Weathering of Enstatite to Talc Through a Sequence of Transitional Phases

Abstract

Orthopyroxene (En₈₅) weathers initially by vacancy diffusion, and through this process hydration occurs and a sequence of biopyriboles develops, culminating in a talc-like layer silicate whose structure joins coherently to the orthopyroxene structure. Oxidation of Fe²⁺ to Fe³⁺ colors the altering pyroxene yellow. The ‘talc’ does not remain in structural coherence with the pyroxene after it has exceeded a few tens of nanometers in size; it is replaced by a mixture of talc and smectite. In some areas the mixture has an epitactic relation to the pyroxene, but commonly it fills faceted solution holes without crystallographic relation to the parent structure. Continued weathering extends the yellow zone at the periphery of the orthopyroxene, and the alteration product increases in smectite and decreases in 'talc’ During this stage of the reaction, MgO and SiO₂ are released to form colorless true talc around the altering pyroxene. Eventually, the yellow alteration may become a smectite pseudomorph after orthopyroxene or it may be changed entirely to a mixture of vein talc and iron oxides. The complete conversion of orthopyroxene to talc plus oxides thus takes place through three sequential mineral reactions without the development of a noncrystalline phase.

Резюме

Ортопироксен (Еn₈₅) выветривается сначала путем диффузии свободных мест и во время этого процесса происходит гидратация с образованием последовательных биопириболи, заканчивающихся талько-подобным слоистым силикатом, структура которого когерентно связывается со структурой ортопироксена. Окисление Fе2+ в Fе3+ окрашивает в желтый цвет изменяющийся пироксен. «Тальк» не остается в структурном согласии с пироксеном, если его размер превышает несколько десятков нанометров; он подменяется смесью талька со смектитом. В некоторых областях эта смесь имеет эпитактическое отношение к пироксену, но обычно она заполняет в растворе отверстия нерегулярной формы без кристаллографической связи с материнской струк-ткрой. Продолжительное выветривание увеличивает желтую зону на краях ортопироксена, а изменяющийся продукт увеличивается в смектите и уменьшается в «тальке». МgO и SiO2 освобождаются во время этой стадии реакции, чтобы образовать бесцветный настоящий тальк около изменяющегося пироксена. Окончательно, продукт желтого изменения может превратиться в псевдоморф смектита после ортопироксена, либо может измениться полностью в смесь талька и окисей железа. Полная перемена ортопироксена в тальк и окиси происходит через три последовательные минералогические реакции, без образования некристаллической фазы. [Е.С.]

Resümee

Orthopyroxen (En₈₅) verwittert am Anfang durch Leerstellendiffusion. Durch diesen Prozeß kommt es zur Hydratation, und es entwickelt sich eine Abfolge von Biopyribolen, die zu einem Talk-ähnlichen Schichtsilikat führt, dessen Struktur mit der Orthopyroxenstruktur zusammenhängt. Die Oxidation von Fe²⁺ zu Fe³⁺ färbt den sich umwandelnden Pyroxen gelb. Der “Talk” verliert seine strukturelle Ähnlichkeit mit dem Pyroxen, wenn er über einige Zahner von Nanometern groß wird; er wird dann von einer Mischung aus Talk und Smektit ersetzt. In manchen Bereichen hat diese Mischung eine epitaxische Beziehung zum Pyroxen. In den meisten Fällen füllt er jedoch facetierte Lösungshohlräume ohne kristallo-graphische Beziehung zur Pyroxenstruktur. Durch weitere Verwitterung dehnt sich die gelbe Zone bis zum Rand des Pyroxens aus, und das Umwandlungsprodukt enthält dann immer mehr Smektit und immer weniger “Talk.” Während dieser Umwandlungsstadien werden MgO und SiO₂ frei und bilden farblosen echten Talk um den ungewandelten Pyroxen. Gelegentlich führt die gelbe Umwandlung zu einem Smektit pseu-domorph nach Orthopyroxen. Der Pyroxen kann aber auch vollständig in eine Mischung von Gangtalk und Eisenoxiden umgewandelt werden. Die vollständige Umwandlung von Orthopyroxen in Talk und Oxide verläuft somit über drei aufeinanderfolgende Mineralreaktionen ohne die Bildung einer nichtkristallinen Phase. [U.W.]

Résumé

L'orthopyroxène (En₈₅) est initialement altérée par diffusion de vide, et par ce procédé l'hydration se produit, et une séquence de biopyriboles se développe, culminant en un silicate à couches, semblable au talc, dont la structure se joint de manière cohérente à la structure orthopyroxène. L'oxidation de Fe²⁺ en Fe³⁺ colore la pyroxene altérante en jaune. Le “talc” ne reste pas en cohérence structurale avec la pyroxène après que sa taille a excédé quelques dizaines de nanomètres, il est remplacé par un mélange de talc et de smectite. Dans certaines régions, le mélange a une relation épitactique avec la pyroxène, mais il remplit généralement des vides de solution à facettes sans relation cristallographique avec la structure mère. L'altération continue étend la zone jaune jusqu’à la périphérie de l'orthopyroxène, et le produit de l'altération accroît son contenu en smectite, et décroît son contenu en “talc.” Pendant ce stage de la réaction, MgO et SiO₂ sont relâchés pour former un talc incolore autour de la pyroxène altérante. L'altération jaune peut éventuellement devenir une smectite pseudomorphe après l'orthopyroxène, ou elle peut être entièrement changée en un mélange de talc veineux et d'oxides de fer. La conversion complète d'orthopyroxène en talc plus oxides se produit donc par trois réactions minérales en séquence sans le développement d'une phase non-cristalline. [D.J.]