Procesos de intercambio catiónico en el yacimiento de bentonita de la Cala de Tomate (Cabo de Gata, Almería)

Abstract

Las bentonitas del yacimiento de La Cala de Tomate (Cabo de Gata, Almería) se han estudiado con el objetivo de definir los procesos mineralogenéticos posteriores a su formación. Las muestras estudiadas proceden del sector oeste del yacimiento, y se tomaron según tres perfiles perpendiculares al contacto entre el domo andesítico y las tobas piroclásticas bentonitizadas. El análisis por DRX de la fracción < 2 µm indica que está esencialmente compuesta por esmectita dioctaédrica (73-100%) y contenidos subordinados de ilita y cuarzo, observándose variaciones en el espaciado basal de la esmectita. Estas variaciones, relacionadas con la proporción de Ca, Mg y Na como cationes de cambio, se correlacionan con la situación de las muestras respecto a la superficie topográfica, de manera que las más ricas en Ca y Mg son las más superficiales, mientras que las más ricas en Na están situadas en las zonas más profundas del yacimiento. Las fórmulas estructurales de las esmectitas se caracterizan por la ausencia de Al tetraédrico y un alto contenido en Al octaédrico, lo que permite definirlas como montmorillonitas, similares a las de otros depósitos de la región. Desde el punto de vista geoquímico, las altas concentraciones de Na y CI, detectadas en las sales solubles de las muestras, sugieren que estas bentonitas interaccionaron con aguas marinas. La señal isotópica (818O y 8H) de las esmectitas es relativamente uniforme, variando entre +20.1% a +21.8%0 y entre -97.9%0 a -111.9%% V-SMOW, respectivamente, que es típica de esmectitas formadas en equilibrio con aguas meteóricas a temperaturas ambientales (<25°C) En algunas muestras, la señal isotópica (8180 y 813C) de los carbonatos asociados indica que éstos son de origen marino, mientras que en otras, con valores de 8¹3C más negativos, parecen haberse formado en equilibrio con aguas meteóricas, con un valor de 8180 de -5%0 V-SMOW. Todos estos datos sugieren que estas esmectitas se originaron como resultado de la alteración por aguas de origen meteórico, principalmente en las zonas de fractura. Posteriormente, durante una transgresión marina, se produjo un proceso de interacción agua marina-roca que transformó la esmectita original en otra rica en Na. Más tarde, ya en ambiente subaéreo, las esmectitas ricas en Na interaccionaron con aguas meteóricas convirtiéndose en esmectitas ricas en Mg y Ca, principalmente en las zonas topográficamente más elevadas del yacimiento. Por el contrario, aquellas localizadas en las zonas más profundas permanecieron enriquecidas en Na.Bentonites from La Cala de Tomate deposit (Cabo de Gata, Almería) have been studied in order to establish the mineralogenetic processes after its formation. Samples come from three perpendicular profiles to the contact between the andesite dome and the pyroclastic tuffs, in western side of the deposit. The DRX analyses of the < 2 µum fraction indicate that it is mainly composed of dioctahedral smectite (73-100%), with minor illite and quartz. Smectite shows large variations in the exchangeable cations, which are related to the location of the samples with respect to the topographic surface of the site. The Ca-Mg-rich smectites are present in the upper zones, while Na-rich smectites are located in the deepest parts of the deposit. Their structural formulae are characterised by the absence of tetrahedral Al and the high content of octahedral Al. These features allowed us to classified them as montmorillonites, as in other deposit in the region. From a geochemical standpoint, the high concentrations of Na and CI determined in the associated soluble salts suggest that these bentonites interactionated with seawaters. The isotopic signatures (810 and 82H) of these smectites are quite uniform (ranging from +20.1 % to +21.8 %0 and from -97.9 %0 to -111.9% V-SMOW, respectively), indicating that they were formed as a result of the meteoric diagenesis, at environmental temperatures (<25°C) and in equilibrium with meteoric waters. The isotopic signatures (8180 and 8¹³C) of carbonates associated indicate that some bentonites samples have marine carbonates, while carbonates in other samples, with more negative 813C values, were formed in equilibrium with meteoric waters, with 810 values around -5 %0 "vs" V-SMOW. All these data suggest that bentonites from the Cala de Tomate deposit were formed as a result of meteoric alteration of pyroclastic tuffs, particularly in the faulting zones. After their formation, a marine transgression produced a seawater/rock interaction process that transformed the original smectites into Na-rich smectites. Later on, under continental conditions, these smectites become Ca-Mg-rich smectites by interaction with meteoric waters, mainly in the upper zones of the deposit. On the contrary, the smectites located in the deepest parts remained as Na-rich smectites.