Do magnesian clays play a role in dolomite formation in alkaline environments? An example from Castañar Cave, Cáceres (Spain)

Abstract

Los espelotemas de la cueva de Castañar, Cáceres, están formados por una asociación mineralógica compleja que incluye aragonito, dolomita, huntita, magnesita e hidromagnesita y pequeñas proporciones de arcillas magnesianas, cuya mineralogía es muy difícil de determinar. Estas arcillas aparecen como películas formadas por finos entramados de fibras, íntimamente relacionadas con la dolomita. La composición de las aguas de la cueva y relaciones texturales sugieren que en estos ambientes alcalinos hay numerosas etapas de evaporación/concentración, con aguas con pH superiores a 8, seguidas de otras etapas en las que hay entrada de agua dulce. Ello da lugar a secuencias de precipitación complejas y teniendo en cuenta que el aporte de Ca y Mg está garantizado, la disponibilidad de sílice va a ejercer un papel prioritario en la formación de las arcillas magnesianas. Las altas relaciones Mg/Ca condicionan la precipitación inicial de aragonito, lo que hace aumentar aún más esa relación y favorecen la precipitación de huntita y arcillas magnesianas (si hay sílice disponible). A partir de este momento la dolomita puede formarse bien por reemplazamiento de la huntita metaestable o por precipitación directa sobre las arcillas magnesianas que actúan como “template”

The speleothems of Castañar Cave are made of a complex mineralogical association including aragonite, dolomite, huntite, hydromagnesite and a small proportion of Mg-rich clays whose mineralogy is difficult to determine. These clays appear as thin mats composed by fibres that are commonly associated to dolomite. The composition of cave waters and the textural relationship between the minerals indicate that in these alkaline environments there are several possible evaporation/concentration stages (with waters with pH > 8) followed by other stages characterized by freshwater entrances. All this result in complex precipitation sequences in which Ca and Mg are always available, and then it is silica content the main factor driving Mg-clay formation.The high Mg/Ca ratios drive initial aragonite precipitation, which contributes to an additional increase in this ratio enabling precipitation of huntite and Mg-clays (if silica is available). The following stage is dolomite formation either by replacement of metastable huntite or by direct precipitation on the Mg-clays that act as templates