Glauconite Pellets: Similar X-Ray Patterns from Individual Pellets of Lobate and Vermiform Morphology

Abstract

Glauconite pellets of vermiform and lobate morphology occur together in Eocene geologic formations in Maryland. Morphologically, the vermiform pellets appear to be identical to those that have previously been called “altered biotite”. In thin sections these pellets do show a well-defined micaceous morphology with the layers running across the worm-like pellets. Some zones in these pellets appear to be “crystals” that are up to 30 × 70 μ and nearly rectangular in cross section. However, there are tiny cracks along cleavage planes within these “crystals”. Externally, the lobate pellets have many rounded lobes and are similar to one of the shapes that Burst has called free-form. In thin section under crossed nicols these pellets have a grainy appearance, indicating that the lobate pellets are composed of many small zones, each about 5–20 μ across. Within these zones the mineral glau-conite has a single orientation, but the zones are not lined up with each other to give the gross micaceous appearance that is associated with the vermiform pellets.

Random powder X-ray diffraction patterns (prepared with a large 114·59mm Norelco powder camera) of individual vermiform and lobate pellets are nearly identical. Eight vermiform and 9 lobate pellets gave the same mean 001 (10·2 Å) and 060 (1·518 Å) spacings. The patterns from both kinds of pellets are similar, except for the absence of some weak lines, to Warshaw’s (ASTM) pattern for glauconite. The patterns have lines indicating a 1 M polytype, however, hkl lines with k ≠ 3n are broad indicating some disorder. In addition to X-ray diffraction patterns, the K₂O content (6·7 per cent) and CEC (29 me/100 g as Ca replaced by Mg) of the pellets indicate that interstratified expanded layers may be the main source of the disorder.

If the vermiform pellets are altered mica, the alteration has been sufficient to give a product that is definitely identified as glauconite by X-ray methods. The possibility of mica alteration is suggested by the geographic nearness of the Piedmont (a mica source area) and the occurrence of Piedmont-type quartz with the glauconite pellets. Alternatively, the vermiform pellets may form during glauconite crystallization or recrystallization processes. The probability that both kinds of pellets obtained their morphology before or during, rather than after, the time they became glauconite (mineralogically) suggests that the proper environment may form glauconite from a variety of starting materials.

Résumé

Des pastilles de glauconie de morphologie vermiforme et lobaire se trouvent ensemble dans les formations géologiques de l’écocène dans le Maryland. Morphologiquement, ces pastilles vermi-formes semblent identiques à celles que l’on appelait précédemment du nom de ‘biotite altérée’. En sections minces, ces pastilles font apparaître une morphologie micacée de type bien défini, les couches traversant les pastilles vermiformes. Certaines zones de ces pastilles ont l’apparence de ‘cristaux’ d’une taille qui va jusqu’à 30 × 70 μ et à section presque rectangulaire. L’on peut cependant discerner des fissures minuscules le long des plans de clivage à l’intérieur de ces cristaux. Extérieurement les pastilles lobaires ont plusieurs lobes arrondis et ressemblent à l’une des formes que Burst appelle ‘libre’. En section mince sous nicols croisés ces pastilles ont une apparence granulaire, ce qui montre que les pastilles lobaires se composent de plusieurs petites zones, chacune de 5 à 50 μ de diamètre. A l’intérieur de ces zones la glauconie minérale a une seule orientation, mais les zones ne sont pas alignées de manière à donner l’aspect general micacé que a l’on associe avec les pastilles vermiformes.

Des modèles de diffraction à rayons X de poudre pris au hasard (préparés avec un grand appareil de photo à poudre Norelco de 114,59 mm) de pastilles vermiformes et lobaires individuelles sont pratiquement identiques. Huit pastilles vermiformes et neuf lobaires ont donné les mêmes écartements moyens 001 (10,1 Å) et 060 (1,518 Å). Les modèles des deux types de pastilles ressemblent, à la seule exception de quelques traits de faible intensité, au modèle de Warshaw (ASTM) pour la glauconie. Les modèles ont des traits qui indiquent un polytype 1 M; cependant les traits hkl (k ≠ 3n) sont larges, ce qui démontre un certain désordre. En plus des modéles de diffraction à rayons X, la teneur en K₂O (6.7%) et l’indice CEC (29 me/100 g. comme Ca remplacé par Mg) des pastilles montrent que les couches dilatées interstratifiées sont peut-être la cause principale du désordre.

Si les pastilles vermiformes sont du mica altéré, l’altération a été suffisamment importante pour donner un produit que les méthodes à rayons X identifient de manière définitive à la glauconie. La possibilité d’altération du mica vient du fait de la proximité géographique de Piedmont (une zone de source de mica) et également de la présence de quartz de type piedmontais avec les pastilles de glauconie. Alternativement, il se peut que les pastilles vermiformes prennent forme pendant le processus de cristallisation ou de recristallisation de la glauconie. La fait qu’il est probable que les deux types de pastilles aient obtenu leur morphologie avant ou pendant, plutot qu’après, la période où elles se sont transformées en glauconie (minéralogiquement) fait penser qu’un milieu approprié peut former la glauconie à partir de produits initiaux varié.

Kurzreferat

Glaukonitteilchen mit wurmförmiger und lappiger Morphologie kommen gemeinsam in den geologischen Eozän-Formationen von Maryland vor. Morphologisch gesehen scheinen die wurmförmigen Teilchen identisch mit den früher als ‘veränderter Biotit’ bezeichneten zu sein. In Dünnschliffen zeigen diese Teilchen eine wohldefinierte Glimmermorphologie, wobei die Schichten quer durch die wurmformigen Teilchen verlaufen. Manche der Zonen dieser Telichen scheinen ‘Kristalle’ von bis zu 30 × 70 μ und beinahe rechteckigem Querschnitt zu sein. Entlang den Spaltflächen innerhalb dieser ‘Kristalle’ sind jedoch winzige Risse vorhanden. Äusserlich haben die lappigen Teilchen viele abgerundete Lappen und erinnern an eine der von Burst als freiförmig bezeichneten Formen. Die zwischen gekreuzten Nicols betrachteten Dünnschliffe dieser Teilchen weisen körniges Gefüge auf, was darauf hinweist, dass die lappigen Teilchen aus einer Vielzahl schmaler Zonen von je etwa 5–20 μ Breite bestehen. Innerhalb dieser Zonen besitzt der Glaukonit eine einheitliche Orientierung, doch sind die Zonen nicht gegeneinander ausgerichtet, um die in den wurmformigen Teilchen beobachtete glimmerartige Gesamterscheinung zu geben.

Die mittels einer grossen 114,59 mm Norelco Pulver-Kamera erhaltenen Pulver-Röntgenbilder einzelner wurmförmiger und lappiger Teilchen sind nahezu identisch. Acht wurmförmige und neun lappige Teilchen gaben die gleichen durchschnittlichen 001 (10,2 Å) und 060 (1,518 Å) Abstände. Die aus den beiden Teilchenarten erhaltenen Bilder sind, bis auf die Abwesenheit einiger schwacher Linien, dem von Warshaw (ASTM) angegebenem Bild für Glaukonit ähnlich. Die Bilder weisen Linien auf, die einen 1 M Polytyp anzeigen, jedoch sind die hkl Linien mit k ≠ 3n breit und deuten auf Unregelmässigkeiten hin. Zusätzlich zu den Röntgenbeugungsbildern weisen der K₂O Gehalt (6,7%) und CEC (29 me/100 Gramm als Ca ersetzt durch Mg) der Teilchen darauf hin, dass zwischengelagerte Quellschichten die Hauptursache dieser Unregelmässigkeit sein dürften.

Wenn es sich bei den wurmförmigen Teilchen um modifizierten Glimmer handelt, so ist die Modifizierung genügend weit fortgeschritten, um ein Produkt zu liefern, dass durch Röntgenstrahlen-methoden eindeutig als Glaukonit identifiziert werden kann. Die Möglichkeit einer Glimmerveränderung wird durch die geographische Nähe des Piedmonts (Glimmervorkommen) und das Auftreten von Piedmont-artigem Quarz mit den Glaukonitteilchen nahegelegt. Andererseits könnten die wurmförmigen Teilchen durch Glaukonitkristallisations- oder Umkristallisationsprozesse gebildet worden sein. Die Wahrscheinlichkeit, dass beide Teilchenarten ihre Morphologie bevor oder während, aber nicht nach der Periode der Glaukonitbildung erhalten haben, deutet darauf hin, dass sich Glaukonit in geeigneter Umgebung aus einer Vielzahl von Ausgangsmaterialien bilden kann.

Резюме

Гранулы глауконита червеобразной и лопастной морфологии встречаются вместе в эоценовых геологических формациях в штате Мериленд. С точки зрения морфологии, червеобразные гранулы эти как будто сходны с теми гранулами, которые раньше называли “измененным биотитом”. В тонких сечениях, они показывают отчетливо определенную слюдистую морфологию, со слоями проходящими поперек червеобразных гранул. Некоторые зоны в этих гранулах—это вероятно “кристаллы” размером до 30 х 70 μ и почти прямоугольны в поперечном сечении. Однако, в этих кристаллах вдоль поверхности кливажа появляются очень маленькие трещины. Снаружи лопастные гранулы имеют много округленных выступов и имеют форму сходную с той, которую Бурст называл свободной. В тонком сечении под скрещенными николями гранулы эти имеют зернистый вид, указывая, что лопастные гранулы состоят из ряда маленьких зон по 5–20 μ каждая. В пределах этих зон глауконит имеет одиночную ориентацию, но зоны не расположены на одной оси, чтобы дать общий слюдистый вид, который связан с червеобразными гранулами.

Сделанные наугад большой камерой Норелко 114,59 mm порошкограммы отдельных червеобразных и лопастных гранул почти что тождественны. Восемь червеобразных и девять лопастных гранул дали те же средние расстояния 001 (10,2 A) и 060 (1,518 A). Порошкограммы для гранул обоих родов сходные (за исключением отсутствие некоторых слабых линий) с рентгенограммами Варшава (Американское Общество Испытания Материалов) для глауконита. Порошкограммы имеют линии, указывающие политип 1M, однако линии hkl ри k ≠ 3n являются широкими, указывая на некоторый беспорядок. Кроме порошкограмм, содержание K₂O (6,7%) и CEC (29 млэкв/100 г как Ca замененный Mg) в гранулах указывает что промежуточные пласты с увеличивающейся мощностью могут быть главной причиной беспорядка.

Если червеобразные гранулы это измененная слюда, то изменение достаточно для того, чтобы дать продукт, который определенно отождествляется рентгеновскими лучами, как глауконит. Возможность слюдяного изменения подсказывается географической близостью пиеэмонт (район источника слюды) и залеганием кварца пиеэмору ночо типа с гранулами глауконита. Альтернативно, червеобразные гранулы могут образоваться во время процессов кристаллизации или перекристаллизации глауконита. Возможность того, что гранулы обоих родов приобрели морфологию свою прежде, чем они (миниералогически) превратились в глауконит или во время этого преобразования, но не после него, подсказывает, что правильная окружающая среда может образовать глауконит из различных исходных материалов.