Opaline chert nodules in maar lake sediments from Camp dels Ninots

---

IX Congreso Geológico de España                                                                                                                   Geo-Temas, 16 (1) ISSN 1576-5172 

387 

Opaline chert nodules in maar lake sediments from Camp dels Ninots (La Selva 

Basin, NE Spain) 

 

Nodulos de chert en sedimentos lacustres del maar de Camp dels Ninots (Cuenca de La Selva, 

NE España) 

 

J. Miró

1

, J.D. Martín-Martín

1

, J. Ibáñez

2

, P. Anadón

2

, O. Oms

3

, J. Tritlla

4

 and M.A. Caja

5

 

 

1 Universitat de Barcelona, Faculty of Geology. Martí i Franquès, s/n. 08028 Barcelona (Spain), [e-mail],[e-mail] 

2 Institut de Ciències de la Terra Jaume Almera, CSIC, 08028 Barcelona (Spain). [e-mail], [e-mail] 

3 Universitat Autònoma de Barcelona. Science Faculty, Geology Department. Campus Bellaterra 08193 (Spain). [e-mail]  

4 SPD, Direction of Geology, Repsol Exploración, c/ Méndez Alvaro 44, 28045 Madrid (Spain); [e-mail] 

5 Geology Laboratory, Centro Tecnológico de Repsol, Crta. De Extremadura km 18, Móstoles (Spain); [e-mail] 

 

 

Abstract: Chert nodule samples from three different well cores (CC, CP1 & CA) from the lacustrine infill of the Camp 

dels Ninot maar-diatreme (La Selva Basin) have been studied by means of X-ray diffraction, and optical and electron 

microscope  technique.  The  chert  nodules  replace  diatomites  and  carbonates  layers,  and  varies  in  mineralogy  between 

opal-A to opal-A/CT. The microtexture of the opal-A rich nodules is characterized by smooth microspheres of ~2µm in 

diameter  that  forms  aggregates  of  amalgamated  microspheres.  Commonly,  the  nodules  contain  diatoms  and  their 

moulds when replacing diatomites, and dolomite or ankerite crystals and their moulds when replacing carbonates. The 

opal-A/CT  rich  nodules  exhibit  a  microtexture  consisting  of  microspheres  of  ~8µm  in  diameter  that  form  aggregates 

with  botryoidal  and  finger-like  morphologies.  Results  indicate  that  the  early  diagenetic  transformation  of  opal-A  to 

opal-CT is not complete in the studied sediments. 

 

Key words: lacustrine, maar, chert nodules, opal-A, opal-A/CT 

 

 

Resumen:  En  el  presente  trabajo  se  estudian  muestras  de  3  testigos  de  sondeo  (CC,  CP1  y  CA)  mediante  DRX, 

microscopio óptico y electrónico a fin de caracterizar los nódulos de chert en el relleno sedimentario lacustre del maar 

de  Camp  dels  Ninots  (La  Selva  Basin,).  Los  nódulos  de  chert  reemplazan  capas  de  diatomitas  y  carbonato,  y  varían 

mineralógicamente  entre  ópalo-A  y  ópalo-A/CT.  La  microtextura  de  los  nódulos  ricos  en  ópalo-A  se  caracteriza  por 

microesferas  lisas  de  ~2µm  de  diámetro  que  forman  agregados  de  microesferas  amalgamadas.  Frecuentemente,  los 

nódulos  contienen  diatomeas  y  sus  moldes  cuando  reemplazan  diatomitas,  y  cristales  de  dolomita  y  ankerita  y  sus 

moldes cuando reemplazan carbonatos. Los nódulos rico en ópalo-A/CT presentan una microtextura con microesferas 

de ~8µm de diámetro que forman agregados con morfología  botroidal. Los resultados indican que la transformación 

diagenética de ópalo-A a ópalo-CT no es completa en los sedimentos estudiados. 

 

Palabras clave: sedimentos lacustres, maar, nódulos de chert, ópalo-A, ópalo-A/CT 

 

 

INTRODUCTION 

 

Chert  nodules  are  very  common  in  the  lacustrine 

sediments  of  the  Camp  dels  Ninots  maar  of  Caldes  de 

Malavella  (La  Selva  Basin,  NE  Spain)  as  menilitic 

opal. The mineralogy and origin of such chert nodules 

have  been  succinctly  described  from  outcrop 

specimens  by  Piqué  (2008),  who  identifies  the 

occurrence  of  opal-A  (i.e,  amorphous  opal)  and  opal-

CT. 

 

Research well cores recovered at Camp dels Ninots 

maar (Caldes de Malavella), during paleontological and 

climatic  studies,  revealed  that  chert  nodules  are 

common  in  the  lacustrine  infill  of  the  basin.  These 

cores  also  allow  to  study  the  early  diagenetic  silica 

minerals  in  lacustrine  maar  environments.  Specific 

objectives  of  this  work  are:  (i)  to  characterize  the 

mineralogy  of  the  nodules  and  (ii)  to  constrain  the 

origin and diagenetic evolution of the silica. 

 

 

GEOLOGICAL SETTING 

 

The  Camp  dels  Ninots  maar-diatreme  (CNMD) 

(41° 50′ 06″N, 2° 47′ 51″E; 95 m above sea level) is a 

Pliocene  maar  located  in  Caldes  de  Malavella  (La 

Selva  Basin,  NE  Spain),  with  a  diameter  between  650 

and 400 m. La Selva Basin is a Neogene basin bounded 

by  NW-SE  faults  (Pous  et  al.,  1990)  included  in 

 

 

 

 

---

IX Congreso Geológico de España                                                                                                                   Geo-Temas, 16 (1) ISSN 1576-5172 

388 

 

FIGURE  1:  A)  Location  of  the  Camp  dels  Ninots  maar  diatreme 

within  the  Iberian  Peninsula  (upper  left)  and  within  the  Catalan 

Volcanic Field. B) Simply geological map of Camp dels Ninots maar 

with  the  location  of  the  wells  (see  the  methods).  Oms  et  al.,  2015 

(modified)

 

 

Catalan Volcanic Zone. This zone constitute belongs to 

the  Neogene  European  Rift  System  provinces  (Fig.1). 

The origin of the CNMD (Gómez de Soler et al., 2012; 

Oms  et  al.,  2015)  is  most  probably  associated  to  the 

faults  bounding  the  La  Selva  Basin  and  it  is  classified 

as phreatomagmatic (Martí et al., 2011).  

 

The  earliest  geological  study  in  Camp  dels  Ninots 

considered  sediments  as  lacustrine  without  any 

mention  to  volcanism  (Vidal,  1882),  being  Vehí  et  al. 

(1999) who identified these sediments as the infill of a 

maar.  During  recent  years,  the  maar  sediments  have 

been  extensively  studied  due  to  its  well-preserved 

Pliocene fossil record (Campeny and Gómez de Soler, 

2010; Gómez de Soler et al., 2012 Jiménez-Moreno et 

al.,  2013).  More  recently,  the  maar  structure  and  infill 

sediments were thoroughly studied by integrating eight 

cores  and  nine  electric  resistivity  tomography  cross 

sections  (Oms  et  al.,  2015).  The  basement  of  the 

CNMD is composed by Late Carboniferous to Permian 

granites,  schists,  and  Pliocene  arkoses,  clays,  sands, 

and  gravels  from  the  La  Selva  Basin  alluvial  system 

(Pous et al., 1990). The lacustrine sediments fill a maar 

diatreme  lake  rimmed  by  a  tephra  ring-shape.  Three 

main facies (

Jiménez-Moreno et al., 2013) 

are found in 

the  lake  sediments:  (i)  laminated  green-to-greyish 

mudstones  composed  mainly  by  clay  minerals;  (ii) 

laminated  dark  mudstone  rich  in  organic  matter;  and 

(iii)  laminated/massive  whitish  carbonates

. 

These 

lacustrine  sediments  contain  frequent  early  diagenetic 

silica  concretions  dominated  by  chert  nodules 

(menilites) that are the goal of this study. Piqué (2008) 

noted that these chert  nodules replaced or grew  within 

calcite  and  dolomite  layers,  as  opal-CT  lepispheres 

with botryoidal textures. 

 

METHODS 

 

Fifty-four  core  samples  have  been  selected  from 

three wells of the Camp dels Ninots maar (Can Cateura 

– 31 m (CC), Can Pla 1 – 112 m (CP1), Can Argilera – 

75.5  m  (CA),  Fig.1b)  as  well  as  from  trench  outcrops 

within  the  area.  Sampling  includes:  a)  the  main 

lithological  facies  and  b)  the  chert  nodules  and 

associated host rocks. Thirty-eight thin sections and ten 

polished  slabs  were  prepared  from  the  selected  core 

samples.  The  samples  have  been  studied  by  optical 

microscopy,  X-Ray  powder  Diffraction  (XRD)  and 

Scanning Electron Microscope (SEM). 

 

The  mineralogy  of  all  samples  was  determined  by 

XRD  using  a  Bruker  D8-A25  powder  diffractometer 

equipped with a Cu x-ray source (Cu Kα radiation) and 

a LynxEye position  sensitive  detector. The scans  were 

recorded between 3º and 65º (in 2θ) with a 0.05° step 

size and equivalent integration times of 576 s per step. 

Phase  identification  was  performed  using  the  Diffrac. 

EVA  software  in  combination  with  the  Powder 

Diffraction File (PDF-2) and the Crystallography Open 

Database (COD). 

 

Thirty-eight  thin  sections  were  prepared  with 

standard  procedures  and  examined  with  a  Zeiss 

Axiophot  petrographic  microscope.  Detailed  textural 

analyses  were  performed  on  rock  chips  with  a 

Scanning  Electron  Microscope  (SEM)  JSM-7100F 

equipped with a dispersive X-ray spectrometer (EDS). 

 

RESULTS 

 

Core  log  examination  indicates  that  the  highest 

concentration  of  diagenetic  chert  nodules  occur  within 

the white carbonate facies, whereas the dark mudstones 

exhibit  the  lowest  concentrations,  showing  the  greyish 

facies  intermediate  concentrations.  Regardless  of 

facies,  chert  nodules  appear  both  at  shallow  and  deep 

depths, replacing both carbonates and diatomite layers. 

Chert  nodules  are  usually  black  (Fig.  2A)  or  brown  in 

colour,  occasionally  zoned,  and  with  typical  irregular 

---

IX Congreso Geológico de España                                                                                                                   Geo-Temas, 16 (1) ISSN 1576-5172 

389 

shapes, often planar and semi-spherical with smoothed 

edges.  

 

XRD  analyses  indicate  that  nodules  are  composed 

by  opal-A  (typical  broad  peak  from  diffuse  scattering 

centred at lattice spacings of ~4Å) to opal-A/CT (broad 

peak centred at 4.Å with two minor individual peaks at 

~4.09Å  and  ~4.32Å).  The  host  rock  mineralogy  is 

dominated  by  carbonates  (dolomite,  ankerite  and/or 

calcite),  with  subordinate  of  quartz,  feldspars,  clays 

(smectite  phases,  kaolinite,  illite),  gypsum  and  pyrite. 

Together  with  carbonates,  diatom  rich  layers  are  also 

found in the host rock. 

 

Optical  petrographic  observations  of  chert  nodules 

show  the  typical  yellowish  to  light  brown  colours  of 

the  opal  under  polarized  light  (Fig.  2B).  The  opal-A 

rich  nodules  are  made  of  smooth  microspheres  of 

~2µm in diameter forming aggregates of amalgamated 

microspheres. 

The 

opal-A 

replacing 

diatomite 

frequently  engulfs  diatoms  and  their  moulds  that 

decrease in abundance towards the centre of the nodule 

(Fig.  2D).  Moreover,  opal-A  nodules  replacing 

carbonate  layers  typically  engulf  crystals  and  their 

moulds  of  the  carbonate  minerals  (dolomite  and 

ankerite) (Fig. 2E). The opal-A/CT rich nodules show a 

microstructure  similar  to  that  of  opal-A  rich  nodules 

characterized by  aggregates of  microspheres of ~8 µm 

in diameter (Fig. 2C). Occasionally these microspheres 

form  finger-like  aggregates  (Fig.  2F).  In  addition  to 

opal-A  and  opal-A/CT,  petrographic  observations 

indicate  the  presence  of  small  crystalline  areas,  likely 

microquartz crystals, appear within the opaline texture. 

 

DISCUSSION: 

 

The  occurrence  of  diatom  moulds  in  opal-A 

nodules  suggests  that  the  dissolution  of  silica  diatom 

skeletons, which are abundant in the Camp dels Ninots 

lacustrine  sediments,  contributed  in  part  to  the 

formation  of  the  nodules.  Textural  observations 

indicate  that  opal-A  is  formed  by  microspheres,  most 

probably  generated  through  a  dissolution  and  re-

precipitation  process  (Mackay,  2007).  Despite  opal-

A/CT  have  been  recognized  by  XRD  in  Camp  dels 

Ninots, the typical opal-CT bladed lepispheres reported 

in  the  literature  (e.g.,  Lynee  et  al.,  2005)  are  not 

recognized,  indicating  that  the  complete  opal-A  to 

opal-CT  transformation  is  not  complete  in  the  studied 

samples.  

 

The  transformation  from  opal-A  to  opal-CT  has 

been  extensively  reported  in  the  literature  (e.g.,  Lynee 

et  al.,  2005).  According  to  these  authors  the  complete 

diagenetic  transformation  of  opal-A  includes  the  pass 

of  opal-CT  to  microquartz  frequently  with  an 

intermediate  phase  called  moganite.  XRD  analyses  of 

the  Camp  dels  Ninots  nodules  do  not  support  further 

transformation  of  opal-CT  to  moganite  or  microquartz 

in  the  studied  sediments.  However,  the  presence  of 

small  microquartz  crystals  that  appear  within  the 

opaline suggests that the transformation may have been

 

 

Figure  2:  A)  Hand  specimen  of  a  black  and homogeneous  chert  nodule.  B)  Photomicrograph  of  opal-A  rich  nodule  showing  the  typical  yellowish 

color  of  the  amorphous  mass  (parallel  light).  C)  Photomicrograph  of  opal-A/CT  rich  nodule  showing  the  texture  made  of  clusters  of  microspheres 

(parallel  light).  D)  SEM  image  showing  diatom moulds  within  the  opal-A  amorphous  mass.  E)  SEM image  of  an  opal-A  rich  nodule  showing  the 

amorphous mass engulfing ankerite crystals. F) SEM image of the opal-A/CT nodule showing a cluster of smooth microspheres of around 8 µm in 

diameter and finger-likely morphology. 

---

IX Congreso Geológico de España                                                                                                                   Geo-Temas, 16 (1) ISSN 1576-5172 

390 

 

initiated. The low amount of microquartz in the studied 

sediments  probably  prevents  its  record  in  the  XRD 

scans, which are dominated by opal phases.  

 

CONCLUSIONS 

 

The  study  of  well  cores  from  Camp  dels  Ninots 

reveals  the  presence  of  diagenetic  chert  nodules  in 

almost all the lacustrine sedimentary infill.  

 

Chert  nodules  are  composed  by  opal-A  or  opal-

A/CT, 

both 

showing 

similar 

petrographic 

characteristics.  The  opal-A  nodules  are  made  of 

microspheres of ~2µm in diameter forming aggregates. 

Opal-A/CT  nodules  are  usually  made  of  microspheres 

aggregates 

showing 

botryoidal 

and 

finger-like 

morphologies.  Typically,  the  opal-A/CT  microspheres 

are  ~8µm  in  diameter.  Our  present  data  suggests  that 

opal-A  was  partially  transformed  to  opal-A/CT  during 

diagenesis. 

 

The transition from opal-A to opal-A/CT during the 

diagenesis  and  its  potential  evolution  to  opal-CT  and 

microquartz  needs  to  be  further  characterized  by 

complementary  analytical  techniques  such  as  Raman 

scattering or Si isotopes. 

 

ACKNOWLEDGEMENTS 

 

This  research  is  funded  by  Repsol  Exploración 

through  a  collaborative  project  with  the  University  of 

Barcelona.  Well  drilling  was  financed  by

 

El  Plio-

pleistocè  del  Camp  dels  Ninots  i  la  depressió 

prelitoral: 

evolució 

paleoclimàtica, 

dispersions 

faunístiques 

i 

humanes

  (

2014-100575) 

project 

(Departament  de  Cultura  de  la  Generalitat  de 

Catalunya)  and  SGR2014-901  (AGAUR,  Generalitat 

de  Catalunya).  The  authors  would  like  to  thank  the 

Town  Council  of  Caldes  de  Malavella  for  providing 

logistics  and  the  land  owners  (Mr.  Jaume  Pla  and 

family).  The  results  presented  here  are  part  of  the 

ongoing Msc. Thesis of J. Miró. 

 

REFERENCES 

 

Campeny,  G.  &  Gómez  de  Soler,  B.  (2010):  El  Camp 

dels Ninots: rastres de l’evolució (Eds.). Edited by 

Ajuntament  de  Caldes  de  Malavella—IPHES.  199 

pp. 

Gómez  de  Soler,  B.,  Campeny  Vall-Llosera,  G.,  van 

der  Made,  J.,  Oms,  O.,  Agustí,  J.,  Sala,  R.,  Blain, 

H.A.,  Burjachs,  F.,  Claude,  J.,  García  Catalán,  S., 

Riba, D., Rosillo, R. (2012): The Camp dels Ninots 

(NE  Spain):  a  new  key  locality  for  the  Middle 

Pliocene  terrestrial  faunas  of  Europe.  Geologica 

Acta, 10 (2): 1–17. 

Jiménez-Moreno,  G.,  Burjachs,  F.,  Expósito,  I.,  Oms, 

O.,  Carrancho,  Á.,  Villalaín,  J.J.,  Agustí,  J., 

Campeny, G., Gómez de Soler, B. & van der Made, 

J. (2013): Late Pliocene vegetation and orbital-scale 

climate  changes  from  the  western  Mediterranean 

area. Global Planet Change, 108: 15–28. 

Lynne,  B.  Y.,  Campbell,  K.  A.,  Moore,  J.  N.,  & 

Browne, P. R. L. (2005): Diagenesis of 1900-year-

old  siliceous  sinter  (opal-A  to  quartz)  at  Opal 

Mound, 

Roosevelt 

Hot 

Springs, 

Utah, 

USA.

 

Sedimentary Geology, 179(3), 249-278. 

Mackay,  A.  W.  (2007): The paleoclimatology  of  Lake 

Baikal:  a  diatom  synthesis  and  prospectus.

 

Earth-

Science Reviews,

 

82(3), 181-215. 

Martí,  J.,  Planagumà,  L.,  Geyer,  A.,  Canal,  E.,  & 

Pedrazzi,  D.  (2011):  Complex  interaction  between 

Strombolian  and  phreatomagmatic  eruptions  in  the 

Quaternary  monogenetic  volcanism  of  the  Catalan 

Volcanic 

Zone 

(NE 

of 

Spain). Journal 

of 

Volcanology  and  Geothermal  Research, 201(1): 

178-193. 

Oms,  O.,  Bolós,  X.,  Barde-Cabusson,  S.,  Martí,  J., 

Casas,  A.,  Lovera,  R.,    Himi,  M.,  Gómez  de  soler, 

B.,  Campeny  Vall-Llosera,  G.,  Pedrazzi,  d.  & 

Agustí,  J.  (2015):  Structure  of  the  Pliocene  Camp 

dels Ninots maar-diatreme (Catalan Volcanic Zone, 

NE Spain). Bulletin of Volcanology, 77(11): 1-13. 

Piqué,  A.  (2008):  Insights  into  the  geochemistry  of  F, 

Ba  and  Zn-(Pb)  hydrothermal  systems:  examples 

from  northem  Iberian  Peninsula.  PhD,  University 

of Barcelona, 216 p. 

Pous,  J.,  Solé  Sugrañes,  L.,  &  Badiella,  P.  (1990): 

Estudio  geoeléctrico  de  la  depresión  de  La  Selva 

(Girona). Acta  geológica  hispánica, 25(4):  261-

269.Vidal,  L.  M.  (1882):  Estudio  geológico  de  la 

estación  termal  de  Caldes  de  Malavella.  Bol.  de  la 

Comisión del Mapa Geol. de España, nº 9, p. 65-91. 

Vehí, M., Pujadas, A, Roqué, C. & Pallí, L. (1999): Un 

edifice  volcanic  inèdit  a  Caldes  de  Malavella  (La 

Selva,  Girona):  el  Volcà  del  Camp  dels 

Ninots.Quaderns  de  la  Selva,  11.  Centre  d’Estudis 

Selvatans.

 

---

Document Outline

• T6.pdf
  • 3T6_Miro.pdf