Characteristics and Phase Transition of Clay Minerals as the Results of Bentonite Weathering

Weathered bentonites occcur as surficial alterations of some domestic bentonite deposits in the Tertiary formations, with the thickness of less than about 50 cm, along naturally-formed weathering surface with slopping in gentle. 7 $\AA$-halloysite was found together with montmorillonite in the weathered bentonite. Compared to normal bentonite, the weathered one is generally more clay-rich and contains little amounts of original rock-forming minerals and residues. In the electron microscopy, fine-scale occurrence of the clay minerals tends to be somewhat discrete and segregated rather than closely associated. h curled margin of montmorillonite lamella is deformed to become obtuse in the weathered bentonite. Halloysite occurs as acicular to tubular crystals with the length of less than 2 $\mu$m and the width of about 0.3 $\mu$m, which commonly forms bundle-shaped aggregates. Electron microscopic observations on the fine-scale occurrence and texture of the wtathered bentonites indicate that the clay mineral transition from montmorillonite to halloysite has undergone without accompanying any intermediate phases of both clay minerals such as a mixed-layered type (M/H). The alteration reaction between these two clay minerals probably took place in the form of dissolution and precipitation mechanism in oxidation condition. An intense chemical leaching of SiO$_2$, Na, K and Ca might occur during the alteration reaction, forming a lot of dissolution cavity and residual concentration of A1$_2$O$_3$ and Fe, relatively. As the result of the chemical change, a fsvorable condition for halloysite formation seemed to be provided.

벤토나이트의 풍화에 따른 점토광물의 상전이 및 광물특성

한 구릉상에 자연적으로 노출된 지표면을 따라 대략 50 cm 이내의 두께를 이루며 분포한다. 풍화된 벤토나이트에는 몬모릴로나이트 외에 7 $\AA$형 할로이사이트가 수반되고 그 하부에 인접하는 벤토나이트에 비해서 상대적으로 원암의 광물성분이 거의 잔류되지 않는 점토광물 위주의 광물조성을 보인다. 전자현미경 하에서 몬모릴로나이트와 할로이사이트는 서로 혼재되기보다는 따로 구획되어 분리된 상태로 산출되는 경향이 있다. 몬모릴로나이트의 엽편상 결정형의 테두리가 다소 변형되어 무딘 편상 결정형의 양상을 보인다. 할로이사이트는 0.3 $\mu$m 내외의 폭과 2 $\mu$m 이내의 길이를 갖는 침상 내지 관상의 결정형을 이루고 흔히 다발형태의 집합체를 형성한다. 전자현미경 관찰을 통한 이들의 미시적 조직 및 산출 관계에 대한 해석에 의하면, 몬모릴로나이트에서 할로이사이트로의 상전이는 혼합층상 구조형 (M/H)과 같은 이들의 중간형 점토광물상을 거치지 않는 형식으로 이루어진 것으로 판단된다. 또한 몬모릴로나이트로부터 할로이사이트로의 변질반응은 산화조건에서 용해 및 침전 반응형식으로 진행되었던 것으로 해석된다 이 풍화변질 과정에서 $SiO_2$를 비롯하여 Na, K 및 Ca과 같은 화학성분들이 심하게 용탈되어 많은 용해공극이 형성되었고, 상대적으로 잔류.농집된 $A1_2$$O_3$와 Fe에 의해서 할로이사이트의 생성여건이 조성되었던 것으로 해석된다.