Modelisation of X-ray powder diffraction patterns for the study of heat-treated Fe-rich dioctahedral 2:l layer silicates

Abstract
Modelisation of X-ray powder diffraction pattern is used to analyze the structural transformation during dehydroxylation of Fe-rich dioctahedral 2:l layer silicates (celadonites, glauconites). In the octahedral sheet of these minerals, two of the three sites per half-unit cell are occupied. Natural Fe-rich layer silicates are trans-vacant (vacant sites in trans positions). A dehydroxylation reaction occurs between 550°C and 650°C corresponding to the formation of a "residual" oxygen and the migration of a water molecule (per half-unit cell) out of the minerals. The X-ray powder diffraction patterns obtained at 650°C are characteristic of samples containing cis-vacant layers (vacant sites in cis positions). To determine structural features of the dehydroxylated samples we have compared XRD patterns at 650°C with those calculated using structural models. The fitting indicates that, in contrast to the classical model, the "residual" oxygens stay in the former OH sites.

Résumé
Une méthode de simulation de diagramme de diffraction X de poudres a été utilisée pour analyser les transformations structurales de phyllosilicates 2:1 dioctaèdriques riche en Fer lors de leur déshydroxylation. Dans les couches octaèdriques de ces minéraux, deux des trois cavités sont occupées par demi maille. A l'état naturel les phyllosilicates 2:l dioctaèdriques riche en fer sont trans-vacants (le site vacant est en position trans). Entre 550°C et 650°C, une réaction de déshydroxylation conduit à la formation d'oxygènes "résiduels" et à l'évaporation de molécules d'eau. Les diagrammes de diffraction X de poudres à 650°C montrent que les échantillons contiennent des feuillets cis-vacants (le site vacant est en position cis). Pour déterminer les caractéristiques structurales des échantillons déshydroxylés nous avons comparé les diagrammes de diffraction à 650°C avec des diagrammes calculés à partir de modèles structuraux. Les ajustements montrent que, contrairement au modèle classique, les oxygènes "résiduels" sont situés dans les sites qui étaient occupés par les anions OH^-.