford, UK, 312 pp.Google Scholar
Tlig, S. & Steinberg, M. (1980) Précision sur le paléoenvironnement de la série carbonatée du Jurassique supérieur et du Crétacé inférieur du Sud Tunisien. Intérêt de l’étude des terres rares. Bulletin de la Société Géologique de France, XXII, 233242.Google Scholar
Tlig, S., Er Raoui, L., Ben Aissa, L., Alouani, R. & Tagorti, M.A. (1991) Tectonogenèse alpine et atlasique: deux événements distincts de l'histoire géologique de la Tunisie. Corrélations avec des événements clés de la Méditerranée. Comptes Rendus de l'Académie des Dciences – Série II – Mechanics. Physics. Chemistry. Space Sciences. Earth Sciences, 312, 295301.Google Scholar
Torres-Ruiz, J., Lopez-Galindo, A., Gonzales-Lopez, J.M. & Delgado, A. (1994) Geochemistry of Spanish sepiolite–palygorskite deposits: genetic considerations based on trace elements and isotopes. Chemical Geology, 112, 221245.CrossRefGoogle Scholar
Turki, M.M. (1985) Polycinématique et contrôle sédimentaire associé sur la cicatrice Zaghouan-Nebhana. Doctoral thesis. Université de Tunis II, Faculté des sciences de Tunis, 252 pp.Google Scholar
Warr, L. (2020). Recommended abbreviations for the names of clay minerals and associated phases. Clay Minerals, 55, 261264.CrossRefGoogle Scholar
Wray, D.S. (1995) Origin of clay-rich beds in Turonian chalks from Lower Saxony, Germany – a rare-earth element study. Chemical Geology, 119, 161173.CrossRefGoogle Scholar
Wronckiewiez, D.J. & Condie, K.C. (1990) Geochemistry and mineralogy of sediments from the Ventersdorp and Transvaal Supergroups, South Africa: cratonic evolution during the early Proterozoic. Geochimica et Cosmochimica Acta, 54, 343354.Google Scholar
Zargouni, F. (1985) Tectonique de l'Atlas méridional de Tunisie. Evolution géométrique et cinématique des structures en zone de cisaillement. Doctoral thesis. Université Louis Pasteur, 304 pp.Google Scholar