Гидротермально-метасоматические месторождения бентонитов и монтмориллонитовых глин

Монтмориллонитовые глины образуются во внешней зоне ореола гидротермального изменения пеплов и туфов среднего и основного состава. Гидротермально-метасоматические месторождения бентонитов известны в России, США, Венгрии, Италии (о. Понца), Болгарии, Испании и в других странах.
А.М. Блох описал залежи бентонитовых глин в Восточном Забайкалье, образовавшиеся при гидротермальном изменении туфов кварцевых порфиров в толще озерных дресвяников нижнемелового возраста. Дж. Л. Мартин-Вивальди предполагает гидротермально-метасоматическое происхождение бентонитовых месторождений в районе Кабо де Гата (Юго-Западная Испания) и в вулканической провинции Гуэлайя (Северное Марокко).
Е. Немец и А. Варью описали бентонитовые горизонты, образовавшиеся в результате изменения пирокластических пород в сарматской вулканогенной толще Токайских гор. Залежи бентонитов, ассоциирующие с адуляризированными и цеолитизированными породами, рассматриваются как гидротермальные.
Гидротермально-метасоматические бентонитовые месторождения известны в Болгарин.
Известное бентонитовое месторождение (гекторита) Гектор в Калифорнии также является гидротермально-метасоматическим. В районе Гектор залежи бентонита находятся в верхней части андезитовой толщи Ред-Маунтин нижнеплиоценового (?) возраста. Бентонитовые залежи, образовавшиеся в результате изменения туфа и вулканического пепла, контролируются сбросовой зоной северо-западного простирания, протягиваясь вдоль нее на расстоянии около 5 км. По данным Л.Л Эймса, Л.Б. Сэнда и С.С. Голдича, под действием горячих источников туф и пепел изменились в клиноптилолит, который при дальнейшем действии термальных растворов, содержащих литий и фтор, перешел в гекторит. Бентониты гидротермального генезиса разрабатываются в районе кальдеры Балфрок-Хиллс в шт. Невада. Гицротермально-метасоматические месторождения щелочных бентонитовых глин известны в Грузии.

Месторождение бентонитовых глин Цихис-Убани приурочено к пласту биотитовых туфов; в северной части месторождение перекрыто порфиритовыми туфобрекчиями эоценового возраста. С юга биотитовые туфы граничат с трахитом возможно интрузивного происхождения. В области контакта с биотитовыми туфами трахит окварцован и вмещает широтного простирания жилки кварца с галенитом и сфалеритом, имеющие в раздувах мощность до 40 см. На месторождении действуют термальные источники.
Бентонитовые глины, образовавшиеся по биотитовым туфам и в настоящее время разрабатывающиеся, изучались А.А. Твалчрелидзе и С. Филатовым, А.А. Твалчрелидзе и др., Д.С. Белянкиным и В.П. Петровым, Б. Б. Звягиным, E.Л. Лапидус и др.
А.А. Твалчрелидзе, С. Филатов, Г.С. Дзоценидзе и Н.И. Схиртладзе считали бентонитовые глины Цихис-Убани продуктом преобразования туфов трахитового состава постмагматическими растворами. Д.С. Белянкин и В.П. Петров высказали предположение об образовании бентонита в результате выветривания туфов, которое происходило одновременно с образованием прибатумских красноземов. Однако А.А. Твалчрелидзе, Г.С. Дзоценидзе и Н.И. Схиртладзе отрицают возможность образования бентонитов в результате выветривания и приводят следующие аргументы в пользу их гидротермального метасоматического происхождения:
1) сильно изрезанный рельеф района не благоприятствует длительному химическому выветриванию. Интенсивные процессы денудации исключают возможность сохранения значительных скоплений глин; 2) отсутствие признаков окисления в глинах, содержащих пирит, галенит, сфалерит; 3) бентониты по простиранию резко переходят в свежие зеленые пемзовые туфы, являющиеся материнской породой бентонитов; 4) установлено пропилитоподобное изменение вмещающих бентониты пород. Гидротермальная деятельность связана, по их мнению, с внедрением верхнеэоценовых щелочных сиенитов или с вулканическими очагами, давшими мощные скопления трахитовых пемзовых туфов.

Бентонитовое месторождение Цихис-Убани было обследовано нами в 1964 г. совместно с З. Мжавия (КИМС), когда карьером были вскрыты сульфидные кварцевые жилы в трахитах. В направлении от кварцевых жил к туфобрекчиям выявлена следующая зональность измененных пород (рис. 79): гидрослюдяно-кварцевая зона (по трахитам), гидрослюдяная зона, каолинит-гидрослюдяная зона, монтмориллонитовая зона (по биотитовым туфам), хлоритовая зона (по туфобрекчиям).
Минеральный состав глинистой фракции пород перечисленных зон определен по данным термического анализа (рис. 80) электронной микроскопии, электронографии и рентгеновского анализа (рис. 81). Состав измененных пород описывается в направлении от внутренних зон к внешним.
Гидрослюдяно-кварцевая зона насыщена сетью кварцевых жилок с сульфидами и образовалась по трахитам. Первичная порода состояла из микролитов полевого шпата и стекла. Микролиты полевого шпата (0,02x0,5 мм) в измененной породе представлены ортоклазом, возможно адуляром. Стекло замещено криптозернистым кварцем и тонкочешуйчатой гидрослюдой 1М. Округлые обособления гидротермального кварца с зернами размером до 0,1 мм выполняют пустоты (?). Мощность зоны 4—7 м.

Гидрослюдяная зона — продукт замещения биотитовых туфов — объединяет рыхлые светлые породы, состоящие из агрегатов гидрослюды и тонкозернистого кварца с кристалликами пирита. Мощность зоны около 5 м.
Гидрослюдяно-каолинитовая зона представлена светло-серыми глинистыми породами с обильными кристалликами пирита со стороны внутреннего края. Порода состоит из обособлений агрегатов гидрослюды размером до 0,1 мм в массе тонкозернистого кварца с выделениями крупнозернистого гидротермального кварца. При просмотре шлифов каолинит не был обнаружен в породе, но его отражения зарегистрированы дифрактометром (обр. Ц-7). Судя по интенсивности отражений, содержание каолинита в глинистой фракции не превышает 10%. Мощность зоны 40—50 м. Породы этой зоны постепенно переходят в монтмориллонитовые глины следующей зоны.
Монтмориллонитовая зона измененных биотитовых туфов состоит из бентонитовых глин с чешуйками первичного биотита. В глине сохраняется микроструктура материнского туфа и вкрапленники плагиоклаза (Na 40) и биотита (2V = -10°). Тонковолокнистые и мелкопузыристые обломки пемзы замещены монтмориллонитом. В обр. Ц-10 структура пелитовая, в породе наблюдается редкая вкрапленность мелких кристалликов пирита. Показатели преломления монтмориллонита: np' = 1,518, np' = 1,504.

В туфобрекчиях наблюдаются следующие изменения: плагиоклаз замещен цеолитом и монтмориллонитоподобным минералом, агрегат которого заключен в тонкий альбитовый чехол; пироксен местами слабо хлоритизирован, основная масса, вероятно, хлоритизирована. Многочисленные миндалины выстланы корочками магнезиальножелезистого монтмориллонита. Д.С. Белянкин и В.П. Петров сообщили о цеолитах в туфобрекчиях. Изменение, наблюдаемое в андезитовых туфобрекчиях, характерно для самой внешней зоны ореола гидротермального изменения.
Описанная горизонтальная последовательность зон типична для гидротермально аргиллизированных пород и подтверждает ранее высказанное мнение А.А. Твалчрелидзе и С. Филатова о гидротермальном происхождении бентонитовых глин Цихис-Убани. Процессы выветривания затрагивают верхнюю часть пласта бентонитовой глины и выражаются в каолинизации бентонита. Вероятно, примесь каолинита в каолинит-гидрослюдяной зоне обусловлена супергенными процессами, однако отсутствие каолинита в глиноподобных породах гидрослюдяной зоны и в гидрослюдяно-кварцевой зоне делает такое предположение маловероятным (разумеется, только в отношении обследованного горизонтального сечения). Трудно также согласиться и с мнением М. А. Ратеева о том, что бентонитовые глины этого района образовались путем последовательной серии замещений, каждое из которых соответствует определенному этапу: андезито-трахитовый туф → диоктаэдрическая гидрослюда → неупорядоченный смешанно-слойный гидрослюда-монтмориллонит → монтмориллонит (бентонит). Выявленная горизонтальная зональность глинистых минералов относительно рудных жил предполагает обратную последовательность замещений андезитотрахитового туфа.