Biotite Alteration in Deeply Weathered Granite. II. The Oriented Growth of Secondary Minerals

Abstract

Single grain X-ray and electron diffraction patterns of weathered biotite flakes exhibit groupings of 001 and hk reflections of biotite, vermiculite, mixed-layer clay minerals, and kaolinite indicating that the secondary minerals are in parallel crystallographic orientation to the parent biotite. Asterism of biotite reflections is enhanced by weathering. Gibbsite crystals developed in parallel basal orientation to biotite flakes. Most goethite in weathered biotite occurs as aggregates of randomly oriented crystals in cleavages and on grain surfaces. Some goethite is present on micaceous fragments as 0.05-μm size, lathlike crystals in a hexagonal arrangement with their (100) face resting on the (001) biotite face. Selected area electron diffraction patterns of aggregates of lathlike goethite crystals contain 0kℓ, 1kℓ, and 2kℓ reflections due to undulation of the aggregates and the extreme thinness of the crystals. These patterns indicate that the close packed anion layers in goethite coincide with the brucite-like layer of the micaceous minerals.

Резюме

Рентгеновские и электронно-дифракционные картины одиночных зерен выветренных чешуек биотита выявили группирование отражений 001 и пк биотита, вермикулита, смешанно-слойных глинистых минералов, и каолинита, показывающие, что вторичные минералы находятся в параллельной кристаллографической ориентации к материнскому биотиту. Астеризм биотитовых отражений усиливается в результате выветривания. Кристаллы гиббсита выросли в параллельной базальной ориентации к чещуйкам биотита. Большинство гетита в выветренном биотите находится в виде агрегатов беспорядочно ориентированных кристаллов в кливаже и на поверхностях зерен. Часть гетита присутствует на обломках слюды в виде лейстовидных кристаллов размером 0,05 μM в гексагональной упаковке с гранью (100), расположенной на биотитовой грани (001). Электронно-дифракционные картины выбранной зоны агрегатов лейстовидных кристаллов гетита содержат отражения 0kℓ, 1kℓ, и 2kℓ благодаря ундуляции агрегатов и чрезвычайной тонкости кристаллов. Эти картины показывают, что близко расположенные анионные слои в гетите совпадают с бруситоподобным слоем слюдистых минералов.

Resümee

Einkristallröntgenaufnahmen und Elektronenbeugungsdiagramme der verwitterten Biotit-blättchen zeigen Gruppierungen der 001- und hk-Reflexe von Biotit, Vermiculit, Wechsellagerungen, und Kaolinit, die erkennen lassen, daß die sekundären Minerale parallel zum Ausgangsbiotit orientiert sind. Asterismen der Biotitreflexe werden durch die Verwitterung verstärkt. Gibbsitkristalle sind parallel zur Basis der Biotitblättchen orientiert. Ein großer Teil des Goethit in den verwitterten Biotiten kommt in Form von Aggregaten aus regellos angeordneten Kristallen auf Spaltflächen und auf Kornoberflächen vor. Einige Goethite treten auf den Glimmerresten als leistenförmige 0,05 μm große Kristalle in hexagonaler Anordnung auf, wobei ihre (100)-Fläche auf der (OOl)-Fläche des Biotit aufliegt. Feinbereichselektronen-beugungsdiagramme der Aggregate aus leistenförmigen Goethitkristallen enthalten 0kℓ-, 1kℓ-, und 2kℓ-Re-flexe, die von Unregelmäßigkeiten der Aggregate und von der außerordentlich geringen Dicke der Kristalle herrühren. Diese Diagramme deuten darauf hin, daß die dicht besetzten Anionschichten des Goethit mit der Brucit-Schicht der glimmerartigen Minerale zusammenfallen.

Résumé

Les clichés de diffraction d’électrons et ceux de rayons-X de grains simples de lames altérées de biotite montrent des groupements (001) et des reflections hk de biotite, de vermiculite, de minéraux argileux à couches mélangées, et de kaolinite indiquant que les minéraux secondaires sont cristallographiquement parallèles à la biotite-mère. L'astérisme des reflections de biotite est augmenté par l'altération. Des cristaux de gibbsite se sont dévelopes dans une orientation de base parallèle aux lames de biotite. La plupart de la goethite dans la biotite altérée existe en aggrégats de cristaux orientés au hasard dans des fendages et sur les surfaces des grains. Sur des fragments micacés, la goethite est présente comme cristaux en forme de latte de 0.05 μm en arrangement hexagonal avec leur face (100) reposant sur la face de biotite (001). Des clichés de diffraction d’électrons de régions sélectionées d'aggrégats de cristaux de goethite en forme de latte contiennent des reflections 0kℓ, 1kℓ, et 2kℓ à cause d'ondulations des aggrégats et de l'extrême mincer des cristaux. Ces clichés indiquent que les couches d'anions fortement rapprochées l'une de l'autre dans la goethite coïncident avec la couche semblable à la brücke des minéraux micacés.