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Structure and swelling of fibrous and granular saponitic clay from Orrock Quarry, Fife, Scotland

Published online by Cambridge University Press:  09 July 2018

A. Cowking
Affiliation:
School of Physics, Robert Gordon's Institute of Technology, Aberdeen AB9 1FR
M. J. Wilson
Affiliation:
The Macaulay Institute for Soil Research, Craigiebuckler, Aberdeen AB9 2QJ
J. M. Tait
Affiliation:
The Macaulay Institute for Soil Research, Craigiebuckler, Aberdeen AB9 2QJ
R. H. S. Robertson
Affiliation:
Dunmore, Pitlochry, Perthshire PH16 5ED, Scotland

Abstract

Veins of intimately associated fibrous and granular saponitic clay occur in a basalt quarry at Orrock, Fife, Scotland. Preliminary X-ray diffraction studies suggested that both fibrous and granular forms consisted of pure saponite but chemical and thermal studies showed the presence of subsidiary amounts of interstratified chlorite. The fibrous clay, which is strongly oriented around the a axis but with a uniform distribution of the b and c poles, consists mainly of highly-crystalline laths with minor amounts of turbostratically-ordered particles. The granular clay consists of turbostratically-ordered particles only. The swelling behaviour of both types of clay in water and in ethylene glycol is similar to that of pure saponite. With glycerol, only the granular clay swells completely but the fibrous clay behaves similarly if first subjected to grinding or chemical pre-treatment. These observations are accounted for on the basis that the fibrous clay has better order than the granular form, thus enabling the interlamellar constituents to participate more fully in layer-to-layer bonding.

Resume

Resume

Dans une carrière de basalte à Orrock, Fife, Ecosse, on trouve des veines d'argiles saponitiques fibreuses et granulaires associées. Des études préliminaires de diffraction des rayons X suggèrent que les deux formes sont constituées par une saponite pure, mais des études thermiques et chimiques montrent la présence de faibles quantités de chlorite interstratifiée. L'argile fibreuse est fortement orientée scion l'axe a avec une distribution uniforme des pôles b et c: elle est constituée essentiellement de lattes hautement cristallines et d'une faible quantité de particules à orientation turbostratique. L'argile granulaire ne comporte que des particules à orientation turbostratique. Les propriétés de gonflement des deux formes d'argile dans l'eau et l'éthyléne-glycol sont similaires à celle de la saponite pure. Avec le glycol, scule l'argile granulaire gonfle complètment mais l'argile fibreuse se comporte de même aprés avoir subi soit un broyage soit un prétraitement chimique. On interprète ces observations par l'existence d'un meilleur ordre dans les fibres cristallines que dans ceux des grains, ordre qui provoque entre les constituants interlamellaires un renforcement des liaisons de feuillet à feuillet.

Kurzreferat

Kurzreferat

In einem Basaltaufschluß in Orrock. Fife (Schottland), kommen Adern mit eng assoziiertem faserigen und körnigen saponitischen Ton vor. Erste Röntgenbeugungs-Untersuchungen wiesen darauf hin, daß sowohl die faserige als auch die körnige Form aus reinem Saponit bestehen, doch zeigten chemische und thermoanalytische Untersuchungen die Anwesenheit geringer Mengen von Chlorit in Wechsellagerung. Der faserige Ton, der eine ausgeprägte Orientierung nach der a Achse und gleichmäßige Verteilung der b- und c-Pole besitzt, besteht hauptsächlich aus gut kristallisierten Leisten mit geringeren Anteilen turbo stratisch geordneter Teilchen. Der körnige Ton besteht nur aus letzteren. Die Quellungseigen-schaften beider Typen in Wasser und Äthylen-glycol sind ähnlich denen des reinen Saponits. Mit Glycerin weitet nur der körnige Ton vollständig auf; der faserige verhält sich nach Mahlen oder einer chemischen Vorbehandlung ähnlich. Diese Beobachtungen lassen sich durch eine bessere Kristallordnung des faserigen Tons deuten, wodurch die Zwischenschicht-Komponenten fester im Schichtigitter gebunden sind.

Resumen

Resumen

En una cantera de basalto en Orrock, Fife, Escocia, aparecen unas vetas formadas por una mezcla intimamente asociada de arcillas saponiticas granular y fibrosa. Los primeros estudios por difraccion de rayos X parecian indicar que se trataba de saponita pura. pero posteriores estudios térmicos y análisis quimicos detectaron la presencia de pequeñas cantidades de clorita interestratificada. La arcilla fibrosa, que está fuertemente orientada alrededor del eje a. pero con una distribución uniforme de los polos b y c, está formada principalmente por cintas muy bien cristalizadas con pequeñas cantidades des particulas ordenadas turbostráticamente. La arcilla granular la forman particulas del segundo tipo únicamente. El hinchamiento de ambos tipos de arcilla en agua y etilenglicol es similar al de la saponita pura. Con glicerol, sólo la arcilla granular se hincha completamente, aunque la arcilla fibrosa se comporta de la misma forma si previamente ha sufrido un tratamiento quimico o molienda. Estas observaciones se expliean suponiendo que la arcilla fibrosa está mejor ordenada que la granular, permitiendo que los constituyentes interlaminares participhen mejor en los enlaces entre láminas.

Type
Research Article
Copyright
Copyright © The Mineralogical Society of Great Britain and Ireland 1983

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References

Cole, W.F. & Hosking, J.S. (1957) Clay mineral mixtures and interstratified minerals. Pp. 248274, in: The Differential Thermal Investigation of Clays (Mackenzie, R. C., editor). Mineralogical Society, London.Google Scholar
Caillere, S. & Hénin, S. (1951) The properties and identification of saponite (bowlingite). Clay Miner. Bull. 1, 138144.CrossRefGoogle Scholar
Curtis, C.D. (1976) Unmixed Ca2+/Mg2+ saponite at Calton Hill, Derbyshire. Clay Miner. 11, 8589.CrossRefGoogle Scholar
Mackenzie, R.C. (1957) Saponite from Allt Ribhein, Fiskavaig Bay, Skye. Miner. Mag. 31, 672680.Google Scholar
Norrish, K. & Hutton, J.T. (1969) An accurate X-ray spectrographic method for the analysis of a wide range of geological samples. Geochim. Cosmochim. Acta 13, 431453.CrossRefGoogle Scholar
Phakey, P.P., Curtis, C.D. & Oertel, G. (1972) Transmission electron microscopy of fine-grained phyllosilicates in ultra-thin rock sections. Clays Clay Miner. 20, 193197.CrossRefGoogle Scholar
Quakernaat, J. (1970) A new occurrence of a macrocrystalline form of saponite. Clay Miner. 8, 491493.CrossRefGoogle Scholar
Ross, C.S. & Hendricks, S.B. (1945) Minerals of the montmorillonite group. Their origin and relation to soils and clays. U.S. Geol. Surv. Prof. Paper 205-B.CrossRefGoogle Scholar
Suquet, H., De La Calle, C. & Pezerat, H. (1975) Swelling and structural order of saponite. Clays Clay Miner. 23, 19.CrossRefGoogle Scholar
Suquet, H., Iyama, J.T., Kodama, H. & Pezerat, H. (1977) Synthesis and swelling properties of saponites with increasing layer charge. Clays Clay Miner. 25, 231242.CrossRefGoogle Scholar