Resumen de On the shape of the first 'illite' X-ray diffraction-reflection, crystallinity, and incipient metamorphism

Willem B. Stern, Josef Mullis, Meinert Ratm, Muyuan Sun, Martin Frey

• English

  In a prolile along the Swiss Alps 88 lithologically different sedimentary rocks, lormed under diagenetic, low- and highanchimetamorphic conditions, were sampled Irom 41 outcrops and prepared under normalized conditions to obtain <2µ fractions. The samples were analyzed chemically by non-destructive X-ray fluorescence analysis, and X-ray diffractometryair-driad, gl~'colated); lrom all specimens temperatures ex-fluid inclusions in authigenic quartz had been determined previously. The XRD evaluation comprised: a- hal'-width determination 01 the complex, unresolved 10A basal reflection (Küblerwidthl; b- deconvolution olthis complex reflection using Pearson lunctions lorthe three reflectionsol illite-muscovite, smectitic phase/smectite-illite mixad-Iayer, and chlorite in the angular range of 3-13°29 (CuKa radiation, automatic divergence sit, optimized counting statistics by slow motion measurement); c- domain size determination alter WarrenAverbach ushg a muscovite single crystal (002) reflection as a relerence. The 10A complex reflection is lormad by the lirst illite basal rel-ection and in diageneticllow-anchimetamorphic specimens by an additional mineral phase. expandable under glycol. and lebelled here 'smectitic phase·. This phase has not been idientilied so lar. but may be a mixad-Iayer mineral consisting of chlorite. iIIite .... smectite. Though there exists lor ce rtai n specimens a clear correlation between temperature exfluid inclusions and a- theoverall half-width (Küblerwidth). butalso b- the half-width. the curve exponents (::urve 10rm=GaussorCauchy-lik3) and the peak positionsofthe deconvoluted illite and smectitic phase. thiscorrelation is neitherin all diagenetic.

  nor in all anchimetamorphic specimens preponderant. Domain sizes 01 coexisting air-dried iIIites and smectitic phases are.

  however. signilicantly correlated (r=O.93. N=88). as are the half-widths and d- spacings Irom the smectitic phase (r=O.90.

  N=88). on wt-ich both temperatures dependo at least trendwise. Several reasons are responsible lor the sometimes weak interdependence 01 peak shape and iIIite crystallinitylincipient metamorphism: the general shape 01 the clay 10A complex reflection is iriluenced by the height. position. half-width. symmetry and lorm 01 its contributors (e.g .• iIIite-muscovite. smectitic phase. chlorite) on the one hand. and by instrumental. preparational. and specimen-related lactors on the other. As a consequence. neitherthe overall half-width (Küblerwidth). northe deconvoluted illite half-width is necessarily linkad with iIIite crystallinity and incipient metamorphism alone. Notably. the grinding impact on sheet silicates during sample dressing may influence the symmetry 01 their basal reflections and half-widths. as can be demonstrated experimentally. But the chemical composition 01 the specimen may contribute also. lor specimens Irom one and the same outcrop display. in some cases.

  different half-widths 01 iIIite and smectitic phase together with a strong chemical difference 01 the <21l fractions involved.

• English

  En un perfil a lo largo de los Alpes suizos, se muestrearon 88 rocas sedimentarias, litológicamente diferentes, formadas bajo condiciones de diagénesis y de alto y bajo grado de anquimetamorfismo de 41 afloramientos y se prepararon bajo condiciones normalizadas con el objeto de obtener fracciones de <2µ. Las muestras se analizaron químicamente por medio de fluorescencia de rayos X no destructiva y por difractometría de rayos X (secadas al ai re, glicoladas); de todas ellas se había determinado previamente las temperaturas según inclusiones fluidas en cuarzo autfgeno. La evaluación con difracción de rayos X comprendió: a- determinación del ancho a media altura de la difracción basal compleja a 10A no resuelta (ancho de Kübler); b- la descomposición de esta difracción compleja usando las funciones Pearson para las 3 difracciones de illita-muscovita, fase esmectrtica/esmectita-illita interestratificada y clorita en el rango angular de 3-13°29 (radiación CUKIl, ranura de divergencia automática, estadística de conteo optimizada por medición de movimiento lento);

  c- determinación de dominios de tamaño según Warren-Averbach, usando la difracción (002) de un monocristal de muscovita como referencia. La difracción compleja a loA está formada por la primera difracción basal de illita y en especímenes diagenéticos/anquimetamórficos de bajo grado por una fase mineral adicional, expandible en glicol y llamada aquí 'fase esmectitica'. Esta fase no ha sido identificada, pero puede ser un mineral interestratificado que consiste en clorita, iIIita, ... , esmectita. Aunque existe, para ciertos especímenes, una clara correlación entre la temperatura de inclusiones fluidas y a- el ancho a media altura general (ancho de Kübler), pero también b- con el ancho a media altura, los exponentes de curva (forma de curvas-Gauss o tipo Cauchy) y las posiciones de los picos de illita y de la fase esmectíticadescompuestos, esta correlación noes preponderante ni en todas las muestras diagenéticas ni en todos las anquimetamórficas. Los dominios de tamaño de lasillitas secadas al aireyde las fasesesmectíticas coexistentes están, sin embargo, correlacionados en forma significativa (r=O,93, N=88), como lo están los anchos a media altura y los espaciados de la fase esmectítica (r=O,90, N=85), de las cuales dependen ambas temperaturas, al menos, desde el punto de vista tendencia/. Varias causas son responsables de la, en ciertos casos, débil interdependencia entre la forma de los picos y la cristalinidad de la illita/metamorfismo incipiente:

  la forma general del pico complejo alOA de la arcilla está influenciada por la altura, posición, ancho a media altura, simetría y forma de sus contribuidores (por ejemplo, iIIita-muscovita, fase esmectítica, clorita) por un lado, y por factores instrumentales, preparacionales y relacionados con los especímenes, por el otro. Como consecuencia, ni el ancho a media altura general (ancho de Kübler) ni el ancho a media altura de la iIIita descompuesta están necesariamente ligados sólo con la cristalinidad de la illita y el metamorfismo incipiente. Notablemente, el impacto de la molienda en los filosilicatos durante la preparación de las muestras puede influenciar la simetría de sus difracciones basales y sus anchos a media altura, como puede ser demostrado experimentalmente. Pero la composición química del espécimen puede contribuir también, ya que especímenes del mismo afloramiento exhiben; en algunos casos, diferentes anchos a media altura de iltita y de fase esmectítica junto con una diferencia química en las fracciones de <2µ.