GEHLKEN, P.-L. & TARRAH, J. (1992):
Veränderungen der IR-Absorptionsspektren von Glimmern / Illiten durch Säurebehandlung.
Zur Bestimmung der chemischen Zusammensetzung von dioktaedrischen Glimmern/Illiten in Mineralgemengen werden im allgemeinen die störenden Mineralphasen (Karbonatminerale, Chlorite u. a.) zunächst durch selektives Weglösen mit verdünnten Säuren entfernt, anschließend die unlöslichen Rückstände chemisch analysiert und die Elementgehalte auf die säureunlöslichen Mineralphasen umgerechnet. Durch schonende Behandlungen wird versucht, Veränderungen im verbleibenden Mineralbestand weitgehend zu vermeiden. Bei schlechtkristallinen Illiten nimmt die Empfindlichkeit gegenüber Säuren mit abnehmender K-Belegung der Zwischenschichten zu (OSTROM 1961).
Die Infrarotspektroskopie erlaubt, Aussagen über die Auswirkungen von Säurebehandlungen insbesondere auf den Oktaeder- und Teraederchemismus (Grundgitter) natürlicher Glimmer/Illite in verfestigten Gesteinen, Lockersedimenten und Böden zu machen. Bei den durchgeführten Behandlungen nahmen die Säureeinflüsse (entsprechend der gewählten Säurestärke, Reaktionsdauer und Temperatur) nicht nur mit abnehmender Zwischenschichtbesetzung (K, Na), sondern auch mit dem Gehalt an Mg- und Fe-Ionen in den Oktaederschichten zu (vgl. GEHLKEN 1987).
Die Säurebehandlung bewirkt in den Glimmer-/Illitstrukturen eine Abnahme der K-, Na- Gehalte bzw. Zunahme des Zwichenschichtwassers. Dies äußert sich in geringfügigen Intensitätsabnahmen der OH-Valenzschwingungsbanden (3630-3620 cm-1). Wesentlich ausgeprägter sind die Einflüsse auf den Chemismus der Oktaeder- und Teraederschichten. Hier treten in den IR-Spektren signifikante Frequenzverschiebungen und Intensitätsverstärkungn bzw. -abschwächungen einzelner Banden auf. Kristallchemische Veränderungen in den Oktaederschichten (Al-Mg+Fe(tot)-Substitutionen) lassen sich aus der Lage der Absorptionsmaxima der AlVI-O-Si-Deformationsschwingungen im Bereich 540-510 cm-1 ablesen (GEHLKEN 1987; FLEHMIG und GEHLKEN 1988). Bei den säurebehandelten Glimmern/Illiten verlagern sich diese Absorptionsfrequenzen zu größeren Wellenzahlen hin. Ursache hierfür ist das In-Lösung-Gehen der oktaedrisch gebundenen Mg2+-, Fe2+- und Fe2+-Ionen. Da in die Glimmer-/Illitstrukturen mit zunehmendem Grad der Säurebehandlung verstärkt Protonen eingebaut und amorphe SiO2-Phasen gebildet werden, stehen diese Absorptionsfrequenzen dann nicht mehr in direkt erkennbarem Zusammenhang mit dem Oktaederchemismus. Das fortgesetzte Herauslösen des oktaedrischen Aluminiums aus den Strukturen drückt sich in einer kontinuierlichen Intensitätsabnahme der AlAlVI-OH-Deformationsschwingungen im Bereich zwischen 915-950 cm-1 aus. Das durch die Säurebehandlung bedingte Auftreten amorpher SiO2-Phasen im Rückstand spiegelt sich ebenfalls sehr deutlich in den IR-Spektren (Intensitätsänderungen einzelner Absorptionsbanden und zusätzliche Schwingungsbanden) wider. Dies dokumentiert sich vor allem in einer starken Verbreiterung der asymmetrischen Si-O-Valenzschwingungsbanden im Bereich 1200-1000 cm-1 und im Auftreten einer Si-OH-Deformationsschwingung bei 950 cm-1 sowie einer symmetrischen Si-O-Valenzschwingung bei 800 cm-1. Die Si-O-Deformationsschwingung bei 470 cm-1 erfährt eine deutliche Intensitätszunahme. Andere Absorptionsbanden ((Al-Mg-OH- (830 cm-1); AlIV-O-Si-Schwingungen (750 cm-1)) werden erheblich abgeschwächt und treten in den IR-Spektren als Schultern oder nur noch diffus auf. Dies gilt analog für die Si-O-Deformationsschwingungen im Bereich von 430 cm-1 und 350 cm-1.