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Infrared Studies of Ni-Bearing Clay Minerals of the Kerolite-Pimelite Series

Published online by Cambridge University Press:  02 April 2024

P. Gerard
Affiliation:
Ministère des Affaires Economiques, Laboratoire Central, rue de la Senne 17a, B-1000 Bruxelles, Belgium
A. J. Herbillon
Affiliation:
Section de Physico-chimie Minérale du Musée Royal de l'Afrique Centrale and, Université Catholique de Louvain, Place Croix du Sud 1, B-1348, Louvain-la-Neuve, Belgium

Abstract

Two kerolite and one garnierite samples were subjected to progressive heat treatments prior to their examination by infrared spectroscopy (IR) in the 1200-600-cm−1 and 3800-3000-cm−1 regions. The heat treatment of the garnierite (a mixture of nepouite and pimelite) selectively dehydroxylated the nepouite thus allowing an examination to be made of the OH-vibration bands due to the pimelite. Both the relative intensities of the 710-670-cm−1 doublet and of the different OH-stretching bands indicated the Ni content of this pimelite to be about 70%. The heat treatments did not modify the 1200-600-cm−1 region of the spectra of kerolites but caused a noticeable sharpening in the OH-stretching region. The relative intensities of the structural OH-stretching bands of dehydrated kerolites showed that they differ from Ni-talcs of similar composition in the distribution of Ni and Mg in the octahedral sites. These cations are randomly distributed in Ni-talc but are mainly segregated into Mg and Ni domains in kerolite. Changes in sharpness, intensity, and position of the structural OH-stretching bands of the kerolites as temperature increases and dehydration progresses are similar to those undergone by Mg- or Li-saturated trioctahedral smectites. Also thermal analysis curves of these minerals show similarities with those of Mg- and Ni-saturated smectites, and suggest that in kerolites too, the hydration water is associated with interlayer (though non-exchangeable) Ni and/or Mg cations.

Резюме

Резюме

Два образцы керолита и один образец гарниерита были подвержены постепенной термической обработке перед исследованием путем инфракрасной спектроскопии (ИС) в спектральных областях от 1200 до 600 см−1 и от 3800 до 3000 см−1. Термическая обработка гарниерита (смесь непуита и пимелита) селективно дегидроксилировала непуит, таким образом допуская возможность исследования колебательных полос ОН вследствие присутствия пимелита. Как относительные интенсивности двойной полосы 710–670 см−1, так и различные валентные полосы ОН указывали на то, что содержание Ni в этом пимелите было около 70%. Термические обработки не изменяли область 1200–600 см−1 спектра керолитов, но вызывали заметные сужения полос в области валентных колебаний ОН. Относительные интенсивности структурных валентных полос ОН обезвоженных керолитов показали, что они отличаются по распределению катионов Ni и Мg в октаэдрических местах от Ni-nn mrjd gjlj4yjuj сjсnfdf. Эти катионы беспорядочно распределены в Ni-тальке, но, в основном, находятся в отдельных областях Ni и Мg в керолите. С увеличением температуры и прогрессом дегидратации изменения формы (остроты), интенсивности и положения структурных валентных полос ОН керолитов похожи на изменения, которые происходили с Мg- или Ni-насыщенными трехоктаэдрическими смектитами. Кривые этих минералов по термическому анализу также являются подобными кривым для Мg- или Ni-насыщенных смектитов, и наводят на мысль, что также в керолитах гидратационная вода связана с межслойными (хотя необменными) катионами Ni и/или Мg. [Е.С.]

Resümee

Resümee

Zwei Kerolit- und eine Garnierit-Probe wurden auf ansteigende Temperaturen erhitzt bevor sie mittels Infrarotspektroskopie (IR) im Bereich von 1200 bis 600 cm−1 und 3800 bis 3000 cm−1 untersucht wurden. Das Erhitzen von Garnierit (ein Gemenge aus Nepouit und Pimelit) führte zu einer selektiven Dehydroxylierung von Nepouit, wodurch eine Untersuchung der OH-Schwingungsbanden von Pimelit möglich wurde. Die relativen Intensitäten des 710 bis 670 cm−1 Dubletts und der verschiedenen OH-Streckschwingungsbanden deuten darauf hin, daß der Ni-Gehalt des untersuchten Pimelit bei etwa 70% liegt. Die Erhitzungsversuche veränderten den Bereich von 1200 bis 600 cm−1 der Kerolitspektren nicht. Sie bewirkten jedoch eine beachtliche Verschärfung im Bereich der OH-Streckschwingung. Die relativen Intensitäten der strukturellen OH-Streckschwingungsbanden der dehydratisierten Kerolite zeigten, daß sie anders sind als die von Ni-Talk-Proben, die eine ähnliche Zusammensetzung im Hinblick auf die Verteilung von Ni und Mg auf den Oktaederplätzen haben. Diese Kationen sind im Ni-Talk statistisch verteilt, während sie in Kerolit in Mg- und Ni-Domänen auftreten. Die Veränderungen in der Schärfe, der Intensität und in der Lage der strukturellen OH-Streckschwingungsbanden der Kerolite mit zunehmender Temperatur und zunehmenden Dehydratationsprozessen sind ähnlich denen, die bei Mg- oder Li-gesättigten trioktaedrischen Smektiten auftreten. Auch die Kurven der Differentialthermoanalyse dieser Minerale zeigen Ähnlichkeiten mit denen von Mg- und Ni-gesättigten Smektiten. Dies deutet darauf hin, daß das Hydratationswasser auch in den Keroliten an die Zwischenschichtkationen Ni und/oder Mg gebunden ist (die jedoch nicht austauschbar sind). [U.W.]

Résumé

Résumé

Deux kérolites et une garniérite ont été soumises à des traitements thermiques progressifs avant d’être examinées par spectroscopie infrarouge dans les régions spectrales 1200–600-cm−1 et 3800–3000-cm−1. Le chauffage de la garniérite (qui était un mélange de népouite et de pimélite) provoque la déshydroxylation sélective de la népouite et permet d'examiner les bandes de vibration des hydroxyles structuraux de la pimélite. Tant les intensités relatives des bandes formant un doublet à 710 et 670 cm−1 que celles des vibrations de valence des hydroxyles structuraux permettent d'estimer que le contenu en nickel de cette pimélite est proche de 70%. Les traitements thermiques n'affectent guère la région spectrale 1200–600-cm−1 des kérolites mais ils provoquent un affinement notable de la région où sont localisées les vibrations de valence des hydroxyles structuraux, L'intensité relative des différentes vibrations dues à ces hydroxyles permettent d’établir que la répartition des cations octaédriques Ni et Mg dans les kérolites déshydratées est très différente de celle des talcs nickelifères de même composition. Les cations octaédriques sont répartis au hasard dans les talcs et répartis en domaines magnésiens et nickelifères dans les kérolites. Les modifications de position, d'intensité et de largeur qui affectent les bandes de vibration des hydroxyles structuraux des kérolites au fur et à mesure que progresse leur déshydratation, sont semblables à celles de smectites trioctaédriques saturées par Mg ou Li. De même, les kérolites montrent des courbes thermogravimétriques et des diagrammes ATD qui ressemblent à ceux de smectites saturées par Mg2+ et/ou par Ni2+. Ces analogies suggèrent que, dans les kérolites aussi, l'eau d'hydratation est liée à des cations interfoliaires. Cependant, duns les kérolites, ces cations ne sont pas échangeables.

Type
Research Article
Copyright
Copyright © 1983, The Clay Minerals Society

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