Determination of Chlorite Compositions by X-Ray Spacings and Intensities

Abstract

The cell dimensions and compositions of four chlorites whose crystal structures have been determined in detail are used to test existing graphs and regression equations designed to give tetrahedral and octahedral compositions. It is found that the thicknesses of the tetrahedral sheet, the 2:1 octahedral sheet, the interlayer sheet, and the space between the 2:1 layer and the interlayer can vary appreciably from specimen to specimen quite independently of tetrahedral composition. Total octahedral composition, the number of octahedral vacancies, cation ordering, and the distribution of trivalent cations and of charge between the two octahedral sheets must have effects on d(001) that are additional to the effect of tetrahedral composition. Nevertheless, Brindley’s d(001) graph and a regression equation by Kepezhinskas both should give tetrahedral compositions with an average error of 10%, or about 0·;1 Al^IV, for most trioctahedral chlorites. They are not valid for dioctahedral or di, trioctahedral species. Equations derived from the data of von Engelhardt and of Shirozu relating the b parameter to octahedral Fe, Mn content give results with an average error of 10%, or 0·;1 Fe, Mn, for the four test chlorites provided Cr is included with the Fe, Mn, as does a regression equation by Kepezhinskas that contains terms for both the b parameter and d(001). Methods using the (00l) intensities or structure amplitudes give less consistent results for heavy atom contents than the spacing methods, but can be used to give approximate values for the asymmetry in distribution of heavy atoms between the 2:1 octahedral sheet and the interlayer.

Résumé

Les dimensions de la maille et les compositions de quatre chlorites dont les structures cristallines ont été déterminées d’une façon précise, sont utilisées pour tester les abaques et les équations de régression dont on dispose et qui sont destinées à donner les compositions tétraédriques et octaédriques. On a trouvé que les épaisseurs de la couche tétraédrique, de la couche octaédrique 2:1 et de la couche interlamellaire et que la distance entre la couche 2:1 et la couche interlamellaire peuvent varier d’une façon appréciable d’un échantillon à l’autre d’une façon tout à fait indépendante de la composition tétraédrique. La composition octaédrique totale, le nombre de lacunes octaédriques, l’arrangement des cations, et la distribution des cations trivalents et de la charge entre les deux couches octaédriques doivent avoir un effet sur d(001) qui s’ajoute à l’effet de la composition tétraédrique. Néanmoins, l’abaque d(001) de Brindley et une équation de régression proposée par Kepezhinskas devraient toutes les deux donner les compositions tétraédriques avec une erreur moyenne de 10%, soit environ 0,1 Al^IV, pour la plupart des chlorites trioctaédriques. Elles ne sont pas valables pour les minéraux dioctaédriques ou di, trioctaédriques. Les équations tirées des données de Von Engelhardt et de Shirozu reliant le paramètre b à la teneur en Fe, Mn octaédrique donnent des résultats entachés d’une erreur moyenne de 10%, soit 0,1 Fe, Mn, pour les quatre chlorites étudiées, à condition que Cr soit inclus dans Fe, Mn, ceci au même titre qu’une équation de régression proposée par Kepezhinskas et qui contient des termes à la fois pour le paramètre b et d(001). Les méthodes utilisant les intensités (001) ou les amplitudes de structure donnent des résultats moins satisfaisants pour les teneurs en atomes lourds que la méthode des espacements, mais elles peuvent être utilisées pour obtenir une valeur approchée de l’asymétrie de la distribution des atomes lourds entre les couches octaédriques 2:1 et interlamellaire.

Kurzreferat

Die Zelldimensionen und Zusammensetzungen von vier Chloriten, deren Kristallgefüge in Detail bestimmt worden sind, wurden verwendet um bestehende Kurven und Regressionsgleichungen, ausgelegt für tetraedrische und oktaedrische Zusammensetzungen, zu überprüfen. Es wurde gefunden, dass sich die Dicken der tetraedrischen Tafel, der 2:1 oktaedrischen Tafel, der Zwischenschichttafel, sowie der Abstand zwischen der 2:1 Schicht und der Zwischenschicht von Probe zu Probe beträchtlich von einander unterscheiden können, und zwar ganz unabhängig von der tetraedrischen Zusammensetzung. Die gesamte oktaedrische Zusammensetzung, die Zahl von oktaedrischen Leerstellen, Kationenordnung, und die Verteilung von dreiwertigen Kationen und von Ladung zwischen zwei oktaedrischen Tafeln müssen Wirkungen auf d(001) ausüben, die zusätzlich zu der Wirkung tetraedrischer Zusammensetzung sind. Trotzdem sollten sowohl Brindleys d(001) Kurve und eine Regressionsgleichung von Kepezhinskas tetraedrische Zusammensetzungen mit einem Durchschnittsfehler von 10%, oder etwa 0,1 Al^IV, für die meisten trioktaedrischen Chlorite geben. Sie gelten nicht für dioktaedrische oder di, trioktaedrische Sorten. Aus den Daten von von-Engel-hardt und Shirozu abgeleitete Gleichungen, die den b Parameter auf oktaedrischen Fe, Mn Gehalt beziehen, geben Resultate mit einem Durchschnittsfehler von 10%, oder 0,1 Fe, Mn für die vier Test-Chlorite, vorausgesetzt Cr wird mit Fe, Mn miteinbezogen. Das gleiche trifft zu auf eine Regressionsgleichung von Kepezhinskas die Ausdrücke für den b Parameter sowie d(001) enthält. Methoden unter Verwendung der (00l) Intensitäten oder Gefügeamplituden geben weniger übereinstimmende Ergebnisse für Gehalte an schweren Atomen als die Abstandsmethoden, können jedoch dazu verwendet werden um ungefähre Wert für die Asymmetrie in der Verteilung von schweren Atomen zwischen der 2:1 oktaedrischen Tafel und der Zwischenschicht zu erhalten.

Резюме

Для проверки существующих графиков и уравнений регрессии, построенных для выявления тетраэдрального и октаэдрального составов, используются размеры и состав зерен четырех хлоритов, структура кристаллов которых была детально определена. Нашли, что толщина тетраэдрального слоя; 2:1 октаэдрального слоя; промежуточного слоя и расстояние между 2:1 слоем и прослойкой может от образца к образцу значительно варьировать совершенно независимо от тетраэдрального состава. Общий октаэдральный состав; количество октаэдральных ваканций; расположение катионов; распределение тривалентных катионов и заряда между двумя октаэдральными слоями, добавочно влияющими на тетраэдральный состав, должны также влиять на d(001). Несмотря на это, график Бриндлей d(001) и уравнение регресси Кепежинсказкого должны давать тетраэдральный состав со средней 10 -ой ошибкой, или около 0,1 Аl^IV, для большинства тетраэдральных хлоритов. Это не относится к диоктаэдральным и ди, триоктаэдральным образцам. Уравнения, построенные на данных фон Энгельгарта и Широдзу, относящие параметр b к октаэдральному содержанию Fe, Мп дают результаты со средней 10%-ой ошибкой, или 0.1 Fe, Мп для четырех хлоритов под испытанием при условии, что Сг включается вместе с Fe, Мп, как это приведено в уравнении регрессии Кепежисказкого, включающее члены как для параметра b так и для d (001). Методы, применяющие интенсивности (0,0,l) или амплитуды структуры, дают менее согласованные результаты на содержание тяжелых атомов, чем методы расстояния, но их можно использовать для получения приблизительных значений несимметричного распределения тяжелых атомов между 2:1 октаэдральными слоями и промежуточным слоем.