Thermal Transformation of Antigorite as Studied by Electron-Optical Methods

Abstract

The thermal transformation of a Brazilian antigorite heated dry from 600° to 1300°C, was studied by high resolution electron microscopy and selected area electron diffraction (SAD). Below 600°C, the antigorite particles did not change morphologically or crystallographically, as evidence by the presence of the superlattice in the SAD patterns and lattice images. At 650°C, traces of antigorite remained, although the superlattice structure had disappeared and the first indications of forsterite formation were observed in the same SAD. Diffraction patterns of the transition phases showed various topotactical relationships between antigorite and forsterite. At 800°C, the crystallization to forsterite was much more pronounced. At 900°C, the individual particles retained their original shapes, but they were actually pseudomorphs, for their SAD patterns showed only forsterite. Between 1000° and 1300°C various topotactical relationships were observed. Although the overall transformation to forsterite appears to be similar for both chrysotile and antigorite, the transformation of antigorite took place at a slightly higher temperature (~50°C) with a larger number of topotactical relationships than for chrysotile. Enstatite was formed at 1300°C, but it was impossible to determine the topotactic relations between enstatite and forsterite, which was possible with chrysotile.

Резюме

Термическая трансформация Бразилийского антигорита, нагретого в сухом состоянии от 600° до 1300°С, исследовалась при помощи сильно разрешающего электронного микроскопа и диффракции электронов на выбранных поверхностях (ДЭП). Ниже 600°С частицы антигорита не изменялись морфологически или кристаллографически, что было подтверждено присутствием супер-решетки в образцах ДЭП и образах решетки. При 650°С остались следы антигорита, хотя структура супер-решетки исчезла, и первые следы образования форстерита наблюдались в том же самом ДЭП. Образцы диффракции переходных фаз указывали на различные топо-тактические отношения между антигоритом и форстеритом. При 800°С кристаллизация форстерита была более видна. При 900°С индивидуальные частицы сохраняли начальную форму, но они были псевдоморфными, потому что их образцы ДЭП показали только форстерит. Различные топотактические отношения наблюдались между 1000° и 1300°С. Хотя трансформация в фостерит является подобной для обоих, антигорита и хризотила, трансформация антигорита происходила при немного большой температуре (~50°С) с большим числом топотактических отношений, чем для хризотила. Энстатит формировался при 1000°С, но определение топотактических от-ношений между энстатитом и форстеритом (как в случае хризотила) было невозможно. [Е.О.]

Resümee

Die thermische Umwandlung von brasilianischem Antigorit, der trocken auf 600°–1300°C erhitzt wurde, wurde mittels hochauflösender Elektronenmikroskopie und Feinbereichselektronendiffraktion (SAD) untersucht. Unter 600°C veränderten sich die Antigoritteilchen weder morphologisch noch kristallographisch, wie durch die Anwesenheit von Überstrukturen in SAD-Diagrammen und in Gitterbildern bestätigt wird. Bei 650°C waren noch Spuren von Antigorit vorhanden, obwohl die Überstrukturen verschwunden waren, und die ersten Anzeichen einer Forsteritbildung im gleichen SAD-Diagramm beobachtet wurden. Die Diffraktionsdiagramme der Übergangsphasen zeigten verschiedene topotaktische Beziehungen zwischen Antigorit und Förstern. Bei 800CC wurde die Kristallisation viel ausgeprägter. Bei 900°C hatten die einzelnen Teilchen noch ihre ursprüngliche Form, doch waren sie in Wirklichkeit Pseudomorphosen, da ihre SAD-Diagramme nur mehr Forsterit zeigten. Zwischen 1000° und 1300°C wurden verschiedene to-potaktische Beziehungen beobachtet. Obwohl die endgültige Umwandlung in Forsterit für Chrysotil und Antigorit gleich zu sein scheint, findet die Umwandlung von Antigorit bei etwas höheren Temperaturen (um etwa 50°C) und mit einer größeren Zahl von topotaktischen Beziehungen statt als die von Chrysotil. Enstatit wurde bei 1300°C gebildet, aber es war unmöglich, die topotaktischen Beziehungen zwischen Enstatit und Forsterit zu bestimmen, wie es im Fall von Chrysotil möglich war. [U.W.]

Résumé

La transformation thermique d’une antigorite brésilienne chauffé au sec de 600°C à 1300°C a été étudiée par microscopie à électrons à resolution élevée et par diffraction d’électrons de region sélectionnée (SAD). Sous 600°C, les particules d’antigorite n’ont changé ni morphologiquement ni cristallographiquement, comme le met en evidence la présence du supertreillis des clichés SAD et des images de treillis. A 650°C, il restait des traces d’antigorite, quoique la structure du supertreillis avait disparu et les premières indications de la formation de forsterite avaient été observées dans le même SAD. Les clichés de diffraction des phases de transition ont montré des rapports topotactiques entre l’antigorite et la forsterite. A 800°C, la cristallisation en forsterite était beaucoup plus prononcée. A 900°C, les particules individuelles avaient gardé leurs formes d’origine, mais elles étaient en fait des pseudomorphes, car leur clichés SAD n’ont montré que de la forsterite. Entre 1000°C et 1300°C, des rapports topotactiques variés ont été observés. Quoique la transformation générale en forsterite semble être similaire pour la chrysotile et l’antigorite, la transformation en antigorite s’est produite à une température plus élevée (~50°C) avec une quantité plus élevée de rapports topotactiques que pour la chrysotile. De l’enstatite a été formée à 1300°C, mais il était impossible de determiner les rapports topotactiques entre l’enstatite et la forsterite, ce qui était possible avec la chrysotile. [D.J.]