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Electron Microscopic Investigations of Iron Oxyhydroxides and Accompanying Phases in Lateritic Iron-Crust Pisolites

Published online by Cambridge University Press:  02 April 2024

M. Amouric ,
A. Baronnet ,
D. Nahon  and
P. Didier
M. Amouric
Affiliation:
Centre de Recherche sur les Mécanismes de la Croissance Cristalline, C.N.R.S.—Campus Luminy, case 913, 13288 Marseille Cédex 9, France
A. Baronnet
Affiliation:
Centre de Recherche sur les Mécanismes de la Croissance Cristalline, C.N.R.S.—Campus Luminy, case 913, 13288 Marseille Cédex 9, France
D. Nahon
Affiliation:
U.A. 721, C.N.R.S., Laboratoire de Pétrologie de la Surface, Université de Poitiers 40, avenue du Recteur Pineau, 86022 Poitiers Cédex, France
P. Didier
Affiliation:
U.A. 721, C.N.R.S., Laboratoire de Pétrologie de la Surface, Université de Poitiers 40, avenue du Recteur Pineau, 86022 Poitiers Cédex, France
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Abstract

Pisolites from an iron crust in western Senegal were studied by conventional and high-resolution electron microscopy to determine their internal structure and the genetic processes that led to their formation. Each pisolite consisted of a concentric structure of hematite rimmed by goethite. Two types of goethite were distinguished: (1) large (≃ 0.6 μm long and 0.06 μm wide), euhedral laths arranged in fibrous aggregates of slightly misoriented grains devoid of internal defects as shown by their two-dimensional lattice images, and (2) a matrix of smaller (≃400 Å), anhedral grains surrounded by the larger laths. Based upon the crystal habit and the presence or absence of internal alveoles, the large goethite laths probably grew at the expense of the matrix goethite. Poorly crystalline kaolinite, presumably formed from well-crystalline precursor kaolinite, and clusters of partially dissolved quartz grains were also imaged. In addition, two uncommon phases were found—maghemite in topotactic relationship with hematite and a layered, Fe-rich, mica-like mineral with a 2M superstructure. Unlike kaolinite, this latter phase was likely in equilibrium with iron oxyhydroxides. Substituted Al probably was released during goethite recrystallization, and mass transfers probably took place through the heterogeneous porosity (i.e., large voids and cracks coupled with fine pores) revealed by transmission electron microscopy.

Résumé

Résumé

Des pisolites, provenant d'une cuirasse ferrugineuse de l'ouest du Sénégal, ont été étudiés en microscopie électronique conventionnelle et haute résolution dans le but de déterminer leur structure interne et les processus génétiques conduisant à leur formation. Chaque pisolite montre une structure concentrique d'hématite entourée de goethite. Deux types de goethite sont différenciés: (1) des grandes lattes automorphes (≃0,6 μm de long sur 0,06 μm de large) composées de grains légèrement désorientés les uns par rapport aux autres et accolés sous forme de fibres selon grains étant dépourvus de défauts internes comme le montrent les images bidimensionnelles de leur réseau, et (2) une matrice de grains plus petits (≃ 400 Å) et xénomorphes entourés par les grandes lattes. D'après des critères morphologiques et la présence ou l'absence de figures internes de dissolution (pores) il semble que les grandes lattes de goethite se sont développées aux dépens de la matrice de goethite. De la kaolinite mal cristallisée— sans doute dans un état instable—et des agrégats de grains de quartz partiellement dissous sont également imagés. Enfin, deux phases peu communes sont révélées—de la maghemite en relation topotactique avec l'hématite et un minéral en couche type mica, riche en fer et présentant une surstructure 2M. A l'inverse de la kaolinite, cette dernière phase est vraisemblablement en équilibre avec les oxi-hydroxydes de fer. La substitution de l'aluminium a lieu sans doute durant la recristallisation de la goethite et les transferts de masse se font certainement grâce à l'existence d'une porosité très hétérogène (grands vides, fissures et pores fins) mise en évidence par la microscopie électronique en transmission.

Keywords

GoethiteHematiteIronKaoliniteLateriteLattice fringe imagePisoliteTransmission electron microscopy
Type
Research Article
Information
Clays and Clay Minerals , Volume 34 , Issue 1 , February 1986 , pp. 45 - 52
Copyright
Copyright © 1986, The Clay Minerals Society

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References

Amouric, M. and Parron, C., 1985 Structure and growth mechanism of glauconite as seen by high-resolution transmission electron microscopy Clays & Clay Minerals 33 473–482.CrossRefGoogle Scholar
Brückner, W., 1952 The mantle rock (“laterite”) of the Gold Coast and its origin Geol. Rdsch. 43 307–327.CrossRefGoogle Scholar
Bursill, L. A. and Withers, R. L., 1979 On the multiple orientation relationships between hematite and magnetite J. Appl. Cryst. 12 287–294.CrossRefGoogle Scholar
Cases, J. M., Lietard, U., Yvon, J. and Delon, J. F., 1982 Etude des propriétés cristallochimiques, morphologiques et superficielles de kaolinites désordonnées Bull. Minéral. 105 439–455.CrossRefGoogle Scholar
Didier, P., 1983 Paragenèses à oxydes et hydroxydes de fer dans les bauxites et les cuirasses ferrugineuses .Google Scholar
Dixon, J. B., Golden, D. G., Calhoun, F. G., Buseck, P. R. and Bailey, J. W., 1983 Synthetic aluminous goethite investigated by HRTEM Proc. 41st Annual Meeting Electron Microscopy Soc. Amer., Phoenix, Arizona 192–193.CrossRefGoogle Scholar
Faniran, A., 1970 Maghemite in the Sydney duricrust Amer. Miner. 55 925–933.Google Scholar
Herbillon, A. J., Mestdagh, M. M., Vielvoye, L. and De-rouane, E. G., 1976 Iron in kaolinite with special references to kaolinite from tropical soils Clay Miner. 2 201–219.CrossRefGoogle Scholar
Janot, G. and Gilbert, H., 1970 Les constituants du fer dans certaines bauxites naturelles étudiées par effet Mössbauer Bull. Soc. Fr. Minér. Cristall. Paris 93 213–223.Google Scholar
Jefferson, D. A., Tricker, M. J. and Winterbottom, P. A., 1975 Electron microscopic and Mössbauer spectroscopic studies of iron-stained kaolinite minerals Clays & Clay Minerals 23 355–360.CrossRefGoogle Scholar
Mestdagh, M. M., Herbillon, A. J., Rodrique, L. and Rouxhet, P. G., 1982 Evaluation du rôle du fer structural sur la cristallinité des kaolinites Bull. Minéral. 105 457–466.CrossRefGoogle Scholar
Mestdagh, M. M., Vielvoye, L. and Herbillon, A. J., 1980 Iron in kaolinite: II. The relationship between kaolinite crystallinity and iron content Clay Miner. 15 1–13.CrossRefGoogle Scholar
Nahon, D., 1976 Cuirasses ferrugineuses et encroûtements calcaires au Sénégal occidental et en Mauritanie. Systèmes évolutifs: géochimie, structures, relais et coexistence Sci. Géol. Mém. Strasbourg 44 1–232.Google Scholar
Nahon, D. and Colman, W., 1985 Evolution of ferricretes in tropical landscapes Rates of Chemical Weathering of Rocks and Minerals .Google Scholar
Nahon, D., Carozzi, A. V. and Parron, G., 1980 Lateritic weathering as a possible mechanism for the generation of ferruginous ooids J. Sedim. Petrol. 50 1287–1298.Google Scholar
Nahon, D., Janot, G., Karpoff, A. M., Paquet, H. and Tardy, Y., 1977 Mineralogy, petrography and structures of iron crust (ferricretes) developed on sandstones in the Western part of Senegal Geoderma 19 263–277.CrossRefGoogle Scholar
Olives Banos, J., De Amouric, M., Fouquet, G. and Baronnet, A., 1983 Interlayering and interlayer slip in biotite as seen by HRTEM Amer. Mineral. 68 754–758.Google Scholar
Schwertmann, U., 1984 The influence of aluminium on iron oxides: IX. Dissolution of Al-goethites in 6 M HCl Clay Miner. 19 9–19.CrossRefGoogle Scholar
Tardy, Y. and Nahon, D., 1985 Stability of Al-goethite, Al-hematite and Fe3+-kaolinite in bauxites, ferricretes and laterites. An approach of the mechanism of the concretion formation Amer. J. Sci. .CrossRefGoogle Scholar
Taylor, R. M. and Schwertmann, U., 1974 Maghemite in soils and its origin: I. Properties and observations of soil maghemite Clay Miner. 10 299–310.CrossRefGoogle Scholar
Torrent, J., Schwertmann, U. and Schulze, D. G., 1980 Iron oxide mineralogy of some soils of two river terrace sequences in Spain Geoderma 23 191–208.CrossRefGoogle Scholar