The I.R. Spectrum of Structural Hydroxyls of K-Depleted Biotites

Abstract

The i.r. spectrum of K depleted biotites (structural OH stretching range) has been studied with monocrystals equilibrated at various water contents. Prior to spectroscopic measurements, the samples were submitted to deuteration treatments which displaced the hydration water spectrum to the OD region and made it possible to observe the behaviour of the structural hydroxyls without interference from hydration water.

In these conditions it was shown that the high frequency absorption of K depleted biotites (N + I bands) is the sum of two absorptions: the first corresponds to the initial mica spectrum, the second corresponds to the hydrated phase in which component bands (according to Vedder and Wilkins) are shifted by 36 cm^-1 towards low frequencies.

Simultaneously it was shown that low frequency bands (V bands) decreased in intensity. This unexpected observation has been explained by a partial deuteration of structural OH, which takes place during the preliminary contacts of the samples with D₂O vapour.

Résumé

Le spectre infrarouge (domaine des vibrations d’élongation des OH du réseau) de biotites appauvries en K a été étudié avec des monocristaux équilibrés à différentes teneurs en eau. Avant les déterminations spectroscopiques, les échantillons étaient soumis à une deutération destinée à déplacer le spectre de l’eau d’hydratation dans la région OD, pour rendre possible l’observation du comportement des hydroxyles du réseau sans que les spectres soient perturbés par l’eau d’hydratation.

Dans ces conditions on a montré que l’absorption haute fréquence des biotites appauvries en K (bandes N et I) est la somme de deux absorptions: la première correspond au spectre du mica initial alors que la seconde correspond à la phase hydratée dans laquelle les bandes composantes (d’après Vedder et Wilkins) sont déplacées de 36 cm⁻¹ vers les basses fréquences.

En même temps, on a montré que les bandes basse fréquence (bandes V) voient leur intensité diminuer. Cette observation inattendue a été expliquée par une deutération partielle des OH du réseau, qui s’établit durant les contacts préliminaires entre les échantillons et la vapeur de D₂O.

Kurzreferat

Das Ultrarotspektrum von K-armen Biotiten (Gefüge-OH Spannbereich) wurde mittels Monokristallen, die bei verschiedenen Wassergehalten im Gleichgewicht gehalten wurden, studiert. Vor den spektroskopischen Messungen wurden die Proben Deuterioubehandlungen unterworfen wobei das Hydrationswasserspektrum zum OD Bereich hin verschoben wurde und das Verhalten des Gefügehydroxyls ohne Beeinflussung durch Hydrationswasser beobachtet werden konnte.

Unter diesen Bedingungen wurde gezeigt, dass die Hochfrequenzabsorption von K-armen Biotiten (N + I Bänder) die Summe zweier Absorptionen darstellt: die erste entspricht dem anfänglichen Glimmerspektrum, während die zweite der hydratisierten Phase entspricht in welcher Bestandteilbänder (nach Vedder und Wilkins) um 36 cm⁻¹ gegen niedrigere Frequenzen verschoben werden.

Gleichzeitig wurde dargelegt, dass niedrige Frequenzbänder (V Bänder) an Intensität abnahmen. Diese unerwartete Beobachtung wurde durch eine teilweise Deuteriumbestückung des Gefüge-OH erklärt, die im Laufe der vorläufigen Kontakte der Proben mit dem D₂O-Dampf stattfindet.

Резюме

Изучены ИК-спектры обедненных К биотитов (в области валентных колебаний структурных ОH) на монокристаллах, находящихся в равновесии с различным количеством воды. Перед спектроскопическим исследованием образцы подвергались дейтеризации, которая приводила к смещению спектра гидратационной воды в область OD и делала возможным наблюдение характеристик структурных гидроксилов без наложения спектра от гидратационной воды.

Показано, что высокая частота поглощения обедненных К биотитов (N+I полос) обусловлена двумя поглощениями, первое из которых соответствует спектру исходной слюды, а второе-спектру гидратированной фазы, в котором составляющие полосы (в соответствии с B.еддером и Уилкинсом) смещены на 36 см^-1 в сторону низких-частот.

Одновременно установлено, что интенсивность низкочастотных полос (V-полос) уменьшилась. Этот непредвиденный факт объясняется частичной дейтеризацией структурных ОH, пой действием на образцы паров D₂O.