Experimental Transformation of a Chlorite Into a Vermiculite

Abstract

An orthochlorite (sheridanite) was heated to 610°C to dehydroxylate the hydroxide sheet and to oxidize ferrous iron. The heated sample was shaken for 20 min in a mixed solution of 0·2 N HCl and 0·2 N NaCl to dissolve the dehydroxylated hydroxide sheet. X-ray diffraction, thermal, infrared absorption and chemical analyses showed that the resulting product was similar to Kenya vermiculite. The procedure shows promise for the individual determination of the composition of the hydroxide sheet and of the mica layer in the chlorite structure. The experiments indicate that the hydroxide sheet in orthochlorites must be structurally disturbed before it can be selectively removed. In nature, structural disorganization of the hydroxide sheet of chlorite by dehydroxylation and oxidation of ferrous iron might occur during meta-morphic processes, and chlorite to vermiculite transformation could take place during subsequent acid weathering. In pedogenic weathering conditions it is likely that oxidation of ferrous iron plays a major role in initiation of the structural disorder required for the selective removal of the hydroxide sheet in the weathering of chlorite to vermiculite.

Résumé

Une orthochlorite (sheridanite) a été chauffée à 610°C pour deshydroxyler la couche hydroxyde et oxyder le fer ferreux. L’échantillon chauffé a été agité pendant 20 mn dans une solution mixte de HCl 0,2 N et NaCl 0,2 N afin de dissoudre la couche hydroxyde deshydroxylée. La diffraction X, les analyses thermiques, spectrométriques infrarouge et chimiques montrent que le produit résultant est semblable à la vermiculite du Kenya. La technique utilisée semble prometteuse pour déterminer spécifiquement la composition de la couche hydroxyde et la structure du feuillet mica dans la chlorite. Les expériences indiquent que la couche hydroxyde des orthochlorites doit acquérir une structure désordonnée avant de pouvoir être extraite sélectivement. Dans la nature, la dsorganisation de la structure de la couche hydroxyde de la chlorite, par deshydroxylation et oxydation du fer ferreux, pourrait se passer pendant les phénomènes métamorphiques, et la transformation de la chlorite en vermiculite pourrait se faire pendant l’altération acide ultérieure. Dans des conditions d’altération pédologiques, il est probable que l’oxydation du fer ferreux joue un rôle prépondérant dans l’initiation du désordre structural requis pour l’extraction sélective de la couche hydroxyde lors de l’altération de la chlorite en vermiculite.

Kurzreferat

Ein Orthochlorit (Sheridanit) wurde auf 610°C erhitzt, um die Hydroxidschicht zu dehydroxylieren und zweiwertiges Eisen zu oxidieren. Die erhitze Probe wurde für 20 Minuten in einer Mischlösung von 0,2 N HCl und 0,2 N NaCl geschüttelt, um die dehydroxylierte Hydroxidschicht aufzulösen. Röntgenbeugungs-, Thermoanalyse, Infrarotsorption und chemische Analysen zeigten, daß das entstehende Produkt dem Kenya-Vermiculit ähnelt. Das Verfahren erweist sich als vielversprechend für die individuelle Bestimmung der Zusammensetzung der Hydroxidschicht und der Glimmerschicht in der Chloritstruktur. Die Versuche zeigen, daß die Hydroxidschicht in Orthochloriten in ihrer Struktur gestört werden muß, bevor sie selektiv entfernt werden kann. In der Natur mag eine strukturelle Auflösung der Hydroxidschicht von Chlorit durch Dehydroxylation und Oxidation zweiwertigen Eisens während metamorpher Prozesse erfolgen, und eine Umwandlung von Chlorit in Vermiculit könnte während einer späteren sauren Verwitterung stattfinden. Unter pedogenen Verwitterungsbedingungen spielt wahrscheinlich die Oxidation von zweiwertigem Eisen bei der Auslösung von Strukturstörungen, die die Voraussetzung einer selektiven Entfernung der Hydroxidschicht bei der Verwitterung von Chlorit zu Vermiculit sind, eine größere Rolle.

Резюме

Ортохлорит (шериданит) нагрели до 610°С для дегидроксилирования гидро-окисного покрова и для окисления двувалентного железа. Для растворения дегидроксилиро-ванного покрова нагретый образец встряхивали в течение 20 минут в смешанном растворе 0,2 N НС1 и 0,2 N NaCl. Рентгенографическое и термальное исследования, ИК-спектр поглощения и химический анализ показали, что результирующий продукт подобен кениевскому вермикулиту. Эта процедура может оказаться пригодной для индивидуального определения состава гидроокисного покрова и слоя слюды в структуре хлорита. По опытам видно, что структуру гидроокисного покрова в ортохлорите необходимо разрушить до его селективного удаления. В природе, структурная дезорганизация покрова хлорита посредством дегидроксилирования и окисление двувалентного железа могут происходить во время метаморфических процессов, а переход хлорита в вермикулит может совершиться во время выветривания в результате окисления. При педологическом выветривании, весьма возможно окисление железа играет главную роль в создании структурного беспорядка, требующегося для избирательного удаления гидроокисного покрова в процессе перехода хлорита в вермикулит.