Palygorskite-Sepiolite Clays of Lebrija, Southern Spain

Abstract

The Upper Pliocene sediments near Lebrija in southern Spain contain commercial deposits of palygorskite and sepiolite. These sediments of continental origin consist chiefly of carbonate, marl, and clay resting on marine Pliocene quartzose sand. The lowest unit, the “Marly-Calcareous Bed,” consists of sepiolite-rich marl associated with concretions and irregular layers of chert, <0.5 m thick, and local diatomite layers, as well as limestone, sandy limestone, marl, and clayey sandstones. This unit has a maximum thickness of 30 m and contains three clay-mineral suites as follows: (1) bottom—sepiolite ± palygorskite; (2) center—sepiolite and palygorskite ± illite; (3) top—palygorskite and illite, ± sepiolite and smectite. Sepiolite decreases and palygorskite and illite increase toward the top, reflecting the composition of detrital material supplied to the basin. Beds 0.5–1 m thick locally and containing 50 to 60% sepiolite have been called “Tierra del Vino” (wine earth) because the material formerly was used to clarify and purify wine. The sepiolite-rich beds are as much as 15 m thick in the eastern part of the area. The upper unit is called the “Palygorskite Bed” because certain layers, 0.3 to 3 m thick, contain 35 to 75% palygorskite. The palygorskite-rich layers are interbedded with limestone and marl, and the entire unit is 15 m thick. The total resource of palygorskite is estimated at about 9 million tonnes.

The sediments are believed to have been deposited in a brackish, lacustrine environment. Originally, tectonic stability and an arid climate favored the formation of sepiolite at about pH 8. Later, after significant weathering of the source rocks, detrital illite was transformed to palygorskite in the Mg- and Si-rich waters. Here, palygorskite was also precipitated directly.

Резюме

Осадки верхнего плиоцена в поблизости Лебрия в южной Испании содержат коммерческие залежи палигорскита и сепиолита. Эти осадки континентадьного происхождения состоят главным образом из карбоната, мергеля и глины, расположенных на морском плиоценовом кварцевой песке. Наинижей расположенная система, “мергелоизвестковая залежь,” состоит из мергеля, богатого в сепиолит, связанного с конкрециями и нерегулярными слоями черта толщиной <0,5 м и местными слоями диатомита, а также известняком, Песковым известняком, мергелем и глиновыми песчаниками. Эта система имеет максимольную толщину 30 м и содержит следующие три типа глинистых минералов: (1) на дне—сепиолит с либо без палигорскита, (2) в середине— сепиолит с либо без иллита, и (3) наверху—полигорскит и иллит с либо без сепиолита и смектита. Содержание сепиолита уменьшается, а полигорскита и иллита увеличивается по направлению вверх, отображая состав детритого материала, питающего бассейн. Слои с местной толщиной 0,5-1 м, содержащие от 50 до 60% сепиолита, были названы “Терра дель Вино” (земля и вино), так как материал использовался прежде для получения прозрачного и очищенного вина. Толщина залежей, богатых в сепиолит, доходит до 15 м в восточной части области. Верхняя система называется “полигорскитовой залежью,” так как определенные слои толщиной от 0,3 до 3 м содержат от 35 до 75% полигорскита. Слои, богатые в палигорскит, перемежаны с известняком и мергелем, и целая система имеет толщину 15 м. Полный ресурс палигорскита оценивается на 9 миллионов тонн.

Предполагается, что осадки были сложены в соленой озерной окружающей среде. Первоначально, тектоническая стабильность и сухой климат благоприятствовали образованию сепиолита о рН равном 8. Позднее, после значительного подвержения атмосферным влияниям исзодных горных пород, детритовый иллит был преобразован в палигорскит в водах, богатых в Мg и Si. При этом палигорскит также был непосредственно осажден. [E.C.]

Resümee

Die oberpliozänen Sedimente in der Nähe von Lebrija in Südspanien enthalten abbauwürdige Lagerstätten von Palygorskit und Sepiolith. Diese Sedimente sind kontinentaler Entstehung, bestehen hauptsächlich aus Karbonat, Mergel, und Ton und liegen auf einem marinen pliozänen Quarzsand. Die unterste Schicht, das “Marly-Calcareous Bed,” besteht aus Sepiolith-reichem Mergel mit Konkretionen und unregelmäßigen Lagen aus Kieselschiefer, die eine Mächtigkeit unter 0,5 m haben. Außerdem weist diese Schicht stellenweise Diatomitlagen sowie Kalkstein, sandigen Kalkstein, Mergel, und tonige Sandsteine auf. Diese Schicht hat eine maximale Mächtigkeit von 30 m und enthält folgende Abfolge von Tonmineralen: (1) Unten Sepiolith mit oder ohne Palygorskit; (2) in der Mitte Sepiolith mit oder ohne Illit und (3) oben Palygorskit und Illit mit oder ohne Sepiolith und Smektit. Nach oben zu nimmt Sepiolith ab, während Palygorskit und Illit zunehmen. Dies spiegel die Zusammensetzung des detritischen Materials im Liegenden wieder. Lagen yon stellenweise 0,5–1 m Mächtigkeit, die 50–60% Sepiolith enthalten, wurden “Tierra del vino” (Weinerde) gennannt, da dieses Material früher verwendet wurde, um Wein zu klären und zu reinigen. Die Sepiolith-reichen Lagen sind im östlichen Teil des Gebietes bis zu 15 m mäichtig. Die obere Schicht wird “Palygorskite Bed” genannt, da manche Lagen, 0,3 bis 3 m mächtig, 35–75% Palygorskit enthalten. Die Palygorskit-reichen Lagen wechsellagern mit Kalkstein und Mergel. Die gesamte Schicht ist 15 m mächtig. Der gesamte Vorrat an Palygorskit wird auf etwa 9 Millionen Tonnen geschätzt.

Es wird angenommen, daß die Sedimente in einem brackischen, lakustrischen Milieu abgelagert wurden. Ursprünglich förderten die tektonische Stabilität und ein arides Klima die Bildung von Sepiolith bei einem pH yon etwa 8. Später, nach einer beträchtlichen Verwitterung der Ausgangsgesteine, wurde detritischer Illit in Mg- und Si-reichen Wässern in Palygorskit umgewandelt. Außerdem wurde Palygorskit auch direkt ausgefällt. [U.W.]

Résumé

Les sédiments du haut Pliocène près de Lebrija en Espagne du sud contiennent des depôts commerciaux de palygorskite et de sépiolite. Ces sédiments d’origine continentale consistent principalement de carbonates, de marles, et d’argile reposant sur du sable marin quartzose d’age Pliocène. L’unité la plus basse, la “Marly-Calcareous Bedä consiste de marle riche en sépiolite associée avec des concrétions et des couches irrégulières de chert <0,5 m d’épaisseur et de couches locales de diatomites, ainsi que de pierre à chaux, de pierre à chaux sablonneuse, de marle, et de grès argilleux. Cette unité a une épaisseur maximum de 30 m et contient 3 suites de minéraux argileux: (1) sépiolite de base avec ou sans palygorskite; (2) sépiolite centrale avec ou sans illite; et (3) palygorskite et illite du dessus avec ou sans sépiolite et smectite. La sépiolite décroit et la palygorskite et l’illite accroissent vers le haut, réflectant la composition de matière détritale fournie au basin. Des lits de 0,5–1 m d’épaisseur localement et contenant 50 à 60% de sépiolite ont été nommés “Tierra del Vinoä (terre de vin) parceque la matière était autrefois utilisée pour clarifier et purifier le vin. Les lits riches en sépiolite atteignent une épaisseur de 15 m dans la partie ouest de la région. L’unité du haut est appellée “Palygorskite Bed” parceque certaines couches de 0,3 à 3 m d’épaisseur contiennent de 35 à 75% de palygorskite. Les couches riches en palygorskite sont séparées par des pierres à chaux et des marles, et l’unité entière a 15 m d’épaisseur. La ressource totale de palygorskite est estimée à a peu près 9 million de tonnes.

On croit que les sédiments ont été deposés dans un environment saumure lacustrin. Originalement, la stabilité tectonique et un climat aride ont favorisé la formation de sépiolite à un pH d’à peu près 8. Plus tard, après altération significative des roches sources, l’illite détritale a été transformée en palygorskite dans les eaux riches en Mg et Si. Ici, la palygorskite a aussi été precipitée directement. [D.J.]