THE CHARACTERIZATION BY MÖSSBAUER SPECTROSCOPY OF THE SECONDARY IRON IN PANS FORMED IN SCOTTISH PODZOLIC SOILS

Résumé
On a étudié douze alios ferrugineux bien développés des sols d'origines différentes par la méthode spectroscopique Mössbauer à une température de 77 K et à la température de salle. Onze des échantillons provenaient des profils podzoliques sous l'horizon A₂ et l'autre provenait d'un gley de nappe sous l'horizon B₂. A une température de 77 K ce dernier a donné un spectre composé d'une structure magnétique bien déterminée aux paramètres semblables à ceux de α-FeOOH ; par contre à la température de salle on a obtenu un spectre composé d'une structure magnétique en partie désagrégée. Les autres ont produit à une température de 77 K comme àla température de salle, seulement un doublet large qui ne correspondait pas d'une manière satisfaisante aux pointes de Lorentz. En deux cas il y avait des correspondances acceptables mais des spectres supplémentaires résultants d'études aux températures variables (4,2 à 50 K) indiquaient une structure hyperfine. Les pointes étaient larges même à une température de 5 K, indiquant qu'il y avait une dispersion de champs magnétiques dans l'échantillon. Les valeurs obtenues pour ce champ magnétique étaient telles qu'elles rendent possible la présence de tous les différents oxyhydroxydes de fer, mais on pouvait aussi dire que ce spectre représentait un genre unique, α-FeOOH, composé d'une série de particules microscristallines de tailles différentes. On propose une structure qui tient compte de l'accumulation du fer avec la matière organique aux groupes carboxyliques nombreuses et la combinaison qui suit avec la surface des particules de FeOOH. En ce cas la matière organique fait fonction d'agent cimentant qui produit des alios ferrugineux, durs et relativement imperméables.

Abstract
Twelve well-developed iron pans, formed in soils derived from widely different parent materials, have been investigated at room temperature and 77 K by Mössbauer spectroscopy. Eleven of the samples were from podzol profiles with iron pans developed under the A₂ horizon, whilst the twelfth was formed below the B₂ horizon of a ground water gley. This latter sample at room temperature gave a spectrum which consisted of a partly collapsed magnetic structure and at 77 K the spectrum consisted of a well-defined magnetic structure with parameters similar to those for α-FeOOH. The eleven podzol iron pan samples at room temperature and 77 K produced only a broad doublet (apart from peaks which could be assigned to minerals present throughout the soil profile), which could not be satisfactorily fitted to a pair of Lorentzian peaks. Statistically acceptable fits were obtained with two Lorentzian doublets, but additional spectra from variable temperature studies of some of the samples between 4.2 and 50 K showed magnetic hyperfine structure. Peaks were broad, even at 5 K indicating a distribution of magnetic fields in the sample. Although the range of values for this internal magnetic field is such that all of the various iron oxyhydroxides could be present, the spectra can also be interpreted in terms of a single species, α-FeOOH, with a range of microcrystalline particle sizes. A structure is proposed which takes account of the accumulation with the iron of organic matter high in carboxyl groups which combine with the surface of the FeOOH particles. The organic matter effectively acts as a cementing agent, thereby producing the hard relatively impervious iron pans.