Electron Microscopic Investigations of Iron Oxyhydroxides and Accompanying Phases in Lateritic Iron-Crust Pisolites

Pisolites from an iron crust in western Senegal were studied by conventional and high-resolution electron microscopy to determine their internal structure and the genetic processes that led to their formation. Each pisolite consisted of a concentric structure of hematite rimmed by goethite. Two types of goethite were distinguished: (1) large (≃ 0.6 μm long and 0.06 μm wide), euhedral laths arranged in fibrous aggregates of slightly misoriented grains devoid of internal defects as shown by their two-dimensional lattice images, and (2) a matrix of smaller (≃400 Å), anhedral grains surrounded by the larger laths. Based upon the crystal habit and the presence or absence of internal alveoles, the large goethite laths probably grew at the expense of the matrix goethite. Poorly crystalline kaolinite, presumably formed from well-crystalline precursor kaolinite, and clusters of partially dissolved quartz grains were also imaged. In addition, two uncommon phases were found—maghemite in topotactic relationship with hematite and a layered, Fe-rich, mica-like mineral with a 2M superstructure. Unlike kaolinite, this latter phase was likely in equilibrium with iron oxyhydroxides. Substituted Al probably was released during goethite recrystallization, and mass transfers probably took place through the heterogeneous porosity (i.e., large voids and cracks coupled with fine pores) revealed by transmission electron microscopy. Des pisolites, provenant d’une cuirasse ferrugineuse de l’ouest du Sénégal, ont été étudiés en microscopie électronique conventionnelle et haute résolution dans le but de déterminer leur structure interne et les processus génétiques conduisant à leur formation. Chaque pisolite montre une structure concentrique d’hématite entourée de goethite. Deux types de goethite sont différenciés: (1) des grandes lattes automorphes (≃0,6 μm de long sur 0,06 μm de large) composées de grains légèrement désorientés les uns par rapport aux autres et accolés sous forme de fibres selon c—ces grains étant dépourvus de défauts internes comme le montrent les images bidimensionnelles de leur réseau, et (2) une matrice de grains plus petits (≃ 400 Å) et xénomorphes entourés par les grandes lattes. D’après des critères morphologiques et la présence ou l’absence de figures internes de dissolution (pores) il semble que les grandes lattes de goethite se sont développées aux dépens de la matrice de goethite. De la kaolinite mal cristallisée— sans doute dans un état instable—et des agrégats de grains de quartz partiellement dissous sont également imagés. Enfin, deux phases peu communes sont révélées—de la maghemite en relation topotactique avec l’hématite et un minéral en couche type mica, riche en fer et présentant une surstructure 2M. A l’inverse de la kaolinite, cette dernière phase est vraisemblablement en équilibre avec les oxi-hydroxydes de fer. La substitution de l’aluminium a lieu sans doute durant la recristallisation de la goethite et les transferts de masse se font certainement grâce à l’existence d’une porosité très hétérogène (grands vides, fissures et pores fins) mise en évidence par la microscopie électronique en transmission.