Two unusual minerals in a nigerian soil: (I) fibrous kaolin; (II) bastnaesite

Abstract

A kaolin mineral in the form of long fibres, similar to the fibrous kaolin from Brazil (de Souza Santos et al., 1965), was found in the <2 μm fraction of an Ekiti series soil formed on biotite gneiss at the International Institute of Tropical Agriculture, Ibadan, Nigeria. The fibres, up to 6 µm long, appear tubular in electron micrographs. Scanning electron micrographs show that the mineral is formed by direct weathering of ort oclase and, perhaps, biotite.

Bastnaesite occurs in the < 2 µm fraction of the same weathering gneiss but not in the coarser fractions or the overlying soil. It was identified by indexing the X-ray powder pattern of a concentrate obtained by treating the clay with HF. The unit cell thus found as hexagonal with a = 7·056 and c = 9·730 Å, and was confirmed by electron diffraction from selected grains. Evidence of chemical composition was obtained by XRF and IR spectrometry. Bastnaesite can be mistaken for gibbsite because their strongest reflections have nearly the same spacing, d = 4·85 Å, when unheated oriented specimens are used. The occurrence of bastnaesite indicates that it is formed when the rock weathers, but is unstable in the soil.

Résumé

Un mineral de kaolin sous forme de longues fibres similaire au kaolin fibreux du Brésil (de Souza Santos et al., 1965) a été découvert dans la fraction < 2µm d'un sol d'une série Ekiti formé sur du gneiss biotite à l'Institut international d'agriculture tropicale, à Ibadan, Nigéria. Les fibres d'une longeur allant jusqu'à 6 μm paraissent être tubulaires dans les micrographes à électrons. La scrutation de micrographes à électrons montre que le mineral est formé par l'altération directe de l'orthoclase et, peut-être, de la biotite.

La bastnaésite se présente dans la fraction 2 μm du même gneiss altéré, mais non dans les fractions plus rugueuses ou dans le sol supérieur. Il a été identifié en répertoriant le schéma de la poudre à rayons-X d'un concentré obtenu en traitant l'argile à l'aide de HF. La cellule unitaire trouvée de cette façon était hexagonale avec a = 7·056 et c = 9·730 Å, confirmée par la diffraction à l'électron de grains sélectionnés. Des preuves de la composition chimique ont été obtenues par spectométrie XRF et IR. Il est possible de méprendre la bastnaésite pour de la gibbsite en raison du fait que leurs réflexions les plus fortes ont un espacement quasi analogue, d = 4·85 Å lorsque des spécimens orientés non chauffés sont utilisés. La présence de bastnaésite indique qu'elle se forme lorsque la roche s'altére, mais qu'elle est instable dans le sol.

Kurzreferat

In der < 2 µm Fraktion eines Bodens der Ekiti-Serie auf Biotit-Gneis wurde am International Institute of Tropical Agriculture in Ibadan, Nigerien, ein Kaolin-mineral in Form langer Fasern festgestellt, das dem von Souza Santos et al (1965). Beschriebenen faserigen Kaolin aus Brasilien ähnlich ist. Die bis 6 µm langen Fasern erscheinen in Elektronen-Mikrogrammen röhrenförmig. Abtastelektronen-Mikrogramme erweisen, dass das Mineral durch unmittelbare Verwitterung von Kalifeldspat und vielleicht Biotit entsteht.

Bastnäsit kommt in der < 2 µm Fraktion des gleichen Verwitterungsgneis vor, nicht aber in den grösseren Fraktionen oder dem über dem Gneis befindlichen Boden. Es wurde durch Klassifizieren des Debye-Diagramms eines dutch Behandlung des Tons mit HF erzielten Konzentrats bestimmt. Die auf diese Weise festgestellte Einheitszelle war hexagonal (a = 7.056 und c = 9·730 Å), und dies wurde durch Elektronenbeugung bei ausgewählten Körnern bestätigt. Die chemische Zusammensetzung wurde durch Röntgenfluoreszenz-Spektrometrie und Infrarot-Spektrometrie erhärtet. Bastnäsit kann mit Gibbsit verwechselt werden, da die Abstände bei den stärksten Reflektionen mit d = 4·85 Å nahezu gleich sind, wenn von nicht erhitzten, orientierten Proben Gebrauch gemacht wird. Der Umstand, dass Bastnäsit nur in der Tonfraktion des modifizierten Gesteins vorkommt, deutet darauf hin, dass es bei Verwitterung des Gesteins entsteht, aber im Boden unstabil ist.

Resumen

En el International Institute of Tropical Agriculture, Ibadan, Nigeria, se ha hallado un mineral de caolín en forma de fibras largas similares al caolin fibroso del Brasil (de Souza Santos et al., 1965) en la fracción < 2 µm de un suelo de la serie Ekiti formado sobre neis de biotita. Las fibras, de hasta 6 μm de longitud, parecen tubulares en las micrograflas electrónicas. Las micrografias muestran que el mineral se forma por la intemperización directa de la ortoclasa y, tal vez, de la biotita.

Se produce bastnasita en la fracción < 2 µm del mismo neis de intemperización, pero no en las fracciones más bastas ni en el suelo superyacente. Se ha identificado mediante el indice del cristalograma de polvos de cristal, empleando rayos X, de un concentrado obtenido tratando la arcilla con ácido fluorhidrico. La malla así hallada ha resultado ser hexagonal con a = 7·056 t c = 9·730 Å, y ha sido confirmada por la difracción electrónica de granos selectos. Se ha obtenido evidencia de la composición quimica por espectrometria de fluorescencia de rayos X e infrarrojos. La bastnasita puede confundirse con gibbsita porque sus reflexiones más fuertes tienen casi el mismo espaciamiento, d = 4·85 Å cuando se emplean muestras orientadas y sin calentar. La ocurrencia de bastnasita indica que se forma al intemperizarse la roca, pero es inestable en el suelo.