Montmorillonite/Illite Stability Diagrams

Abstract

Chemical activity diagrarns, prepared to illustrate the properties expected if mixed-layer mont-morillonite/illite is regarded as a solid solution, are compared to those derived from a treatment of these materials as a mixture of two phases. If the system is a solid solution, the coexisting aqueous solution should range from higher dissolved silica contents in the presence of kaolinite and a montmorillonite end member to lower dissolved silica in the presence of kaolinite and an illitic end member. Silica concentration in the aqueous solution might vary by a factor of as much as six. If the system is two phase, the silica content of a solution in equilibrium with kaolinite and both phases would be fixed at a given T and P, as would a solution equilibrated with both phases and K-feldspar. In the absence of a third phase, silica in equilibrium with both phases should be nearly constant, but increase with increasing ratio of K⁺/H⁺ in solution. Available data on coexisting aqueous solutions apparently are more nearly consistent with two phases than with a solid solution.

Резюме

Диаграммы химической активности, подготовленные для показания ожидаемых свойств в случае, когда смешано-слойный монтмориллонит/иллит считается как твердый раствор, сравнивались с диаграммами полученными для этих материалов, рассматриваемых как смесь двух фаз. Если эта система рассматривается как твердый раствор, ожидается, что сосуществующий водный раствор имеет большие содержания растворенного кремнезема в присутствии каолинита и монтморилло-нитового конечного члена и меньшие содержания в присутствии каолинита и иллитового конечного члена. Концентрация кремнезема в водных растворах может изменяться даже в шесть раз. Если эта система рассматривается как смесь двух фаз, тогда содержание кремнезема в растворе в состоянии равновесия с каолинитом и двумя фазами будет неизменяющимся при данных температуре и давлении, так как раствор в равновесии с двумя фазами и К-фельдшпатом. В отсутствии третьей фазы, содержание кремнезема в равновесии с двумя фазами будет почти постоянное, но увеличивается с увеличением отношения К⁺/Н⁺ в растворе. Доступные данные по сосуществующим водным pacrl ворам, по-видимому, являются более согласующимися в случае двух фаз, чем в случае твердого раствора. [E.G.]

Resümee

Chemische Aktivitätsdiagramme, die hergestellt wurden, um die Eigenschaften, die man erwartet, wenn man Montmorillonit/Illit-Wechsellagerungen als feste Lösungen betrachtet, zu beschreiben, werden mit denen vergleichen, die man erhält, wenn man diese Substanzen als eine Mischung aus zwei Phasen behandelt. Wenn das System eine feste Lösung ist, dann sollte die koexistierende wässrige Lösung von höheren gelösten SiO₂-Gehalten in der Gegenwart von Kaolinit und einem Montmorillonit-Endglied bis zu niedrigeren gelösten SiO₂-Gehalten in der Gegenwart von Kaolinit und einem illitischen Endglied reichen. Die SiO₂-Konzentration in der wässrigen Lösung kann bis zu einem Faktor von sechs variieren. Wenn das System als aus zwei Phasen bestehend betrachtet wird, dann wäre der SiO₂-Gehalt einer Lösung im Gleichgewicht mit Kaolinit, und beide Phasen wären bei einem gegebenen T und P fixiert, wie auch eine Lösung mit beiden Phasen und K-Feldspat ins Gleichgewicht gebracht wäre. In Abwesenheit einer dritten Phase sollte das SiO₂, das im Gleichgewicht mit beiden Phasen ist, nahezu konstant sein, aber mit wachsendem K⁺/H⁺-Verhältnis in der Lösung ansteigen. Die zur Verfügung stehenden Daten über koexistierende wässrige Lösungen stimmen offensichtlich eher mit der Annahme von zwei Phasen als mit der Annahme einer festen Lösung überein. [U.W.]

Résumé

Des diagrammes d’activité chimique, préparés pour illustrer les propriétés attendues si une montmorillonite/illite à couches mélangées est considérée comme une solution solide, sont comparés à ceux dérivés d’un traitement de ces matériaux en tant que mélange de deux phases. Si le système est une solution solide, la solution aqueuse coexistante devrait s’étager de contenus en silice dissoute plus élevés en la présence de kaolinite et d’un membre final de montmorillonite, à des contenus en silice dissoute moins élevés en présence de kaolinite et de l’illite comme membre final. La concentration en silice dans la solution aqueuse peut varier d’un facteur aussi élevé que six. Si le système est à deux phases, le contenu en silice d’une solution en équilibre avec la kaolinite et les deux phases serait fixé à des T et P données, comme le serait une solution équilibrée avec les deux phases et du feldspar-K. En l’absence d’une troisième phase, la silice en équilibre avec les deux phases devrait être presque constante, mais devrait augmenter proportionnellement à la proportion croissante de K⁺/H⁺ en solution. Les données sur les solutions coexistantes sont apparemment plus consistantes avec deux phases qu’avec une solution solide. [D.J.]