Mineralogy of Illite/smectite Mixed-Layer Clays from the Beaufort-Mackenzie Basin, Arctic Canada

카나다 보포트-맥켄지 분지의 일라이트/스멕타이트 혼합층 점토광물 연구

Illite/smectite (I/S) in the Beaufort-Mackenzie Basin, Arctic Canada has been scrutinized on the basis of mineralogical analysis of 215 core and drill-cutting samples from 22 exploratory wells onshore and offshore. I/S in the Beaufort-Mackenzie Basin includes the following four types: random, a mixture of random and ordered, R1-ordered, and R>1-ordered I/S. A mixture of random and ordered I/S occurs in the transitional interval between random and R>1-ordered I/S, and may represent a metastable state in the ordering reaction. A widespread occurrence of the mixture in natural environments suggests that the ordering reaction may be a slow process that results in co-existence of reactants and products. K-saturation experiments show that layer charges of expandable layers in I/S are variable. High-charge expandable layers transform into illite-like layers upon simple K-saturation. K-saturation alters the composition and/or the degree of ordering in I/S, suggesting that illitization in nature can be transformational.

카나다 극지의 보포트-맥켄지 (Beaufort-Mackenzie) 분지에 분포하는 일라이트/스멕타이트 (illite/smectite)에 대한 광물학적 특성 연구가 육상 및 대륙붕의 석유시추공으로부터 215개 코아와 파쇄시료를 대상으로 수행되었다. 보포트-맥켄지 분지의 일라이트/스멕타이트는 구성층의 배열 양상에 따라 불규칙, R1-배열, R>1-배열, 불규칙과 R1-배열의 혼합으로 구분된다. 불규칙과 규칙적인 배열의 혼합 양상을 보이는 일라이트/스멕타이트는 불규칙으로부터 R1-배열로 변화하는 전이대에서 나타나는데 혼합층의 배열이 규칙화하는 과정에서 불안정하게 나타나는 준안정상으로 해석된다. 불규칙과 규칙 배열을 갖는 일라이트/스멕타이트가 함께 나타나는 현상은 느린 화학반응에서 흔히 관찰되는 반응물과 생성물이 공존하는 현상과 일맥 상통한다. K-포화 실험결과는 일라이트/스멕타이트 내의 스멕타이트층의 층전하가 다양함을 보여준다. 높은 층전하의 스멕타이트층은 K-포화시 준 일라이트층으로 변한다. K-포화는 일라이트/스멕타이트의 구성비와 배열을 변화시키는데 이는 자연에서의 일라이트화 현상도 기존 격자결합의 교란이 없이 일어날 수 있다는 것을 의미한다.