Mineralogy, Geochemistry and Microstructure of Post-Tertiary Kaolinitic Hematite from Rajasthan State, NW India

Les échantillons d’hématite kaolinitique ont été récoltés au centre sud de la région des montagnes de Aravalli (AMR), dans le district de Chittourgarh, Rajasthan, Inde. Des analyses de la microstructure, de la composition chimique et minéralogique ont été effectuées à l’aide de MLP, MEB/EDS, DRX, FRX.

L’utilisation de techniques basées sur l’emploi du microscope et des techniques micro analytiques ont permis de faire la distinction entre une structure massive où des reliques de minéraux semblables aux plagioclases sont préservés et des microstructures semblables à des ooïdes (glaebules). Ces dernières ont été regroupées en quatre typologies en fonction de la distribution et de la concentration relative de Si, Al et Fe. En particulier, les microstructures sphériques montrent des noyaux riches en Fe entourés par une bordure fine, riche en Al (Type A), des noyaux riches en Al entourés par une bordure fine riche en Fe (Type B), Al associé à des noyaux riches en Al-Si avec une bordure en Al-Si (Type C) et des particules subarrondies riches en Al où l’Al est associé à des grains d’oxydes et à du Si (Type D). Le diamètre est compris entre 70 et 250 μm.

Tous les échantillons contiennent de la kaolinite [Al₂Si₂O₅(OH)₄], de l’hématite (α-Fe₂O₃) et de l’anatase (TiO₂). Sur la base du rapport ordre-désordre de la structure de la kaolinite il a été possible de rassembler les échantillons en un Type I, avec de la kaolinite ordonnée, et en un Type II où le désordre peut être mis en évidence grâce aux pics caractéristiques des diffractogrammes aux rayons X. Les pics de l’hématite et de l’anatase sont larges ce qui indique une cristallinité basse.

La majorité des échantillons ont des pertes au feu >10 %, ce qui souligne leur état très altéré. Des contenus presque négligeables en alcalis confirment cette interprétation étant donné leur mobilité élevée dans tous les processus qui se déroulent dans la croûte terrestre. Les teneurs en TiO2 sont anormalement élevées et sont, en général, positivement corrélées avec les valeurs de Al₂O₃. Al et Ti sont tous les deux très résistants et peu mobiles pendant les processus d’hydratation et d’altération. Un rapport inversement proportionnel entre SiO₂ et TiO₂ confirme cette interprétation. Le SiO₂ est corrélé positivement avec la perte au feu ce qui confirme ultérieurement que le SiO₂ est le principal composant qui a été lessivé pendant le processus d’altération. Des valeurs élevées et variables de Fe₂O₃ indiquent soit que les roches étaient riches en Fe soit qu’il y a eu un enrichissement durant le processus d’altération. L’absence de corrélation systématique entre TiO₂ et Fe₂O₃ suggère qu’il y a eu un enrichissement secondaire en fer durant le processus d’altération. La composition chimique totale (valeurs basses pour SiO₂ et élevées pour Al₂O₃, TiO₂, Fe₂O₃) indiquent que les roches à l’origine de ces argiles hématitiques étaient de nature basique (probablement des basaltes). Leur source potentielle pourrait être la large étendue des basaltes du Deccan (Crétacé final à base du Tertiaire) qui couvrent la région de Chittourgarh. Quelques échantillons très riches en silicium peuvent être attribués à des shales et à des grès protérozoïques appartenant au Super groupe Vindhyan qui sont sous les basaltes L’altération des roches hôtes en hématite kaolinique est donc un évènement post-Tertiaire.

Ce travail représente un premier essai de caractérisation de l’hématite kaolinitique dans le but de disposer d’une banque de données ce qui est essentiel pour des études de provenance d’hématites utilisées dans d’objets archéologiques et historiques en hématite.