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Geochemical Mechanics for the Dissolution, Transport, and Deposition of Aluminum in the Zone of Weathering

Published online by Cambridge University Press:  01 July 2024

W. H. Huang
Affiliation:
Department of Geology, University of South Florida, Tampa, Florida 33620, U.S.A.
W. D. Keller
Affiliation:
Department of Geology, University of South Florida, Tampa, Florida 33620, U.S.A.

Abstract

Organic acids in the 0·01M concentration range representing amino-, aliphatic, and aromatic types present in humus dissolve 70–85 ppm Al from Arkansas bauxite at room temperature, whereas 0-03 ppm is dissolved in water. The species of Al in aqueous solution, calculated from stability data, range from Al3+ at pH 3 and lower, through Al2(OH)24+ at a maximum concentration at pH 4·5, Al(OH)2+ at a maximum at pH 4·7, Al(OH)2+ at a maximum at pH 60, to Al(OH)4- at pH 8·5 and higher. In salicylic acid an Al-Sal+ complex occurs between pH 1·5 and 8·5, and is at a maximum at pH 4·2. Solubility of Al obviously is pH dependent; also because of the vulnerability of organic acids to oxidation, the solubility and transport of Al is indirectly Eh dependent. Anions that combine with Al include OH- to form bauxite, PO43- to form lateritic phosphate such as the Bone Valley Formation, Fla., and SiO44- to form allophane or kaolin as noted in the kaolin synthesis by Linares and Huartes. Spongelike, pisolitic or oolitic structures, and mineral veins in bauxites, lateritic phosphates, and some flint clays attest to mobilization of Al in solution. Lignites and humus zones associated with latentes are a logical geologic source of these complexing organic solvents. Although Al is inherently mobile, such commonly available precipitating anions render Al relatively immobile.

Résumé

Résumé

Des acides organiques d’une concentration voisine de 0,01 M et représentant les types aminés, aliphatiques et aromatiques présents dans l’humus, dissolvent, à température ambiante, de la bauxite de l’Arkansas, 70–85 ppm d’Al, alors que l’eau n’en dissout que 0,03 ppm. Les espèces ioniques sous lesquelles Al se trouve en solution aqueuse, calculées à partir des données de stabilité, sont Al3+ à pH 3 et au dessous, Al2(OH)24+ en concentration maximum à pH 4,5, Al(OH)2+ en concentration maximum à pH 4,7, Al(OH)2+ en concentration maximum à pH 6,0 et Al(OH)4 à pH 8,5 et au dessus.

Dans l’acide salicylique, un complexe Al-Sal+ existe entre pH 1,5 et 8,5, et il est à une concentration maximum à pH 4,2. La solubilité de Al dépend d’une façon évidente du pH; de même, à cause de la vulnérabilité des acides organiques à l’oxydation, la solubilité et le transport de Al dépendent indirectement de E h. Les anions qui se combinent avec Al comprennent OH pour former la bauxite, PO43− pour former un phosphate latéritique tel que la formation de Bone Valley, Fla., et SiO44− pour former l’allophane ou le kaolin comme l’ont noté Linares et Huartes dans la synthèse du Kaolin. Des structures spongieuses, pisolithiques ou oolithiques, et des veines minérales dans les bauxites, les phosphates latéritiques et certains flint-clays, attestent de la mobilisation de Al en solution. Les lignites et les zones humifères associées aux latérites constituent une source géologique rationnelle pour ces agents de dissolution organiques et complexants. Quoique Al soit naturellement mobile, de tels anions précipitants communément rencontrés rendent Al relativement immobile.

Kurzreferat

Kurzreferat

Organische Säuren im 0,1 M Konzentrationsbereich, welche die im Humus vorhanden aliphatischen und aromatischen Typen von Aminosäuren darstellen, lösen 70–85 ppm Al aus Arkansas Bauxit bei Zimmertemperatur, während in Wasser 0,03 gelöst werden. Die Sorten von Al in wässriger Lösung, berechnet aus Stabilitätsdaten erstrecken sich von Al3+ bei pH 3 und darunter, über Al2(OH)24+ in einer Maximalkonzentration bei pH 4,5, Al(OH)2+ mit einem Maximum bei pH 4,7, Al(OH)2+ mit einem Maximum bei pH 6,0 bis Al(OH)4 bei pH 8,5 und darüber. In Salizylsäure entsteht ein Al-Sal+ Komplex zwischen pH 1,5 und 8,5, und erreicht einen Maximalwert by pH 4,2. Die Löslichkeit des Al hängt eindeutig vom pH ab; infolge der Empfindlichkeit der organischen Säuren gegenüber Oxydation, sind die Löslichkeit und der Transport des Al ebenfalls mittelbar Eh-abhängig. Unter den sich mit Al verbinden Anionen befindet sich OH zur Bildung von Bauxit, PO42− zur Bildung von lateritischem Phosphat wie etwa die Bone Valley Formation, Fla., und SiO44− zur Bildung von Allophan oder Kaolin wie etwa in der Kaolin Synthese von Linares und Huartes. Schwammartige, pisolithartige oder oolithartige Gefüge, und Mineraladern in Bauxiten, lateritischen Phosphaten, sowie gewisse Flinttone bezeugen die Beweglichkeit von Al in Lösung. Lignite und Humuszonen, die mit Lateriten in Verbindung stehen, sind eine logische geologische Quelle dieser komplexbildenden organischen Lösungsmittel. Obwohl Al naturgemäss beweglich ist, machen diese allgemein vorhandenen, niederschlagbildenden, Anionen das Al verhältnismässig unbeweglich.

Резюме

Резюме

Органические кислоты концентрации 0,01 M (амино-, алифатические и ароматические типы), содержащиеся в гумусе, растворяют при комнатной температуре 70–85 ч.н.м. (частей на миллион) Al из боксита Aрканзаса, тогда как в воде растворяется лишь 0,03 ч.н.м. Al. C.остояние Al в водном растворе, определенное путем подсчета характеристик устойчивости: Al + при pH з и ниже; A12(ОH)42 + с максимальной концентрацией при РH 4,5; A1(ОH)2+ с максимальной концентрацией при pH 4,7; AKОH)+2 с максимальной концентрацией при pH 6,0; A1(ОH)-4 при pH 8,5 и выше. B. салициловой кислоте между pH 1,5 и 8,5 образуется ион A1-салицил+ с максимальной концентрацией при pH 4,2. Растворимость Al, очевидно, зависит от величины pH; кроме того, вследствие чувствительности органических кислот к окислению, растворимость и перенос Al косвенно связаны с величиной Eh. Aнионы, комбинирующиеся с Al, включают ОH- (образование боксита), PO3-4 (образование латеритовых фосфатов, подобных обнаруженным в формации Бон B.эли) и SiO4-4 (образование аллофана или каолина), как установлено при синтезе каолина Линаресом и Уэртасом. Губчатые, пизолитовые или оолитовые структуры и жилы в бокситах, латеритовых фосфатах и некоторых сухарных глинах говорят о перемещении Al растворами. Лигнитовые и гумусовые зоны, ассоциирующиеся с латеритами, являются логическим геологическим источником комплексных органических растворителей. Хотя Al и присуща подвижность, указанные обычно встречающиеся осаждающие анионы делают его относительно неподвижным.

Type
Research Article
Copyright
Copyright © 1972, The Clay Minerals Society

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