Textural Variation and Composition of Bentonite Derived from Basaltic Ash

Abstract

The Rokle bentonite deposit is part of an accumulation of argillized volcanoclastic rocks in the Tertiary stratovolcanic complex of the Doupovské Mountains east of Karlovy Vary (Carlsbad), about 100 km westnorthwest of Prague, Czechoslovakia. The arenite basalt ash was originally composed of hyaloclasts and subordinate biotite. The following types of montmorillonite aggregates were produced during the alteration of the ash in a stagnant, lacustrine environment: (1) extremely fine-grained micro-crystalline aggregates that have honeycomb textures and that replace the original hyaloclasts, and (2) coarse crystalline aggregates that have more open honeycomb textures and that fill pores and cracks in altered hyaloclasts and in pumice vesicles. Both types of aggregates have the same chemical composition according to energy dispersive X-ray analysis.

Montmorillonite, separated as the <1-¼m size fraction from olive gray bentonite, has the following crystallochemical formula: (K_0.09Na_0.02Ca_0.29Mg_0.10) (Al_2.43Fe³⁺_1.05Fe²⁺_0.005Mn²⁺_0.005Mg_0.50) (Si_7.62Al_0.38) O₂₀(OH)₄. Biotite was apparently stable during the alteration of the hyaloclasts. Anatase and possible accessory heulandite-clinoptilolite were also formed in small amounts, but were not observed by scanning electron microscopy. Goethite is the youngest oxidation product in some parts of the bentonite. Minute fragments of sodium-rich plagioclase, potassium feldspar, quartz, and muscovite are ubiquitous accessories of the original hyaloclasts. Together with kaolinite, they formed from the underlying fresh or kaolinized orthogneiss.

Abstrakt

Ložisko bentonitu Rokle je součástí série argilizovanych vulkanoklasticktých akumulací v terciérním stratovulkanickém komplexu Doupovských hor východně od Karlových Varů, asi 100 km západoseverozápadně od Prahy, Československo. Psamitový bazaltový popel byl složen z hyaloklastů a biotitu jako podřadné součástky. Během přeměny popela ve stagnujícím jezerním prostředí se vytvořily následující typy agregátů montmorillonitu: (1) extrémně jemnozrnné mikrokrystalické agregáty s plástevnou mikrotexturou, které nahradily původní hyaloklasty; (2) hruběji krystalické agregáty s plástevnými mikrotexturami více otevřenými, které vyplnují pory a trhliny v přeměněných hyaloklastech a také vesikuly v pemze. Oba typy agregátů s různou mikrotexturou mají stejné chemické složeni, zjištěné energiovou dispersní analýzou paprsků X.

Montmorillonit, separovaný jako velikostní frakce pod 1 μm z olivově šedého bentonitu, má následující krystalochemický vzorec: (K_0,09Na_0,02Ca_0,29Mg_0,10)(Al_2,43Fe³⁺_1,05Fe²⁺_0,005Mn²⁺_0,005Mg_0,50)(Si_7,62Al_0,38)O₂₀(OH)₄. Biotit zůstal stabilní během přeměny hyaloklastů. Anatas a pravděpodobný akcesorický hevlandit-klinoptilolit (podle jediné velmi slabé rentgenové reflexe 8,85 Å) vznikly jako malá příměs, avšak nebyly pozorovány pod SEM. Goethit je nejmladši oxidační produkt v některých partiích bentonitu. Drobné úlomky plagioklasu bohatého sodíkem, draselného živce, křemene a muskovitu jsou všudypřítomnými akcesoriemi, které se vyskytují vně tvarů původních hyaloklastů. Spolu s kaolinitem pocházejí z podložní čerstvé nebo kaolinizované ortoruly.