The engineering geology of the Came clay at the National Soft Clay Research Site, Bothkennar

Abstract

It is possible to subdivide the Carse clay deposits above the Bothkennar gravel into bedded, laminated, mottled and weathered faciès. The first is composed of silty clays which retain original sedimentary structures from quiet water tidal deposition. The second records locally more energetic conditions which gave rise to the deposition of interbedded silt laminae. Reduced rates of sedimentation at times allowed burrowing organisms to rework the sediment and hence to produce the mottled faciès. The last facies is a near-surface zone which has been affected by desiccation, oxidation and modern pedogenesis. Most of the succession above the Bothkennar gravel can be correlated with the Claret beds which occur widely in the area. The lowest part of the sequence has some similarity to the Letham beds, but the exact correlation is suspect. The Claret beds are succeeded by modern tidal flat deposits, which rest on them with marked disconformity. Radiocarbon dating indicates their age to 5000–3000 BP. The borehole depths and the sea level curve together suggest that the Claret beds accumulated offshore in water whose depth reduced from about 20 m to 5–10 m, which agrees broadly with faunal data. The grain size distribution shows little variation with depth. The principal clay mineral is illite, but the plasticity appears enhanced by organic residues. The principal ions in the soil water are sodium, chloride and sulphate: their concentration appears similar to that of the adjacent estuary water. The soil has an electrical resistivity of 1–4 Ώm, controlled by the water content and pore water solutes. The P wave velocity is isotropic and equivalent to that in water. Il est possible de sub-diviser les couches d'argile du Carse au dessus de Gravier de Bothkennar en des faciès stratifiés, feuilletés, laminés, marbrés et altérés. La première se compose d'argiles limoneuses qui ont gardé leur structure sèdimentaire originale provenant d'une déposition calme par marées. La deuxième montre localement des conditions plus énergétiques résultant en des dépôts lardés de lamelles de limon. A certains moments des taux réduits de sédimentation ont permis à des organismes fouisseurs de retravailler le sédiment et par conséquent de produire le faciès marbré. Le dernier faciès est une zone près de la surface qui a été affectée par la desiccation, l'oxydation et une pédogénèse moderne. La plupart des couches au dessus du Gravier de Bothkemnar peuvent être cor-rélées avec les bancs de Claret qui sont rencontrés partout dans la région. La partie la plus basse de la séquence a quelques similarités avec les bancs de Lelham mais la corrélation exacte est douteuse. Les bancs de Claret sont suivis par des dépôts marécageux modernes formés dans la zone des marées qui reposent sur eux d'une façon non-conforme marquée. Une mesure de l'âge au radio-carbone indique leur âge entre 5000 et 3000 BP. Les profondeurs des sondages et la courbe du niveau de la mer suggèrent que les bancs de Claret se sont accumulées offshore dans de l'eau dont la profondeur s'est réduite de 20 m à 5-10 m ce qui est en gros en accord avec les données de la faune. La distribution de la taille des grains montre peu de variation avec la profondeur. Le minéral argileux principal est l'illite, mais la plasticité apparaît augmentée par les résidus organiques. Les ions principaux dans l'eau du sol sont les ions sodium, chlorure et sulfate: leur concentration apparaît semblable à celle de l'estuaire voisin. Le sol a une résistivité électrique de 1–4 fini, contrôlée par la teneur en eau et les matériaux dissous dans l'eau. La vélocité des ondes-P est isotropique et équivalente à celle l'eau.