Abstract

Samples of non-stoichiometric dolomite of different age and origin have been studied by powder X-ray diffraction, scanning electron microscopy and electron-microprobe analysis. Most samples containing a high excess of Ca consist of two or even three phases, differing in the degree of excess Ca uptake and degree of structural order. On the basis of Rietveld refinements of samples with two 3D periodic phases, only the B sites have a mixed occupancy of Ca and Mg, and the phases differ from each other only in the content of Ca at the B site. A simulation of the experimental XRD patterns of samples showing a high and a low excess of Ca with a defective layer-structure was carried out in terms of mixed-layer structures in which different proportions of nonstoichiometric dolomite layers are interstratified with a small amount of calcite-like as well as stoichiometric dolomite layers. Electron-microprobe analysis and BSE images show that large crystals in the two-phase excess-Ca dolomite samples have sharply bounded zones with different levels of Ca concentrations. Each BSE contrast zone has the same composition (within error), and in each sample there are three or four non-overlapping groups of such zones differing in composition. Remarkably, fine-grained micritic portions of these samples contain the same discrete sets of Ca concentration zones as the large zoned euhedral crystals. This result supports the hypothesis that crystals of excess-Ca dolomite adopt only certain non-continuous compositions, and that growth and composition are structurally controlled.

Abstract

Nous avons caractérisé des échantillons de dolomite non stoechiométrique d’âges et de provenance différents au moyen de diffraction X sur poudre, microscopie électronique à balayage, et d’analyses effectuées avec une microsonde électronique. La plupart des échantillons contenant un excès appréciable de calcium contiennent deux ou même trois phases, qui diffèrent dans la proportion de l’excédent de Ca et du degré d’ordre structural. D’après nos affinements de Rietveld des spectres de diffraction X des échantillons contenant deux phases à périodicité tri-dimensionnelle, seuls les sites B possèdent une occupation mixte de Ca et Mg, et les phases diffèrent entre elles seulement selon le contenu de Ca au site B. Une simulation des spectres de diffraction des échantillons de dolomite à faible ou à fort excédent de Ca ayant une structure en feuillets défectueuse comporte une évaluation des structures à couches mixtes dans laquelle les couches de dolomite non stoechiométrique sont interstratifiées avec une faible quantité de couches ressemblant à la calcite ou à la dolomite stoechiométrique, présentes en proportions différentes. D’après les résultats d’analyses à la microsonde électronique et les images des électrons rétrodiffusés, des domaines volumineux des échantillons de dolomite enrichis en Ca contiennent deux phases bien délimitées, ayant des teneurs en Ca distinctes. Chaque zone ayant un contraste distinct possède la même composition (compte tenu des erreurs expérimentales). Dans chaque échantillon, il y a trois ou quatre groupes distincts de tels domaines à composition distincte. Il est remarquable que les portions micritiques, à granulométrie fine, contiennent les mêmes zones à teneur en Ca distinctes que les cristaux idiomorphes zonés de plus grande taille. Cette observation étaye l’hypothèse voulant que les cristaux contenant un excédent de Ca adoptent seulement certaines compositions non continues, et que la croissance et la composition sont régies par la structure.

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