A Chloritized Montmorillonite from the Rio Chiflon Formation (TR) of Argentina

Abstract

X-ray, chemical, and genetic characteristics of a chloritized montmorillonite mineral species, found in The Río Chiflón Formation (La Torre, La Rioja, Argentina) are described. The mineral is associated with illite, montmorillonite, and chlorite, plus the non-clay associates analcite and hematite. The Río Chiflón Formation is of Upper Triassic age, and consists of red sandstones and siltstones representing poorly developed fluviatile cyclothems.

Studies of the Li⁺, K⁺ and Mg²⁺ varieties of the clay, and solvation with glycerol or ethylene glycol have shown that the mineral is a smectite which behaves peculiarly with heating. Between 200° and 600°C the mineral collapses gradually from a basal spacing of 13–10 Å. Regular expansibility with ethylene glycol and glycerol is completely preserved (in the Li⁺ and K⁺ clays) up to a preheating of 400°C and partially preserved up to 600°C. This behavior has been interpreted as caused by the presence of interlayer contaminants of a hydroxy-cation type. The interlayer cations may be Al, Mg, and Fe, (in this order).

The environment of the Río Chiflón Formation has been evaluated in the light of well-known occurrences of intergradient clays in soils, and the presence of analcite and hematite. It is proposed that chloritization has taken place during a soil weathering process, under alkaline conditions with great availability of sodium during alternating dry-humid seasonal climates (oxidation conditions). The stability of the interlayer developed under these circumstances was increased during long burial and diagenesis.

Résumé

Les caractéristiques d’une espèce minérale du type montmorillonite chloritisée trouvée dans la formation du Rio Chiflón (La Torre, La Rioja, Argentine) sont décrites au point de vue diffraction X, composition chimique et génèse. Le minéral est associé avec de l’illite, de la montmorillonite et de la chlorite, avec en plus les minéraux non argileux analcite et hématite. La formation du Rio Chiflón date du Trias supérieur et est constituée par des grès rouges et des limons consolidés qui représentent des cyclothèmes fluviatiles peu développés.

L’étude des variétés Li⁺, K⁺ et Mg²⁺ de l’argile et de leur solvatation avec le glycérol ou l’éthylène glycol a montré que le minéral est une smectite qui a un comportement particulier au chauffage. Entre 200° et 600°C le minéral se ferme progressivement, avec un espacement basal qui passe de 13 Å à 10 Å. Le caractère expansible normal avec l’éthylène glycol et le glycérol est totalement maintenu (dans les argiles Li⁺ et K⁺) jusqu’à un préchauffage de 400°C, et partiellement maintenu jusqu’à 600°C. Ce comportement a été interprété sur la base de la présence de contaminants interfeuillets du type hydroxycation. Les cations interfeuillets peuvent être Al, Mg et Fe (dans cet ordre).

L’environnement de la formation du Rio Chiflón a été compris grâce à l’apparition bien connue d’intergrades dans les sols et à la présence d’analcite et d’hématite. On propose que la chloritisation se soit établie au cours d’un processus d’altération de sol, dans des conditions alcalines avec une dis¬ponibilité importante du sodium pendant les climats saisonniers ou alternent les conditions sèches et humides (conditions d’oxydation). La stabilité du composé interfeuillet développé dans ces cir¬constances a augmenté pendant les périodes d’enfouissement long et la diagénèse.

Kurzreferat

Es werden Röntgen, chemische und genetische Eigenschaften einer chloritisierten Art von Montmorillonit beschrieben, die in the Rio Chiflón Formation (La Torre, La Rioja, Argentina) gefunden werden. Das Mineral wird begleitet von Mit, Montmorillonit und Chlorit, sowie den nicht- tonigen Mineralen Analcim und Haematit. Die Rio Chiflón Formation kommt aus dem oberen Trias und besteht aus rotem Sandstein und aus verfestigtem Schluffmergel, schwach entwickelte fluviale Cyclotheme darstellend.

Untersuchungen der Li⁺, K⁺ und Mg²⁺ Arten des Tones, und Solvation mit Glyzerin oder Äthylenglykol zeigten, dass das Mineral ein Smectit ist, der sich bei der Erwärmung eigentümlich verhält. Zwischen 200° und 600°C schrumpft das Mineral allmählich von einem basalen Abstand von 13 Å auf 10 Å zusammen. Das reguläre Ausdehnungsvermögen mit Äthylenglykol und Glyzerin bleibt voll¬kommen erhalten (in den Li⁺ und K⁺ Tonen) bis zu einer Vorwärmung auf 400°C und bleibt teilweise erhalten bis zu 600°C. Dieses Verhalten wurde erklärt als hervorgerufen durch die Anwesenheit von Zwischenschichtverunreinigungen eines Flydroxy-Kation Typs. Die Zwischenschichtkationen können Al, Mg und Fe (in dieser Reihenfolge) sein.

Die Umgebung der Rio Chiflón Formation wurde im Lichte wohlbekannter Vorkommen von all¬mählich ineinander übergehenden Tonen in Böden, sowie der Anwesenheit von Analcim und Hämatit beurteilt. Es wird die Vermutung aufgestellt, dass Chloritisierung im Laufe eines Bodenverwitte¬rungsvorganges unter alkalischen Bedingungen mit starker Verfügbarkeit von Natrium während abwechselnd trocken-feuchten saisonmässigen Klimen (Oxydationsbedingungen) vor sich gegangen ist. Die Stabilität der unter diesen Umständen entwickelten Zwischenschicht wurde während langer Vergrabung und Diagenese erhöht.

Резюме

Описываются рентгеновские, химические и генетические характеристики хлоритизирован- ного ряда монтмориллонитового минерала, найденного в образованиях Rio Chiflon (La Terre, La Rioja, Аргентина). Этот минерал встречается в ассоциации с иллитом, монтмориллонитом и хлоритом, плюс с неглинистыми спутниками анальцимом и гематитом. По происхождению образование Rio Chiflon позднетриассикского периода и состоит из красного и зернистого песчаников, представляющих собой недоразвитые речные циклотемы.

Изучение разновидностей глины Li⁺, К⁺ и Mg²⁺ и сольвация глицерином или этиленгликолем показали, что этот минерал является сукновальной г линой, ведущей себя странно при нагревании. При температуре между 200°С и 600°С минерал постепенно разрушается от основного размещения 13 Å до 10 Å. При помощи этиленгликоля и глицерина систематическая расширяемость сохраняется (в глинах Li⁺ и К⁺) при нагреве до 400°С, и частично при нагреве до 600°С. Это поведение приписы¬вают присутствию межслойного загрязнения гидроксикатионного типа. Межслоевыми катионами могут быть Al, Mg и Fe (в таком порядке).

Определяли экзогенную среду образования Rio Chiflon имея в виду хорошо известные случаи межградиентных глин в земле, и присутствие анальцима и гематита.

Предполагают, что хлоритизирование произошло во время выветривания горных пород в щелочных условиях в присутствии большого количества натрия под влиянием чередующихся сухих- влажных климатических явлений (условия окисления). Стабильность промежуточного слоя образо¬вавшегося в этих условиях повысилась в течение длительного захоронения и диагенеза.