Intergradient Vermiculite-Kaolin Mineral in a Korean Ultisol

Abstract

A 14-Å mineral coexisting with kaolin minerals, mica, and gibbsite in a Korean Ultisol and showing X-ray powder diffraction features of “chloritized” vermiculite was studied by a combination of methods. The 14-Å mineral collapsed on saturation with K⁺ after extraction with hot 1/3 M sodium citrate, but the Si/Al ratio of the extracted material was close to 1.0 and kaolin minerals dissolved, as indicated by difference infrared spectroscopy. The 14-Å mineral was also collapsed by heating at or above 350°C. The difference infrared spectra and the X-ray powder diffraction patterns indicated that two forms of kaolin mineral are present that differ in thermal stability; one decomposed by heating at or below 375°C and the other by heating above 375°C. The former kaolin mineral is probably associated with vermiculite and the latter is present as a discrete form. The 14-Å mineral was inferred to be an intergradient vermiculite-kaolin mineral, in which most vermiculite layers each partially transform into double kaolin layers, and to represent an intermediate phase during the transformation of 2:1 to 1:1 layer silicates in acid soils.

Резюме

При помощи разных методов исследовался 14 Å минерал сосуществующий с минералами каолина, слюды и гиббcита в Кореанской кислотной почве и показывающий черты рентгеновской порошковой диффракции как “хлоритиризованный” вермикулит. Этот минерал разрушался при насыщении К+ после экстракции горячим раствором 1/3 M цитрата натрия, но отнощение Si/Al для экстрагированного материала было оболо 1,0 и каолиновые минералы растворялись, что было показано при помощи дифференциальной инфракрасной спектроскопии. Этот 14 Å минерал также разрущался при нагреве до или выше 350°С. Дифференциальные инфракрасные спектры и образцы рентгеновской порошковой диффракции указывали на то, что присутствуют две формы каолиновых минералов, которые различаются термальной стабильностью; одна раскладывается при нагреве до или ниже 375°С, а вторая при нагреве выше 375°С. Первый каолиновый минерал связан вероятно с вермикулитом, а второй присутствует как дискретная форма. 14 Å каолиновый минерал приписывался межградиентому вермикулито-каолиновому минералу, в котором большинство вермикулитовых слоев было частично переведено в двойные каолиновые слои, и представлял промежуточную фазу во время трансформации 2:1 в 1:1 слоистые силикаты в кислотных почвах. [E.G.]

Resümee

Ein 14 Å-Mineral, das mit Kaolinmineralen, Glimmer, und Gibbsit in einem koreanischen Ultisol auftritt und im Röntgenpulverdiffraktogramm Kennzeichen eines “chloritisierten” Vermiculites aufweist, wurde mittels einer Kombination von Methoden untersucht. Das 14 Å-Mineral kontrahierte nach einer Extrahierung mit heißer 1/3 molarer Natriumcitratlösung bei einer Sättigung mit K⁺. Das Si/Al-Verhältnis des extrahierten Materials war jedoch nahezu 1,0 und entsprach in etwa gelösten Kaolinmineralen, wie eine Untersuchung mittels Differenzinfrarotspektroskopie zeigte. Das 14 Å-Mineral kontrahierte nach dem Erhitzen auf 350°C oder darüber. Die Differenzinfrarotspektren und die Röntgenpulverdiffraktogramme deuteten darauf hin, daß zwei Arten von Kaolinmineralen vorhanden sind, die sich in ihrer thermischen Stabilität unterscheiden; die eine Art zerfällt beim Erhitzen auf maximal 375°C und die andere beim Erhitzen auf über 375°C. Das erste Kaolinmineral ist wahrscheinlich an Vermiculit gebunden, während das zweite als diskrete Phase vorliegt. Es wird angenommen, daß das 14 Å-Mineral ein Vermiculit-Kaolin-Wechsellagerungsmineral ist, bei dem die meisten Vermiculitlagen teilweise in doppelte Kaolinlagen umgewandelt sind, und somit eine Übergangsphase während der Umwandlung von 2:1 in 1:1 Schichtsilikate in sauren Böden darstellt. [U.W.]

Résumé

Un minéral de 14 Å coexistant avec des minéraux kaolins, du mica, et de la gibbsite dans un Ultisol koréen et montrant des traits de diffraction poudrée des rayons-X d'une vermiculite “chloritisée” a été étudiée par une combinaison de méthodes. Le minéral de 14 Å s'est effondré lors de la saturation avec K⁺ après extraction par de la citrate de sodium chaude 1/3 M, mais la proportion Si/Al du matériel extrait était proche de 1,0 et les minéraux kaolins dissous, comme l'indique la spectroscopie infrarouge de différence. L’échauffement à ou au dessus de 350°C a aussi causé l'effondrement du minéral de 14 Å. Les spectres infrarouges de différence et les clichés de diffraction poudrée des rayons-X ont indiqué que deux formes du minéral kaolin étaient présents qui diffèrent au point de vue de la stabilité thermique; l'un se décomposait suite à l’échauffement à ou sous 375°C, et l'autre suite à l’échauffement au delà de 375°C. Le premier minéral kaolin est probablement associé à la vermiculite, et le second est présent en tant que forme discrète. On a inféré que le minéral de 14 Å était un minéral vermiculite-kaolin intergradient, dans lequel la plupart des couches vermiculite se transforment chacune partiellement en couches doubles de kaolin, et qu'il représente une phase intermediaire de 2:1 à 1:1 de silicates à couches dans des sols acides. [D.J.]