Formation of clay minerals in andosoils under temperate climate

Abstract

The principal methods for studying clay minerals in andosoils differ especially by the succession of the pretreatments, i.e. differential dissolution of amorphous mineral cements before (first method) or after (second method) the dispersion and recovery of granulometric fractions.

The first method permits a rapid total quantitative estimation of amorphous components and an accurate identification of crystallized clay minerals by means of X-ray diffraction. The second method only proves the presence of allophane and imogolite.

The two methods were applied in two different laboratories on the same soils from the Massif Central. The comparison of the results emphasizes the profit of using the two methods, especially if hypotheses on the mechanisms of clay genesis are to be proposed.

These results, if placed in the context of a more comprehensive study, suggest the existence of two principal phases of clay genesis, strongly connected to the evolution of organic matter in andosoils, as follows: (i) an early, prepedologic phase during which halloysites and smectites would form; (ii) a late phase giving rise especially to some kaolinite and gibbsite.

Resume

Les principales méthodes d'étude des argiles dans les andosols diffèrent surtout par l'ordre dans lequel sont effectués les prétraitements: dissolution differentielle des ciments mineraux amorphes avant (lere méthode) ou après (2eme méthode) la dispersion et la recupération des fractions granulométriques.

La première approche méthodologique permet d'obtenir rapidement une estimation quantitative globale des amorphes et une détermination diffractométrique correcte des argiles cristallisées. La seconde, est la seule à pouvoir prouver la présence d'allophane et d'imogolite.

Les deux méthodes ont ete appliquees dans deux laboratoires différents sur les mêmes sols provenant du Massif Central francais. La comparaison des resultats souligne l'intérêt d'employer les deux méthodes de préparation, surtout lorsque l'on veut proposer des hypothèses sur les processus d'argilogenèse.

Ces résultats replacés dans le contexte d'une étude plus vaste, suggèrent l'existence de deux phases principales d'argilogenèse, étroitement liées à l'évolution de la matière organique des andosols: (i) une phase précoce, prépédologique, où se formeraient surtout des halloysites et des smectites; (ii) une phase tardive donnant surtout de la kaolinite et de la gibbsite.

Kurzreferat

Die Hauptmethoden, die bei der Untersuchung von Tonmineralien in Andoböden zue Anwendung gelangen, unterscheiden sich besonders durch die Folge der Vorbehandlungen, d.h. differentielle Auflösung amorpher Mineralzemente vor (erste Methode) oder nach (zweite Methode) der Dispergierung und Wiedergewinnung granulo-metrischer Fraktionen.

Die erste Methode ermöglicht schnelle schätzungsweise Bestimmung der Gesamtmenge amorpher Bestandteile und genaue Unterscheidung der kristallisierten Tonmineralien durch Röntgenbeugung. Die zweite Methode ermöglicht es nur das Vorkommen von Allophan und Imogolit nachzuweisen.

Die beiden Methoden wurden in zwei verschiedenen Laboratorien angewandt, wobei von den gleichen Böden aus dem französischen Massif Central Gebrauch gemacht wurde. Der Vergleich der Ergebnisse unterstreicht, dass es sich lohnt, die beiden Methoden anzuwenden, besonders wenn es darum geht, Hypothesen hinsichtlich der Mechanismen der Tonbildung auszuarbeiten.

Im Rahmen einer mehr umfassenden Untersuchung deuten diese Ergebnisse auf das Besehen von zwei Hauptphasen der Tonbildung hin, die in enger Beziehung zu der Evolution von organischen Stoffen in Andoböden stehen. Es sind dies (1) eine frühe, präpedologische Phase, in der sich Halloysiten und Smektiten bildeten, und (2) eine späte Phase, die vor allen zum Entstehen von Kaolinit und Gibbsit führte.

Resumen

Los principales métodos para estudiar los minerales de arcilla en ando suelos difieren especialmente en la sucesión de los tratamientos previos, es decir, la disolución diferencial de cementos de minerales amorfos antes (primer método) o después (segundo método) de la dispersión y recuperación de fracciones granulométricas.

El primer método permite un cálculo cuantitativo de los componentes amorfos y una identificación exacta de los minerales de arcilla cristalizades, por medio de la difracción de rayos X. El segundo método sólo prueba la presencia de alófana e imogolita.

Los dos métodos se han aplicado en dos laboratorios distintos sobre los mismos suelos procedentes del Massifi Central. La comparación de los resultados pone de relieve la utilidad de usar los dos métodos, especialmente si han de proponerse hipótesis sobre los mceanismos de la génesis de las arcillas.

Estos resultados, poniéndolos en el contexto de un estudio más completo, sugieren la existencia de dos fases principales de génesis de arcillas, fuertemente vinculadas a la evolución de la materia orgánica en los andosuelos, a saber: (i) Una fase prepedológica temprana durante la cual se formarian haloisitas y esmectitas; (ii) Una fase posterior que da lugar especialmente a algo de caolinita y gibbsita.