Mineralogy of clays from selected mud volcanoes in Iceland

Celem pracy było określenie składu mineralogicznego i chemicznego czterech próbek iłów pochodzących z powierzchniowej części pól geotermalnych Krysuvik-Seltun oraz Reykjanes położonych na półwyspie Reykjanes w południowo-zachodniej Islandii. Wydzielono frakcje <2 µm oraz <0.2 µm i nasycono jonami wapnia oraz potasu. Do badań wykorzystano dyfraktometrię rentgenowską, spektroskopię absorpcyjną w podczerwieni oraz skaningową mikroskopię elektronową z systemem EDS.W czterech badanych próbkach zidentyfikowano trzy różne zestawy minerałów ilastych. W próbce ISL2 występuje wyłącznie czysty kaolinit oraz czysty smektyt. Próbka ISL4 zawiera mieszanopakietowy kaolinit-smektyt (K-S) oraz prawdopodobnie także kaolinit, natomiast w próbkach ISL5 oraz ISL6 zidentyfikowano kaolinit-smektyt, smektyt oraz kaolinit. Z minerałów nieilastych stwierdzono obecność ałunitu, anatazu odpowiedzialnego za wysokie wartości Ti w analizie EDS, goethytu, hematytu i magnetytu. Wyniki spektroskopii absorpcyjnej w podczerwieni wskazują, że smektyty mają skład pośredni między montmorillonitem a saponitem.Zarówno dla hydrotermalnego jak i glebowego kaolinitu-smektytu proponowaną genezą jest proces przeobrażenia smektytu w kaolinit, gdzie K-S stanowi fazę pośrednią. Proces ten zachodzi poprzez częściowe usuwanie jednej z warstw tetraedrycznych w smektycie. Zmiany chemiczne podczas kaolinityzacji smektytu nie przebiegają jednocześnie ze zmianami strukturalnymi.

The aim of this study was to determine the mineralogical and chemical composition of clay samples obtained from the surface zone of Krysuvik-Seltun and Reykjanes mud pools located in Reykjanes Peninsula in SW Iceland. The <2 µm and <0.2 µm particle size fractions were separated from bulk samples, then saturated with calcium and potassium ions. The methods used were X-ray diffraction analysis of oriented and random specimens, infrared absorption spectroscopy and scanning electron microscopy with EDS analysis system. Three different sets of clay minerals were identified in four samples. In the sample ISL2, only pure kaolinite and pure smectite were detected. Sample ISL4 consists of mixed-layered kaolinite-smectite (K-S) and probably of pure kaolinite. In samples, ISL5 and ISL6, kaolinite-smectite, smectite, and kaolinite were identified. Additionally, there are other non-clay minerals present – alunite, anatase, which is linked up to high Ti value in EDS analysis, goethite, hematite, and magnetite. FTIR spectroscopy results suggest that occurring smectite's, composition is transitional between montmorillonite and saponite.The proposed genesis of kaolinite - smectite both in hydrothermal and soil environments is a conversion from smectitic precursor to kaolinite with the K-S as an intermediate phase. The conversion to the K-S proceeds through partial stripping of one of the tetrahedral layers in smectite. The chemical changes during kaolinization of smectites do not follow simultaneously the structural changes.