Altération expérimentale de verre basaltique tholéiitique par l'eau de mer entre 3 et 50 °C

Résumé De En Fr

Während 1 bis 600 Tagen sind Experimente mit synthetischem tholeiitischem Glas und Lösungen von natürlichem bzw. künstlichem Meerwasser gemacht worden. An Hand der Untersuchungen der Oberfläche der Festkörper (ESCA und Elektronenmikroscopie) konnten die dabei entstandenen Produkte ermittelt werden. Bei 50 °C, bildet sich nach 20 Tagen Hydrotalcit (Mg6Al2CO3(OH)164H2O). Eine amorphe Ablagerung überdeckt zunehmend die Kristalle, dessen Zusammensetzung sich derjenigen der Saponite annähert (480-595 Tage). Eine fibröse Schicht unter der Hydrotalcit ist eisenreich und besteht aus schwer identifizierbaren Kristallen, bei denen es sich sicherlich um Schichtensilikate handelt und Mg-Al-Fe Hydroxyde. Bei 25 °C dagegen bildet sich Pyroaurit (Mg6Al2CO3(OH)164H2O). Mit fortschreitender Zeit überdeckt eine Fe, Si und Ti reiche Ablagerung zunehmend die Kristalle. Pyroaurit bildet sich nicht immer, sondern es kann eine Verwitterungschicht entstehen (Si :43, AI : 19, Fe : 15, Mg : 16, Ca : 7 Mole %) in der nur ein Beginn kristalliner Ordnung erkennbar ist. Es kann sich hier um ein smectitähnliches Phyllosilikat handeln. Bei 3 °C entsteht nach 600 Tagen eine Verwitterungschicht. Sie besteht aus einem Eisenhydroxid (βFeOOH Akaganeit), einem Schichtsilikat mit 10,3 Â Schichtenabstand mit illitischer chemischen Zusammensetzung und einem Gel (Si :36, Al :28, Fe :22, Ca : 10, Mg :4 Mole %). Bei 50 und 25 °C sind Mg und C02 des Meerwassers an der Bildung der Hydroxycarbonaten beteiligt während das Ca des Glases in die Lösung übergeht. Bei 3 °C dagegen ist das Kalium des Meerwassers an der Bildung der Illit beteiligt.

Experiments were made during attemps of up to 600 days using artificial tholeiitic glass, natural and artificial sea-water. The study of the surface of the glass (ESCA, Electron Microscopy) allowed to characterize the interaction products. At 50 °C, hydrotalcite (Mg6Al2CO3(OH)164H2O) formed after 20 days. The crystals are progressively covered by an amorphous material, the chemical composition of which is similar to that of saponite after 480-595 days. A fibrous layer exists between glass and hydrotalcite, the nature of which remains hypothetic ; it may be a mixing of Mg-Al-Fe hydroxides and phyllosilicates. At 25 °C, a pyroaurite, like hydroxycarbonate (Mg6Al2CO3(OH)164H2O) formed after 240 days. Then, an amorphous product (Fe-Si-Ti) covers the crystals. The formation of pyroaurite is however not systematic. In some experiments an alteration skin is observed consisting of a poorly crystallized smectite (Si :43, Al : 19, Fe : 15, Mg : 16, Ca :7 % moles). At 3 °C, an alteration skin appears after 600 days. It consists of akaganeite (yßFeOOH), Al-K phyllosilicate (10.3 A), the chemical composition of which is similar to natural illite, and an amorphous material (Si :36, Al :28, Fe :22, Ca : 10, Mg :4 % moles). The principal chemical exchanges between glass and solution are the contribution of Mg and C02 from sea-water to form the hydroxycarbonates and a release of Ca to solution (50-25 °C) at 3 °C a contribution of К from sea-water goes to form the illite-type phyllosilicate.

Des expériences ont été réalisées pendant des périodes allant de 1 à 600 jours en utilisant un verre tholéiitique synthétique et des solutions d'eau de mer artificielle et naturelle. L'étude de la surface du solide (ESCA -Microscopie Electronique) a permis de caractériser les produits de l'interaction. A 50 °C : l'hydrotalcite, Mg6Al2CO3(OH)164H2O, se forme après 20 jours d'interaction. Un dépôt amorphe recouvre progressivement ces cristaux, sa composition évolue vers celle des saponites (480-595 jours). Il existe sous l'hydrotalcite une couche fibreuse, riche en fer, dans laquelle on observe des cristaux dont l'identification est difficile ; il s'agit probablement d'un mélange d'hydroxydes (Mg-Al-Fe) et de phyllosilicates. A 25 °C : c'est la pyroaurite qui se forme , Mg6Fe2CO3(OH)164H2O, après 240 jours d'interaction. Avec le temps, un dépôt riche en Fe, Si et Ti recouvre les cristaux. Mais la pyroaurite ne se forme pas systématiquement. En son absence, une pellicule d'altération apparaît (Si :43, Al : 19, Fe :15, Mg :16, Ca :7 % moles) dans laquelle un début d'organisation cristalline est décelable. Il pourrait s'agir d'un phyllosilicate de type smectite. A 3 °C : une pellicule d'altération apparaît après 600 jours d'interaction. Elle est constituée d'un hydroxyde de fer (/3FeOOH, l'akaganéite), d'un phyllosilicate alumineux et potassique à 10,3 A dont la composition chimique est proche de celle des illites et d'un matériel amorphe (Si :36, Al :28, Fe :22, Ca : 10, Mg :4 % moles). A 50 et 25 °C, les principaux échanges entre le verre et la solution sont une contribution du magnésium et du C02 de l'eau de mer pour former des hydro xycarbonates, un départ de calcium en solution, à 3 °C un apport de potassium de l'eau de mer pour former l'illite.