The Nature of Garnierites —I Structures, Chemical Compositions and Color Characteristics

Abstract

X-ray diffraction patterns of garnierites indicate that most samples resemble serpentine-group minerals or a talc-like mineral, or a mixture of these forms, and give respectively 7 Å and 10 Å basal reflections. From a survey of some 40 garnierites, four of predominantly serpentine type and seven of predominantly talc-like type were selected for detailed study. The talc-like garnierites exhibit little variation of the 10 Å basal spacing with low-temperature heating or with immersion in liquids, though some may contain a small proportion of expandable layers. Chemical analyses show considerable deviations of octahedral/tetrahedral cation ratios from the values 3/2 and 3/4 for normal serpentine and talc minerals, and may be interpreted in terms of mixed 1:1 and 2:1 layer types, either as separate phases and/or as interstratifications, or as defect structures of various kinds. The H₂O + contents of the talc-like forms of garnierite are considerably greater than that of normal talc and point to a mineral of composition 3(Mg, Ni)O·₄SiO₂. 2H₂O or [(Mg, Ni)₃Si₄O₁₀(OH)₂]H₂O—a talc mono-hydrate formula. The green color of garnierites is related to the NiO weight per cent and a color index is derived based on the Munsell color charts.

Résumé

Les diagrammes de diffraction X des garniérites indiquent que la plupart des échantillons ressemblent à des minéraux du groupe serpentine, ou à un minéral du type talc, ou à un mélange de ces deux formes, et donnent respectivement des réflexions basales à 7 et 10 Å. A partir d’une étude préalable de 40 garniérites environ, on a sélectionné pour une étude détaillée quatre échantillons du type serpentine prédominant et sept échantillons du type talc prédominant. Les garniérites du type talc montrent peu de variation dans l’espacement basal à 10 Å lors du chauffage à des températures peu élevées ou lors de l’immersion dans les liquides, en dépit du fait que certaines d’entre elles contiennent une petite proportion de minéraux gonflants. Les analyses chimiques montrent des déviations considérables dans les rapports des cations octaédriques/tétraédriques par rapport aux valeurs 3/2 et 3/4 trouvées dans les minéraux normaux serpentine et talc; ceci peut être interprété en termes du mélange de couches 1:1 et 2:1, en phases séparées et/ou en interstratification, ou sur la base de structures contenant des défauts de différentes natures. Les teneurs en H₂O + des formes de garniérite du type talc sont considérablement plus élevées que celle du talc normal et indiquent l’existence d’un minéral dont la composition, 3(Mg, Ni)O.4SiO₂.2H₂O ou (Mg, Ni)₃Si₄O₁₀(OH)₂.H₂O est celle d’un monohydrate tu talc. La couleur verte des garniérites est reliée à la teneur en NiO en pour cent, et un index de couleur fondé sur les tables de couleur de Munsell est établi.

Kurzreferat

Röntgendiffraktionsbilder von Garnieriten deuten darauf hin, daß die meisten Proben Gesteinen der Serpentingruppe oder einem talkartigen Gestein bzw. einer Mischung dieser beiden Formen gleichen. Sie ergeben Basaireflexionen von 7 Å bzw. 10 Å. Von insgesamt 40 Garnieriten wurden vier von vorwiegend serpentiner Beschaffenheit und sieben von vorwiegend talkartiger Beschaffenheit für genaue Untersuchung ausgewählt. Bei den talkartigen Garnieriten variiert die 10 Å Basalstruktur bei geringer Erwärmung oder Untertauchen in Flüssigkeiten wenig, obgleich einige davon einen kleinen Anteil an expansionsfähigen Schichten enthalten mögen. Chemische Analysen erweisen erhebliche Abweichungen der Oktahedral-/Tetrahedral-Kationenverhältnisse von den Werten 3/2 und 3/4 für normale Serpentin- und Talkgesteine, und sie können als gemischte 1:1 und 2:1 Schichtarten (separate Phasen und/oder Einlagerungen) oder als defekte Strukturen verschiedener Arten interpretiert werden. Die H₂O+ Gehalte der talkartigen Garnieritformem sind erheblich höher als die von normalem Talk und weisen auf ein Gestein mit der Zusammensetzung 3(Mg, Ni)0.4SiO₂. 2H₂O oder [(Mg, Ni)₃Si₄O₁₀(OH)₂].H₂O hin-also auf eine Talkmonohydratformel. Die grüne Farbe der Garnieriten wird mit dem NiO Gewichtsprozentsatz in Beziehung gebracht und ein Farbindex, der auf den Munsell Farbtabellen basiert, wird abgeleitet.

Резюме

Рентгенограммы гарниеритов указывают, что большинство образцов напоминают минералы либо серпентиновой группы, либо талькообразные, либо смесь этих форм и дают основные отражения 7 А и 10 А соответственно. Из 40 видов гарниеритов для детального анализа выбрали четыре преимущественно типа серпентина и семь преимущественно талько-образных. Нашли, что при незначительном нагревании или при погружении в жидкость основная прослойка талькообразных гарниеритов 10 А незначительно меняется, хотя, некоторые из них могут содержать расширяющиеся слои. Химический анализ показывает значительные отклонения отношения катионов октаэдр/тетраэдр от значений 3/2 и 3/4 для нормальных серпентинов и тальковых минералов и они могут быть рассмотрены как типы со смешанными слоями 1:1 и 2:1, или как различные дефекты в структуре. Талькообразные гарниериты содержат больше Н₂O,⁺ чем нормальный тальк и это указывает на минерал соединением 3(Mg, Ni)O₄SiO₂.2H₂O или (Mg, Ni)₃Si₄O₁₀(OH)2.H₂O^2- —формула одноосновного талька. Зеленый цвет гарниеритов зависит от содержания в процентах по весу NiO и индекс цвета дан по таблице цветов Мунселла.