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Characterization of expandable layer silicates in humic-ferralic cambisols (umbrept) derived from biotite and hornblende

Charakterisierung aufweitbarer Schichtsilicate in Braunerden aus Biotitglimmerschiefer und Amphibolit
 
: Dreher, P.; Niederbudde, E.A.

:

Journal of plant nutrition and soil science 163 (2000), No.4, pp.447-453
ISSN: 1436-8730
English
Journal Article
Fraunhofer IUCT ( IME) ()
Bodenkunde; Tonmineral; Schichtladungsbestimmung; Verwitterung

Abstract
Samples from a paired soil type (humic ferralic cambisol) derived from biotite schist (soil group 1) and amphibolite bedrock (soil group 2) were investigated mineralogically and chemically. Soil smectites and vermiculites were analyzed by using the improved n-alkylammonium method (Lp correction and curve fitting). The soils of group 1 contain small smectite concentrations. The source mineral is a low charged biotie of the silt fraction (2-6 mu m) with a mean layer charge of xi = 0.58 mol per O10(OH)2. The soil smectite of the clay fraction (<2 mu m) has a mean layer charge of xi = 0.48 mol per O10(OH)2 with nearly 100 % tetrahedral substitution.
The soils of group 2 contain high smectite concentrations. The total charge of these smectites varies between 0.38 and 0.43 mol per O10(OH)2. The mean value lies between 0.39 and 0.40 mol per O10(OH)2; 20 % of the total charge originates from octahedral substitution. Thus, the tetrahedral charge amounts to 0.32 mol per O10(OH)2. These amphibolite derived smectites have low K selectivity (Kg values of about 5 (mol/l)(exp -1/2)) and do not show an illitization tendency. The soils of group 1 have extremly high K selectivity (Kg values >> 180 (mol/l)(exp -1/2)) when the K-saturation is < 1.5 % of CEC. The increase of K saturation up to 8-15 % in the system "natural soil solution versus solid soil" results in a Kg decrease to around 10 (mol/l)(exp -1/2). This trend can be interpreted as illitization of highly charged smectites with 100 % tetrehedral substitution developing to K bearing 1.0 nm minerals.

 

Saure Braunerden aus Biotitglimmerschiefer (Bodengruppe 1) und aus Amphibolit (Bodengruppe 2) wurden mineralogisch und chemisch untersucht. Ein Schwerpunkt war die Analyse der Smectite und Vermiculite mit Hilfe einer verbesserten n-Alkylammonium-Methode (Lp-Korrektur und Kurvenfitten).
Die Böden der Gruppe 1 enthalten geringe Smectitanteile. Im Ausgangsgestein dominiert Biotit geringer mittlerer Schichtladungsdichte von xi = 0.58 mol per O10(OH)2. Die Smectite in der Tonfraktion der Böden weisen eine relativ hohe mittlere Schichtladungsdichte von xi = 0.48 mol per O10(OH)2 bei nahezu 100 % tetraedrisch lokalisierter Ladung auf. Die Böden der Gruppe 2 enthalten hohe Smectitanteile in der Tonfraktion. Die Schichtladung variiert zwischen xi = 0.38 und 0.43 mol per O10(OH)2. Etwa 80 % der Schichtladung ist auf tetraedrische Substitution entsprechend xi = 0.32 mol per O10(OH)2 zurückzuführen. Die amphibolitbürtigen Smectite zeigen eine geringe K-Selektivität (Kg-Werte um 5 (mol/l)(hoch -1/2) und keine Tendenz zur Illitisierung. Die Böden der Gruppe 1 weisen dagegen eine extrem hohe K-Selektivität (Kg-Werte >> 180 (mol/l)(hoch -1/2) auf, sofern die K-Sättigung kleiner als 1.5 % der KAK ist. Ein Anstieg der K-Sättigung auf Werte von 8-15 % im System "Natürliche Bodenlösung/Bodenfestphase" resultiert in einer Verringerung von Kg auf etwa 10 (mol/l)(hoch -1/2). Dieser Trend kann als Illitisierung hochgeladener Smectite interpretiert werden, die zur Bildung von 1.0 nm-Schichtmineralen führt.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-1890.html