Interlayered (<20 µm scale) vermiculite-smectite minerals were found in drill-cores from altered Otago schist basement up to 2 m from the contact with the overlying sediment. Mineral compositions defined a series from Fe2+-rich trioctahedral vermiculite to Fe2+-bearing dioctahedral smectite; in these, tetrahedral substitution of Al for Si was unusually high (up to 3·3/8 in the formula unit). The minerals formed as intermediates during the alteration of chlorite to kaolinite under non-oxidizing, possibly acid conditions. The source of the altering solutions may have been overlying lignite seams.

Fifty-seven goethites, synthesized by a variety of procedures and with Al substitutions of 0–33 mole%, were characterized by XRD, IR, DTA, TEM and chemical techniques. Most of the properties measured showed significant intercorrelations. Mole% Al substitution (measured chemically) did not explain all the relationships among variables, but the inclusion of Δa, defined as the observed a dimension minus the a dimension predicted by the Vegard rule, explained much of the variation not explained by Al substitution. OH stretching frequency, in particular, was better correlated with Δa than the Al substitution or other properties. The properties of the goethites could best be explained by a combination of Al substitution and structural defects, with Δa being a measure of the defects. In general, the effect of structural defects was opposite to that of Al substitution. Increase in Al substitution led to a decrease in all three unit-cell dimensions and OH stretching frequency and to an increase in the distance between the two OH bending vibrations (δOH-γOH) and the temperature of dehydroxylation. Increase in structural defects, on the other hand, caused the a dimension, Δa, and OH stretching frequency to increase and δOH-γOH and the average temperature of dehydroxylation to decrease. Crystal size tended to decrease with increases in both Al substitution and structural defects. Surface area was significantly correlated with the reciprocal of the mean crystal thickness in the a direction. Comparison of XRD and TEM data showed that many samples consisted of crystals with several coherently scattering domains. The nature of the defects, i.e. whether they occur primarily in the interdomain areas or whether they are also distributed throughout the coherently diffracting domains, could not be determined.

The general approach to the problem of the real structure of smectites requires an analysis based on the relationship between structural characteristics and diffraction patterns. This paper, which considers only the models corresponding to dioctahedral smectites saturated by K-cations and collapsed, includes: 1. Successive consideration of all models which are crystallochemically possible. These models may differ in (i) the structure and chemical composition of layers and interlayer spaces; (ii) the azimuthal orientations, translations and the mode of alternation of the layers; (iii) independent parameters which describe quantitatively the models (e.g. abundance of each type of layer, probability parameters defining the succession of layers, …). 2. Calculation, in all accessible domains of reciprocal space, of the distribution of intensities and profile variations, obtained by changing only one parameter at a time, that defines one type of structural feature (e.g. cation distribution in individual layers, stacking of the layers, nature of stacking faults, …). 3. A systematical analysis of the calculated diffraction patterns to establish the diffraction criteria which will help to interpret the experimental data explicitly.

Comme la plupart des vermiculites, l'hydrate à une couche de la vermiculite-Na (d001 = 11·85 Å) présente une structure semi-ordonnée, avec des défauts d'empilement (glissements selon l'axe b). Le plan (h0l)* du réseau réciproque est entièrement discret, tandis que les rangées n'appartenant pas à ce plan sont plus ou moins diffuses dans la direction c*. La projection x0z est obtenue par une classique analyse de Fourier bidimensionelle. Dans les plans (0kl)* et (1kl)*, certaines rangées semblent presque discrètes: ceci permet d'essayer de déterminer la translation selon l'axe 0y entre deux feuillets adjacents. Le calcul des intensités des diffusions le long des rangées des plans (0kl)* et (1kl)* conduit à ne retenir qu'un seul modèle. Le désordre résulte d'une distribution aléatoire de trois translations parallèles à l'axe Oy: l'une est nulle et les deux autres sont de +0·307b et −0·307b. Le principal intérêt de ce travail est de présenter une nouvelle méthode d'approche pour l'étude des structures semi-ordonnées.

Clay minerals of several hydrothermally altered zones in a 1200-m biotite-granite core from a drillhole in northern Switzerland were studied microscopically, by XRD and by electron microprobe. The minerals principally affected by the hydrothermal alteration were plagioclase (An5-An20) and, to a lesser extent, biotite. Illite, regularly interstratified illite-smectite and dioctahedral chlorite-smectite, dioctahedral chlorite, trioctahedral chlorite and kaolinite were detected in the alteration products. Commonly, two or more clay minerals occurred together in pseudomorphs after plagioclase. The mineral chemistry of the clay minerals showed a predominance of the substitution KAl for Si and, to a lesser extent, MgSi for Al. Fluid-inclusion data and the absence of pure smectite and epidote indicated temperatures of ∼200°C for the fluid that caused this alteration.

Double-cation hydroxy compounds, generally with the pyroaurite-type structure, were synthesized by a reaction involving the hydrolysis of a cation in solution by a fully hydrolysed and precipitated hydroxide of a second metallic cation. Synthesis of this type of compound is not limited to reactions between di- and trivalent cations as previously thought but can, in this process, involve divalent-divalent, divalent-tetravalent and trivalent-trivalent cations. Crystalline compounds with reasonably sharp XRD patterns formed generally within a few hours at 25°C at pH 4–8·5 depending on the cations involved. The technique presents a more rapid method of formation of these compounds than previously described syntheses, and has been called induced hydrolysis because the fully hydrolysed cation causes complete hydrolysis of the second cation at a pH below that at which this would normally occur. The minerals takovite, Ni6Al2(OH)16CO3·H2O, and hydrotalcite, Mg6Al2(OH)16CO3·H2O, were amongst some of the compounds formed and the reaction is considered to be more realistic in terms of conditions encountered in natural environments than previous syntheses. The reactions described could also be expected to affect the mobility of heavy elements in the environment. These double hydroxy compounds convert on heating between 300–500°C to double-metal oxides with the spinel structure.

Dans les encroûtements calcaires sous galet de la Plaine Poitevine, nous avons mis en évidence, par des méthodes microscopiques, une séquence minéralogique évolutive de la calcite. Par spectrométrie d'absorption infrarouge des éléments de la séquence prélevés en hiver, nous caractérisons, à côté de la calcite (bande à 1420 cm−1), du carbonate amorphe hydraté (bandes à 1405 et 1485 cm−1 et un autre type de calcite (bande à 1445 cm−1). Les résultats d'essais de laboratoire nous permettent d'envisager une évolution du carbonate amorphe vers la calcite par l'intermédiaire d'une phase calcitique transitoire, et d'aragonite toujours en faible proportion. La formation de ces carbonates est liée aux conditions bio-physico-chimiques du sol.

L'intérêt porté à la synthèse de la kaolinite a été suscité par des préoccupations d'ordre pédologique, qui nous ont amenés à comparer les expériences réalisées en laboratoire aux situations naturelles considérées comme propices à la formation de la phyllite 1/1. Il apparaît essentiel, pour le succès des synthèses, de privilégier la formation d'ions hydroxylés monomères de Al, pouvant réagir avec l'acide orthosilicique. La neutralisation lente et partielle de solutions très diluées semble garantir ces conditions. Deux séries d'essais ont été entrepris. Les résultats expérimentaux tendent à démontrer la possibilité d'obtenir une précipitation de kaolinite à partir des ions en solution et par simple neutralisation. Le mécanisme proposé par Siffert (1962), mettant en jeu la formation d'éléments T-O, semble le plus probable. Ces éléments prendraient naissance par réaction de l'acide orthosilicique et de l'ion Al(OH)2+. Le rapprochement entre l'importance du rôle joué ici par ce monomère hydroxylé et la place qu'il occupe dans le schéma de dissolution établi par Sarazin (1979) peut permettre de comprendre que les néoformations de kaolinite correspondent à des sols relativement bien drainés.

L'argile blanche en provenance du sol ferrallitique dérivé de matériaux pyroclastiques de Vaté (Vanuatu) possède un rapport moléculaire SiO2/(Al2O3 + Fe2O3) proche de 2, est riche en fer (∼7% Fe2O3) et se présente sous forme de fines lamelles irrégulières et parfois froissées. Sous l'effet de tout traitement de déshydratation, l'espacement basal de cette argile passe progressivement de 10 Å vers 7 Å. Toutes ces caractéristiques permettraient son identification comme halloysite (10 Å) ferrifère hydratée. Cependant, les spectres de diffraction des rayons X de cette argile déshydratée puis déshydroxylée ne correspondent pas à ceux que l'on obtient pour une halloysite ‘normale’. Ils révèlent plutôt la présence d'un édifice interstratifié 1:1/2:1 où le minéral 2:1, présent à raison de 20% environ, est dioctaédrique. En outre, la CEC de ce matériau (∼44 mEq/100 g à pH 4) est anormalement élevée pour un minéral 1:1. Par spectroscopie Mössbauer, on établit que la quasi-totalité du fer présent dans cet échantillon doit être localisée en position octaédrique au sein d'un phyllosilicate. Comme ce fer est ferrique, son inclusion dans la couche octaédrique d'un minéral 1:1 ne pourrait justifier l'importante charge négative permanente que porte cette argile. En réalité, toutes les propriétés reconnues pour ce matériau justifient son identification comme minéral interstratififé de 80% environ d'halloysite et de 20% de smectite ferrifère. Certaines particularités des spectres d'infrarouge, notamment l'absence des bandes à 3560 et 820 cm−1 caractéristiques des vibrations d'élongation et de déformation des hydroxyles de la nontronite, suggèrent que la smectite ferrifère inclue dans l'édifice interstratifié pourrait être une hisingérite dioctaédrique.

La formación Fardes consiste en secuencias alternadas de turbiditas y hemipelagitas. Estos sedimentos han sido silicificados diagenéticamente y se presentan como estratos gruesos de color amarillo, que contienen jarosita y sideronatrita, inicialmente depositados en un medio reductor. Los niveles hemipelagíticos se pueden considerar por su composición quimica y mineralógica como bentonitas, compuestas principalmente de esmectitas, mica y cuarzo. En algunos casos se han encontrado asimismo, calcita, dolomita, halita y yeso. En la fracción <2 µm el mineral más abundante es la esmectita (48%) seguido por la palygorskita y la mica (28% y 32% respectivamente). La composición de la esmectita corresponde a los miembros ricos en Fe de la serie nontronita-beidellita; las micas son verdaderas moscovitas y la paligorskita tiene contenidos anormalmente altos de Fe y Al. Evidencias mineralógicas y geoquimicas indican que estas bentonitas son productos de alteración de rocas volcánicas, posiblemente, andesitas calcoalcalinas.

The results obtained from this study of kaolinite dehydroxylation explain why different investigators have ascribed both first-order kinetics and a diffusion mechanism to this reaction. The fact that activation energies reported by these workers agree well, in spite of the different kinetics assumed when performing the calculations, is also explained. From a comparison of the results obtained by isothermal and non-isothermal methods it is concluded that, for reacted fractions, α, <0·6, kaolinite dehydroxylation is controlled by a diffusion process. A reaction mechanism explaining this behaviour is proposed.