Authigenic biotite from hydrothermally altered terrigenous sediments of the Central Hill (Escanaba Trough, Gorda Ridge, Pacific Ocean, hole ODP 1038B)

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

For the first time, authigenic dispersed biotite was discovered in Pleistocene terrigenous sediments of the Central Hill, located in the Escanaba Trough in the southern part of the Gorda Ridge (northeastern sector of the Pacific Ocean), which accounts for almost the entire content of fine fractions <1 μm of some samples from ODP 1038B hole. The authigenic nature of biotite is associated with the metasomatic effect of hydrothermal solution on terrigenous clay minerals after intrusion of basaltic magma in the form of laccolith with a temperature of ~1200°C. The mineral composition of fine fractions of sediments was studied using complex analytical methods, including modeling of their diffraction patterns. It has been established that the dispersed micaceous mineral (biotite) is trioctahedral, high-iron, does not swell when saturated with glycol, but contracts after heating at 550°C. It is shown that in its structure there are no foreign layers, the height and composition of which differ from the micaceous layers. The decrease in the height of micaceous layers upon heating biotite to 550°C is mainly due to a decrease in the height of 2:1 octahedra due to the difference in the Fe2+–O and Fe3+–O bond lengths as a result of the oxidation of Fe2+ cations It has been established a limit value for the coefficient of variation CV, characterizing the absence of mixed-layering in a regular structure, which should not exceed a value of 0.10.

Full Text

Restricted Access

About the authors

B. A. Sakharov

Geological Institute RAS

Author for correspondence.
Email: sakharovba@gmail.com
Russian Federation, 119017, Moscow, Pyzhevsky lane, 7, bld. 1

V. B. Kurnosov

Geological Institute RAS

Email: vic-kurnosov@rambler.ru
Russian Federation, 119017, Moscow, Pyzhevsky lane, 7, bld. 1

T. S. Zaitseva

Institute of Precambrian Geology and Geochronology RAS

Email: z-t-s@mail.ru
Russian Federation, 199034, St. Petersburg, Makarova emb., 2

A. T. Savichev

Geological Institute RAS

Email: savichev.1947@mail.ru
Russian Federation, 119017, Moscow, Pyzhevsky lane, 7, bld. 1

I. A. Morozov

Institute of Geology of Ore Deposits, Petrography, Mineralogy and Geochemistry RAS

Email: ivan.morozov@yandex.ru
Russian Federation, 119017, Moscow, Staromonetny lane, 35

D. M. Korshunov

Geological Institute RAS

Email: dmit0korsh@gmail.com
Russian Federation, 119017, Moscow, Pyzhevsky lane, 7, bld. 1

References

  1. Дьяконов Ю. С. Новые данные о разновидностях гидробиотитов // Кристаллохимия минералов. Л.: Наука, 1981. С. 39–46.
  2. Дриц В. А., Коссовская А. Г. Глинистые минералы: слюды, хлориты // Тр. ГИН АН СССР. Вып. 465. М.: Наука, 1991. 177 с.
  3. Дриц В. А., Сахаров Б. А. Рентгеноструктурный анализ смешанослойных минералов. М.: Наука, 1976. 256 с.
  4. Aldahan A. A., Morad S. Chemistry of detrital biotites and their phyllosilicate intergrowths in sandstones // Clays and Clay Minerals. 1986a. V. 34. P. 539–548.
  5. Aldahan A. A., Morad S. Mineralogy and chemistry of diagenetic clay minerals in proterosoic sandstones from Sweden // American Journal of Science. 1986b. V. 286. P. 29–80.
  6. Bailey S. W. Nomenclature for regular interstratifications // American Mineralogist. 1982. V. 67. P. 394–398.
  7. Banfield J. F., Eggleton R. A. Transmission electron microscopy study of biotite weathering // Clays and Clay Mine-rals. 1988. V. 36. P. 47–60.
  8. Brigatti M. F., Frigieri P., Ghezzo C., Poppi L. Crystal che-mistry of Al-rich biotites coexisting with muscovites in peraluminous granites // American Mineralogist. 2000. V. 85. P. 436–448.
  9. Dabat T., Hubert F., Paineau E., Launois P., Laforest C., Grégoire B., Dazas B., Tertre E., Delville A., Ferrage E. A general orientation distribution function for clay-rich media // Nature Communications. 2019. V. 10. № 5456.
  10. Developments in Clay Science. Chapter 5. Infrared and Raman Spectroscopies of Clay Minerals / Eds W. P. Gates, J. T. Kloprogge, J. Madejova, F. Bergaya. Amsterdam, Netherlands, Oxford, United Kingdom, Cambridge, Uni-ted States: Elsevier, 2017. V. 8. P. 107–149.
  11. Drits V. A., Tchoubar C. X-Ray diffraction by disordered lamellar structures. Heldenberg: Springer-Verlag, 1990. 371 p.
  12. Ericsson T., Wäppling R. Texture effects in 3/2–1/2 Mössbauer spectra // J. Phys. Colloq. 1976. V. 37. № C6. P. 719–723.
  13. Fouquet Y., Zierenberg R., Miller D. et al. Procideengs of the ODP, Initial Reports, 169 (Ocean Drilling Program). 1998. 592 p.
  14. Földvári M. Handbook of thermogravimetric system of minerals and its use in geological practice. Budapest: Geol. Inst. of Hungary, 2011. 180 p. (Occasional Papers of Geological Institute of Hungary. V. 213). Ref.: P. 141–175. Ind.: P. 177–180.
  15. Lempart M., Derkowski A., Luberda-Durnaś1 K., Skiba S., Błachowski A. Dehydrogenation and dehydro-xylation as drivers of the thermal decomposition of Fe-chlorites // American Mineralogist. 2018. V. 103. P. 1837–1850.
  16. Lempart M., Derkowski A., Strączek T., Kapusta C. Syste-matics of H2 and H2O evolved from chlorites during oxidative dehydrogenation // American Mineralogist. 2020. V. 105. P. 932–944.
  17. Sakharov B. A., Lindgreen H., Salyn A. L., Drits V. A. Determination of illite-smectite structures using multispecimen X-ray diffraction profile filling // Clay Miner. 1999. V. 47. P. 555–566.
  18. Sakharov B. A., Lanson B. X-ray identification of mixed-layer structures. Modeling of diffraction effects. Chapter 2.3. Handbook of Clay Science. Part B. Techniques and Applications / Eds F. Bergaya, G. Lagaly. Amsterdam, Boston, Heidelberg, London, N.Y., Oxford: Elsevier, 2013. P. 51–135.
  19. Smoliar-Zviagina B. B. Relationships between structural parameters and chemical composition of micas // Clay Minerals. 1993. V. 28. P. 603–624.
  20. Vedder W., Wilkins W. T. Dehydroxylation and rehydroxy-lation, oxidation and reduction of mica // American Mi-neralogist. 1969. V. 54. P. 482–509.
  21. Wojdyr M. Fityk: a general-purpose peak fitting program // J. Appl. Cryst. 2010. V. 43. P. 1126–1128.
  22. Zierenberg R. A., Shanks W. C., Koski R. A., Morton J. L., III. Genesis of massive sulfide deposits on a sediment-covered spreading center, Escanaba trough, 41N, Gorda Ridge // Economic Geology. 1993. V. 88. P. 2069–2098.
  23. Veblen D. R., Ferry J. M. А ТЕМ study of the biotite-chloritc reaction and comparison with petrologic observations // Amer. Miner. 1983. V. 68. P. 1160–1168.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Experimental diffraction patterns obtained from oriented preparations prepared from the <1 μm fraction of sample 3081 in air-dry (red line), ethylene glycol-saturated (black line) and calcined at 550°C (blue line) states. The insets show fragments of diffraction patterns with reflections 001 (a) and 003 (b) on an enlarged scale.

Download (184KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Experimental (black line) and calculated (red line) diffraction patterns for the oriented preparation of sample 3081, fraction <1 μm; Ch – chlorite, Sm – smectite. The inset shows fragments of the diffraction patterns on an enlarged scale for reflection 002.

Download (197KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Experimental diffraction patterns obtained from oriented preparations of the initial (black line) and sample 3081 heated at 300°C (red line), fraction <1 μm. The insets show fragments of the diffraction patterns on an enlarged scale for reflections 001 and 003.

Download (141KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Mössbauer spectra obtained from biotite (sample 3081, fraction <1 μm) in its natural state (T = 25°C), after heating at T = 300°C and T = 550°C and the results of spectral decomposition.

Download (124KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Thermal curves of TG, DSC and DTG of sample 3081.

Download (254KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Micrographs of sample 3081: polished section (a), chip of consolidated sample (b), fraction <1 µm (c).

Download (352KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Experimental and calculated diffraction patterns for a non-oriented preparation, fraction <1 μm, sample 3081.

Download (182KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. IR spectrum of biotite sample 3081.

Download (110KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».