Evolução geológica da faixa Brasília na região de Tapira, Sudoeste de Minas Gerais

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Mineralogy and chemistry of the green stone artifacts (muiraquitãs) of the museums of the Brazilian State of Pará

Os muiraquitãs foram considerados de proveniência asiática ou, também, como peças esculpidas pelas lendárias mulheres guerreiras, as Amazonas. São peças, hoje, muito raras, encontradas em alguns acervos de Museus. Estudos mineralógicos e químicos de 23 peças do acervo dos Museus de Gemas e do Encontro em Belém, Brasil, mostraram que os muiraquitãs podem ser constituídos, tanto de quartzo, como de albita, ou microclínio, pirofilita, variscita, anortita e tremolita (equivalente ao jade nefrítico), minerais frequentes em formações geológicas do Brasil. No entanto quatro peças são constituídas de jadeíta, ou seja, em jade jadeítico, raro e desconhecido na Amazônia e Brasil. A constatação da presença desse mineral reacende a discussão em torno da origem mineralógica dos muiraquitãs encontrados na Amazônia. Essa origem, antes da atual descoberta, era defendida como amazônica, devido à ausência de jade jadeítico nas peças pesquisadas e pelo fato de jadeíta não ter sido encontrada no Brasil, mas na América Central e na Ásia.

Adsorção de molibdato em minerais de argilas naturais e modificadas com ácido sulfúrico, ácido húmico e uréia

Sedimentos argilosos provenientes do município Assis Brasil, Acre, foram lixiviados com soluções de ácido sulfúrico, ácido húmico e uréia, visando avaliar a capacidade de retenção de molibdato nesses materiais e investigar a viabilidade do processo de adsorção na interface sólido-solução. Os materiais foram caracterizados a partir de dados de difração de raios X, espectros FTIR, cargas superficiais e composição química. Os modelos de isotermas de Langmuir, Freundlich e Sips foram usados no ajuste dos dados experimentais de adsorção. Os minerais identificados nos sedimentos argilosos foram esmectita, caulinita, ilita, quartzo, albita, microclineo e calcita. A modificação química promoveu a amorfização da amostra modificada com ácido sulfúrico e delaminação ao longo do plano 001 da amostra modificada com uréia. Os ajustes matemáticos definidos pelos parâmetros (K_L,K_f) das isotermas de adsorção, avaliação de C_e vs. Q_e, pH vs. Q_e ,Qmáx (sips) e Kd indicaram que a amostra S10H15 é a mais eficiente na adsorção de MoO₄^2-, com q_Max = 6,83 mg.L^-1.

Estudos isotópicos (Pb, O, H, S) em zonas alteradas e mineralizadas do depósito cupro-aurífero Visconde, Província Mineral de Carajás

O depósito cupro-aurífero Visconde está localizado na Província Mineral de Carajás, a cerca de 15 km a leste do depósito congênere de classe mundial Sossego. Encontra-se em uma zona de cisalhamento de direção WNW-ESE, que marca o contato das rochas metavulcanossedimentares da Bacia Carajás com o embasamento. Nessa zona ocorrem outros depósitos hidrotermais cupro-auríferos com características similares (Alvo 118, Cristalino, Jatobá, Bacaba, Bacuri, Castanha), que têm sido enquadrados na classe IOCG (Iron Oxide Copper-Gold), embora muitas dúvidas ainda existam quanto a sua gênese, principalmente no que diz respeito à idade da mineralização e fontes dos fluidos, ligantes e metais. O depósito Visconde está hospedado em rochas arqueanas variavelmente cisalhadas e alteradas hidrotermalmente, as principais sendo metavulcânicas félsicas (2968 ± 15 Ma), o Granito Serra Dourada (2860 ± 22 Ma) e gabros/dioritos. Elas registram diversos tipos de alteração hidrotermal com forte controle estrutural, destacando-se as alterações sódica (albita + escapolita) e sódico-cálcica (albita + actinolita ± turmalina ± quartzo ± magnetita ± escapolita), mais precoces, que promoveram a substituição ubíqua de minerais primários das rochas e a disseminação de calcopirita, pirita, molibdenita e pentlandita. Dados isotópicos de oxigênio e hidrogênio de minerais representativos desses tipos de alteração mostram que os fluidos hidrotermais foram quentes (410 – 355°C) e ricos em ¹⁸O (δ¹⁸O_H2O= +4,2 a 9,4‰). Sobreveio a alteração potássica, caracterizada pela intensa biotitização das rochas, a qual ocorreu concomitantemente ao desenvolvimento de foliação milonítica, notavelmente desenhada pela orientação de palhetas de biotita, que precipitaram de fluidos com assinatura isotópica de oxigênio similar à dos estágios anteriores (δ¹⁸O_H2O entre +4,8 e +7,2‰, a 355°C). Microclina e alanita são outras fases características desse estágio, além da calcopirita precipitada nos planos da foliação. A temperaturas mais baixas (230 ± 11°C), fluidos empobrecidos em ¹⁸O (δ¹⁸O_H2O = -1,3 a +3,7‰) geraram associações de minerais cálcico-magnesianos (albita + epidoto + clorita ± calcita ± actinolita) que são contemporâneas à mineralização. Valores de δ¹⁸D_H2O e δO_H2O indicam que os fluidos hidrotermais foram inicialmente formados por águas metamórficas e formacionais, a que se misturou alguma água de fonte magmática. Nos estágios tardios, houve considerável influxo de águas superficiais. Diluição e queda da temperatura provocaram a precipitação de abundantes sulfetos (calcopirita ± bornita ± calcocita ± digenita), os quais se concentraram principalmente em brechas tectônicas - os principais corpos de minério - que chegam a conter até cerca de 60% de sulfetos. Veios constituídos por minerais sódico-cálcicos também apresentam comumente sulfetos. A associação de minerais de minério e ganga indica uma assinatura de Cu-Au- Fe-Ni-ETRL-B-P para a mineralização. Os valores de δ³⁴S (-1,2 a +3,4‰) de sulfetos sugerem enxofre de origem magmática (proveniente da exsolução de magmas ou da dissolução de sulfetos das rochas ígneas pré-existentes) e precipitação em condições levemente oxidantes. Datação do minério por lixiviação e dissolução total de Pb em calcopirita forneceu idades de 2736 ± 100 Ma e 2729 ± 150 Ma, que indicam ser a mineralização neoarqueana e, a despeito dos altos erros, permite descartar um evento mineralizador paleoproterozoico. A idade de 2746 ± 7 Ma (MSDW=4,9; evaporação de Pb em zircão), obtida em um corpo granítico não mineralizado (correlacionado à Suíte Planalto) que ocorre na área do depósito, foi interpretada como a idade mínima da mineralização. Assim, a formação do depósito Visconde teria relação com o evento transpressivo ocorrido entre 2,76 e 2,74 Ga, reponsável pela inversão da Bacia Carajás e pela geração de magmatismo granítico nos domínios Carajás e de Transição. Esse evento teria desencadeado reações de devolatilização em rochas do Supergrupo Itacaiúnas, ou mesmo, provocado a expulsão de fluidos conatos salinos aprisionados em seus intertícios. Esses fluidos teriam migrado pelas zonas de cisalhamento e reagido com as rochas (da bacia e do embasamento) pelas quais se movimentaram durante a fase dúctil. As concentrações subeconômicas do depósito Visconde devem ser resultado da ausência de grandes estruturas que teriam favorecido maior influxo de fluidos superficiais, tal como ocorreu na formação dos depósitos Sossego e Alvo 118.

Petrography, magnetic susceptibility and geochemistry of the Rio Branco Granite, Carajás Province, southeast of Pará, Brazil

Petrografia, suscetibilidade magnética e geoquímica do Granito Rio Branco, Província Carajás, sudeste do Pará, Brazil. O Granito Rio Branco é um stock paleoproterozoico intrusivo no biotita-monzogranito arqueano Cruzadão. Ocorre a oeste da cidade de Canaã dos Carajás, nas proximidades da mina de cobre do Sossego na Província Carajás. É constituído por sienogranitos não deformados e isotrópicos, hololeucocráticos, em geral de granulação média. A mineralogia é formada por feldspato alcalino pertítico, quartzo e plagioclásio. A biotita, intensamente cloritizada, é a principal fase máfica, acompanhada por flluorita, allanita, zircão, pirita e calcopirita como minerais acessórios. Albitização e, com menor intensidade greisenização, afetaram o granito, sendo a mineralogia secundária albita, fluorita, topázio, clorita, muscovita, siderofilita e óxidos e/ou hidróxidos de ferro. O Granito Rio Branco apresenta valores sistematicamente baixos de suscetibilidade magnética (SM) variando de 1,3 x 10^-5 a 6,96 x 10^-4 (SI). Geoquimicamente, é metaluminoso a peraluminoso, possui altas razões FeOt/(FeOt + MgO) e mostra afinidades com granitos ferrosos, tipo-A do subtipo A2. Os padrões dos ETR revelam um ligeiro enriquecimento de ETR leves em relação ao ETR pesados e anomalia negativa acentuada de Eu (Eu/Eu* = 0,08 - 0,13), resultando feição em "gaivota", característica de granitos evoluídos. O conjunto de dados obtidos demonstra o caráter evoluído do Granito Rio Branco e sua derivação a partir de líquidos reduzidos e enriquecidos em voláteis, causadores das transformações hidrotermais tardias. O estudo comparativo deste corpo com aqueles das suítes anorogênicas da Província Carajás sugere que o Granito Rio Branco possui maior afinidade com os granitos das suítes Velho Guilherme e, em menor grau, Serra dos Carajás. Por outro lado, é claramente distinto da Suíte Jamon. Embora apresente características similares às dos granitos especializados em estanho, não há mineralizações desta natureza associadas ao corpo.

Caracterização mineralógica e química dos regolitos de uma área de transição savana-floresta em Roraima: uma análise da evolução da paisagem

O presente estudo foi realizado em uma área de transição savana-floresta do norte do estado de Roraima, tendo como objetivo principal caracterizar os regolitos dispostos ao longo da paisagem e inferir sobre a evolução da paisagem durante o Holoceno tardio e mesmo no presente. Assim, foram selecionadas quatro topossequências representativas dos padrões geomorfológicos, pedológicos e botânicos ocorrentes na paisagem, ao longo das quais foram coletadas sistematicamente amostras de solos e sedimentos. Essas amostras foram analisadas quanto às suas características granulométricas, mineralógicas, químicas e cronológicas. Os resultados revelaram uma paisagem dominada por solos arenosos a sílticos constituídos essencialmente de quartzo e caulinita e acessoriamente muscovita, goethita, sillimanita e albita. Os altos teores elevados de SiO₂ confirmam o caráter essencialmente quartzoso desses regolitos. As composições mineralógicas e químicas desses materiais indicam proveniência de rochas metamórficas e de lateritos da região que, diante das condições climáticas quentes e úmidas preponderantes durante os últimos 1550 anos antes do presente (AP), tem sofrido intenso intemperismo químico e lixiviação. A evolução da paisagem é dinamizada pela erosão hídrica das encostas e o consequente assoreamento dos vales de veredas, levando ao aplainamento da paisagem e desenvolvimento de extensas planícies arenosas a partir dos solos areno-sílticos dos interflúvios.

Depósito Cu-Au Visconde, Carajás (PA): geologia e alteração hidrotermal das rochas encaixantes

Distante 15 km a leste da mina Sossego (Canaã de Carajás, no Pará), o depósito Visconde jaz na zona de contato entre o Supergrupo Itacaiúnas (2,76 Ga) e o embasamento (> 3.0 Ga). No depósito e arredores, ocorrem, principalmente, o granito Serra Dourada, riodacitos e gabrodioritos, variavelmente deformados e hidrotermalizados. A Suíte Intrusiva Planalto, também identificada, não mostra feições de alteração das demais rochas. Diques máficos e félsicos cortam o pacote rochoso. Sob condições dúctil-rúpteis iniciais a rúpteis, subsequentemente, a alteração hidrotermal evoluiu de sódico-cálcica (albita, escapolita e anfibólios) precoce e ubíqua para potássica (K-feldspato e Cl-biotita), retomando, em seguida, o caráter sódico-cálcico de efeito local (albita, epidoto, apatita, turmalina e fluorita), para, finalmente, assumir caráter cálcio-magnesiano (clinocloro, actinolita, carbonatos e talco subordinado). No granito Serra Dourada, albitização, epidotização e turmalinização são mais proeminentes e se contrapõem à escapolitização, biotitização, anfibolitização e magnetitização, muito expressivas nos gabros/quartzodioritos, e à K-feldspatização, mais comum nos riodacitos. Os principais corpos de minério são representados por veios e brechas, constituídos por calcopirita-bornita, além de disseminações (calcopirita + pirita ± molibdenita ± pentlandita). A suíte metálica básica é Fe-Cu-Au ± ETR. Abundante sulfeto foi precipitado na transição da alteração potássica para a cálcio-magnesiana, tendo apatita, escapolita, actinolita, epidoto, magnetita, turmalina, calcita, gipsita e fluorita como os principais minerais de ganga. Os metais foram transportados por fluidos hidrotermais ricos em Na, Ca, K, Fe e Mg, além de P, B, F e espécies de S. As similaridades se sobrepõem às diferenças, o que permite considerar os depósitos Visconde e Sossego cogenéticos.

CARACTERÍSTICAS DAS ROCHAS DA FORMAÇÃO CORUMBATAÍ UTILIZADAS NA INDÚSTRIA DE REVESTIMENTO CERÂMICO.

A Formação Corumbataí é atualmente utilizada com sucesso pela indústria de revestimento cerâmico no pólo de cerâmica de Santa Gertrudes. Este engloba os municípios de Santa Gertrudes, Rio Claro, Cordeirópolis, Limeira, Piracicaba e Araras. De acordo com os estudos geológicos realizados, as argilas da Formação Corumbataí foram divididas em cinco litofácies cerâmicas, sendo elas: maciça, laminada, intercalada I, intercalada II e alterada. De acordo com suas características químicas, são consideradas como argilas com teores médios de elementos fundentes, com os valores da soma dos óxidos alcalinos (Na2O + K2O) variando de 2,9% na litofácies alterada até valores de 4,3% na litofácies intercalada I. Os argilominerais predominantes são a illita e a caulinita (presentes em todas as litofácies), além da montmorillonita que ocorre com freqüência nas litofácies intercalada I e II e laminada. Outros minerais importantes são: quartzo, feldspato do tipo albita, hematita e calcita. Os resultados cerâmicos possibilitaram enquadrar as litofácies cerâmicas dentro do Grupo BIIb na Classificação de Revestimentos Cerâmicos (BII – valores de resistência à flexão da ordem de 180-300 Kgf/cm2; b – valores de absorção de água (Abs) de 6 a 10%), porém, alguns valores de Abs ficaram acima de 10% nas litofácies intercalada I, intercalada II e na alterada.

Caracterização litogeoquímica dos basaltos do município de Monções -SP

The paper deals with the petrographic and geochemical investigation of basalt flows present in a gravel quarry in the town of Monções in northwestern São Paulo State, members of the Serra Geral Formation of the Paraná Basin. Were collected 11 samples from different horizons within a topographic vertical profile with an average of 18 meters in height. The samples were subjected to macroscopic and microscopic petrographic and chemical major, minor and trace. The results indicated that it is tholeiitic basalts with dense fine grained average. Petrographic analyzes show that basalts studied are basically constituted by plagioclase (between 33 and 49%), labradorite and clinopyroxenes (between 29 and 46%) represented by the subordinate pigeonite and augite, having as accessories opaque (between 3 and 15% ), olivine (<2%), apatite and zircon as dashes. The secondary minerals correspond to cloropheite, chlorite, serpentine, epidote, albite and iron oxides and hydroxy as well as bowlingit of clay, nontronite, and celadonite. The basalts are kind of high-titanium (Hti)> 1.8% TiO2, and apparently belong to the Pitanga magma-type. The geochemical analyzes proved unsatisfactory for the determination of a probable lithogeochemistry differentiation within the vertical stroke for generating multiple data correlation or no immediately discernible trends

Petrologia e geoquímica das rochas graníticas do maciço do Capão Bonito, SP

The granitic massif Capão Bonito is located in the southwest of the State of São Paulo and is associated with Neoproterozoic evolution of Central Mantiqueira Province. Its rocks outcrop along the edge of the Paraná Basin in a body with elongated shape whose major axis has a general NE-SW, covering an area of approximately 110km2. Occurs in intrusive epimetamorphic rocks of Votuverava Formation, Acungui Group and granitic rocks of the Três Córregos Complex and their placement is related to a brittle tectonics of NE-SW direction shear zones. In metasediments, when preserved from deformational features imposed by mylonitic deformation, preserve up textures and mineralogy of contact metamorphism with development of mineral in albite-epidote and hornblende hornfels facies. The Massif Capão Bonito consists of red syenogranites, holo-leucocratic with biotite and rare hornblende, medium to coarse inequigranulars and isotropic lightly mylonitic and / or cataclastic in marginal regions. Commercially are called Vermelho Capão Bonito and for export as Ruby Red Granite. Rocks belonging to the calcium-alkaline high potassium to shoshonitic series or the series subalkaline potassic and metaluminous to peraluminous character. The magmatism is compatible with granite type A, tardi-orogenic to anorogenic of intraplate environment, from the crust material with lower melting emplacement associated with correlated transtensive structure to shear zones in an extensional environment at the end of collisional event of Orogênese Ribeira. Metamorphism occurred in the region in the greenschist facies, low to medium, generating quartzites, phyllites, schists, and calcium-silicate metabasics

Carlosbarbosaite, ideally (UO2)(2)Nb2O6(OH)(2)center dot 2H(2)O, a new hydrated uranyl niobate mineral with tunnels from Jaguaracu, Minas Gerais, Brazil: description and crystal structure

Carlosbarbosaite, ideally (UO2)(2)Nb2O6(OH)(2)center dot 2H(2)O, is a new mineral which occurs as a late cavity filling in albite in the Jaguaracu pegmatite, Jaguaracu municipality, Minas Gerais, Brazil. The name honours Carlos do Prado Barbosa (1917-2003). Carlosbarbosaite forms long flattened lath-like crystals with a very simple orthorhombic morphology. The crystals are elongated along [001] and flattened on (100); they are up to 120 mu m long and 2-5 mu m thick. The colour is cream to pale yellow, the streak yellowish white and the lustre vitreous. The mineral is transparent (as individual crystals) to translucent (massive). It is not fluorescent under either long-wave or short-wave ultraviolet radiation. Carlosbarbosaite is biaxial(+) with alpha = 1.760(5), beta = 1.775(5), gamma = 1.795(5), 2V(meas) = 70(1)degrees, 2V(calc) = 83 degrees. The orientation is X parallel to a, Y parallel to b, Z parallel to c. Pleochroism is weak, in yellowish green shades, which are most intense in the Z direction. Two samples were analysed. For sample I, the composition is: UO3 54.52, CaO 2.07, Ce2O3 0.33, Nd2O3 0.49, Nb2O5 14.11, Ta2O5 15.25, TiO2 2.20, SiO2 2.14, Fe2O3 1.08, Al2O3 0.73, H2O (calc.) 11.49, total 104.41 wt.%; the empirical formula is (square 0.68Ca0.28Nd0.02Ce0.02)(Sigma=1.00)[U-1.44 square O-0.56(2.88)(H2O)(1.12)](Nb0.80Ta0.52Si0.27Ti0.21Al0.11Fe0.10)(Sigma=2.01) O-4.72(OH)(3.20)(H2O)(2.08). For sample 2, the composition is: UO3 41.83, CaO 2.10, Ce2O3 0.31, Nd2O3 1.12, Nb2O5 14.64, Ta2O5 16.34, TiO2 0.95, SiO2 3.55, Fe2O3 0.89, Al2O3 0.71, H2O (calc.) 14.99, total 97.43 wt.%; the empirical formula is (square 0.67Ca0.27Nd0.05Ce0.01)(Sigma=1.00)[U-1.04 square O-0.96(2.08)(H2O)(1.92)] (Nb0.79Ta0.53Si0.42Ti0.08Al0.10Fe0.08)(Sigma=2.00)O-4.00(OH)(3.96)(H2O)(2.04). The ideal endmember formula is (UO2)(2)Nb2O6(OH)(2)center dot 2H(2)O. Calculated densities are 4.713 g cm(-3) (sample 1) and 4.172 g cm(-3) (sample 2). Infrared spectra show that both (OH) and H2O are present. The strongest eight X-ray powder-diffraction lines [listed as d in angstrom(I)(hkl)] are: 8.405(8)(110), 7.081(10)(200), 4.201(9)(220), 3.333(6)(202), 3.053(8)(022), 2.931(7)(420), 2.803(6)(222) and 2.589(5)(040,402). The crystal structure was solved using single-crystal X-ray diffraction (R = 0.037) which gave the following data: orthorhombic, Cmem, a = 14.150(6), b = 10.395(4), c = 7.529(3) angstrom, V = 1107(1) angstrom(3), Z = 4. The crystal structure contains a single U site with an appreciable deficiency in electron scattering, which is populated by U atoms and vacancies. The U site is surrounded by seven 0 atoms in a pentagonal bipyramidal arrangemet. The Nb site is coordinated by four 0 atoms and two OH groups in an octahedral arrangement. The half-occupied tunnel Ca site is coordinated by four 0 atoms and four H2O groups. Octahedrally coordinated Nb polyhedra share edges and comers to form Nb2O6(OH)(2) double chains, and edge-sharing pentagonal bipyramidal U polyhedra form UO5 chains. The Nb2O6(OH)(2) and UO5 chains share edges to form an open U-Nb-phi framework with tunnels along [001] that contain Ca(H2O)(4) clusters. Carlosbarbosaite is closely related to a family of synthetic U-Nb-O framework tunnel structures, it differs in that is has an (OH)-bearing framework and Ca(H2O)(4) tunnel occupant. The structure of carlosbarbosaite resembles that of holfertite.

Micro-structural and compositional variations of hydrothermal epidote-group minerals from a peralkaline granite, Corupá Pluton, Graciosa Province, South Brazil, and their petrological implications

Epidote-group minerals, together with albite, quartz, fluorite, Al-poor and Fe-rich phyllosilicates, zircon, and minor oxides and sulphides, are typical hydrothermal phases in peralkaline alkali-feldspar granites from the Corupá Pluton, Graciosa Province, South Brazil. The epidote-group minerals occur as single crystals and as aggregates filling in rock interstices and miarolitic cavities. They display complex recurrent zoning patterns with an internal zone of ferriallanite-(Ce), followed by allanite-(Ce), then epidote-ferriepidote, and an external zone with allanite-(Ce), with sharp limits, as shown in BSE and X-ray images. REE patterns show decreasing fractionation degrees of LREE over HREE from ferriallanite to epidote. The most external allanite is enriched in MREE. LA-ICP-MS data indicate that ferriallanite is enriched (>10-fold) in Ti, Sr and Ga, and depleted in Mg, Rb, Th and Zr relative to the host granite. Allanite has lower Ga and Mn and higher Zr, Nb and U contents as compared to ferriallanite, while epidote is enriched in Sr, U and depleted in Pb, Zr, Hf, Ti and Ga. The formation of these minerals is related to the variable concentrations of HFSE, Ca, Al, Fe and F in fluids remaining from magmatic crystallization, in an oxidizing environment, close to the HM buffer. L-MREE were in part released by the alteration of chevkinite, their main primary repository in the host rocks.

Fluorcalciomicrolite, (Ca,Na,□)2Ta2O6F, a new microlite-group mineral from Volta Grande pegmatite, Nazareno, Minas Gerais, Brazil

Fluorcalciomicrolite, (Ca,Na,□)2Ta2O6F, is a new microlite-group, pyrochlore supergroup mineral approved by the CNMNC (IMA 2012-036). It occurs as an accessory mineral in the Volta Grande pegmatite, Nazareno, Minas Gerais, Brazil. Associated minerals include: microcline, albite, quartz, muscovite, spodumene, "lepidolite", cassiterite, tantalite-(Mn), monazite-(Ce), fluorite, "apatite", beryl, "garnet", epidote, magnetite, gahnite, zircon, "tourmaline", bityite, hydrokenomicrolite, and other microlite-group minerals under study. Fluorcalciomicrolite occurs as euhedral, untwinned, octahedral crystals 0.1-1.5 mm in size, occasionally modified by rhombododecahedral faces. The crystals are colourless and translucent; the streak is white, and the lustre is adamantine to resinous. It does not fluoresce under ultraviolet light. Mohs' hardness is 4½- 5, tenacity is brittle. Cleavage is not observed; fracture is conchoidal. The calculated density is 6.160 g/cm3. The mineral is isotropic, ncalc. = 1.992. The Raman spectrum is dominated by bands of B-X octahedral bond stretching and X-B-X bending modes.The chemical composition (n = 6) is (by wavelength dispersive spectroscopy, H2O calculated to obtain charge balance, wt.%): Na2O 4.68, CaO 11.24, MnO 0.01, SrO 0.04, BaO 0.02, SnO2 0.63, UO2 0.02, Nb2O5 3.47, Ta2O5 76.02, F 2.80, H2O 0.48, O=F -1.18, total 98.23. The empirical formula, based on 2 cations at the B site, is (Ca1.07Na0.81□0.12)∑2.00(Ta1.84Nb0.14Sn0.02)∑2.00 [O5.93(OH)0.07]6.00[F0.79(OH)0.21]. The strongest eight X-ray powder-diffraction lines [d in Å(I)(hkl)] are: 5.997(59)(111), 3.138(83)(311), 3.005(100)(222), 2.602(29)(400), 2.004(23)(511), 1.841(23)(440), 1.589(25)(533), and 1.504(24)(444). The crystal structure refinement (R1 = 0.0132) gave the following data: cubic, Fd3m, a = 10.4191(6) Å, V = 1131.07(11) Å3, Z = 8.

Application of reactive fluid transport modeling to hydrothermal systems

A one-dimensional multi-component reactive fluid transport algorithm, 1DREACT (Steefel, 1993) was used to investigate different fluid-rock interaction systems. A major short coming of mass transport calculations which include mineral reactions is that solid solutions occurring in many minerals are not treated adequately. Since many thermodynamic models of solid solutions are highly non-linear, this can seriously impact on the stability and efficiency of the solution algorithms used. Phase petrology community saw itself faced with a similar predicament 10 years ago. To improve performance and reliability, phase equilibrium calculations have been using pseudo compounds. The same approach is used here in the first, using the complex plagioclase solid solution as an example. Thermodynamic properties of a varying number of intermediate plagioclase phases were calculated using ideal molecular, Al-avoidance, and non-ideal mixing models. These different mixing models can easily be incorporated into the simulations without modification of the transport code. Simulation results show that as few as nine intermediate compositions are sufficient to characterize the diffusional profile between albite and anorthite. Hence this approach is very efficient, and can be used with little effort. A subsequent chapter reports the results of reactive fluid transport modeling designed to constrain the hydrothermal alteration of Paleoproterozoic sediments of the Southern Lake Superior region. Field observations reveal that quartz-pyrophyllite (or kaolinite) bearing assemblages have been transformed into muscovite-pyrophyllite-diaspore bearing assemblages due to action of fluids migrating along permeable flow channels. Fluid-rock interaction modeling with an initial qtz-prl assemblage and a K-rich fluid simulates the formation of observed mineralogical transformation. The bulk composition of the system evolves from an SiO2-rich one to an Al2O3+K2O-rich one. Simulations show that the fluid flow was up-temperature (e.g. recharge) and that fluid was K-rich. Pseudo compound approach to include solid solutions in reactive transport models was tested in modeling hydrothermal alteration of Icelandic basalts. Solid solutions of chlorites, amphiboles and plagioclase were included as the secondary mineral phases. Saline and fresh water compositions of geothermal fluids were used to investigate the effect of salinity on alteration. Fluid-rock interaction simulations produce the observed mineral transformations. They show that roughly the same alteration minerals are formed due to reactions with both types of fluid which is in agreement with the field observations. A final application is directed towards the remediation of nitrate rich groundwaters. Removal of excess nitrate from groundwater by pyrite oxidation was modeled using the reactive fluid transport algorithm. Model results show that, when a pyrite-bearing, permeable zone is placed in the flow path, nitrate concentration in infiltrating water can be significantly lowered, in agreement with proposals from the literature. This is due to nitrogen reduction. Several simulations investigate the efficiency of systems with different mineral reactive surface areas, reactive barrier zone widths, and flow rates to identify the optimum setup.

Predictive modelling of mineral scaling, corrosion and the performance of solute geothermometers in a granitoid-hosted, enhanced geothermal system

Experience is lacking with mineral scaling and corrosion in enhanced geothermal systems (EGS) in which surface water is circulated through hydraulically stimulated crystalline rocks. As an aid in designing EGS projects we have conducted multicomponent reactive-transport simulations to predict the likely characteristics of scales and corrosion that may form when exploiting heat from granitoid reservoir rocks at ∼200 °C and 5 km depth. The specifications of an EGS project at Basel, Switzerland, are used to constrain the model. The main water–rock reactions in the reservoir during hydraulic stimulation and the subsequent doublet operation were identified in a separate paper (Alt-Epping et al., 2013b). Here we use the computed composition of the reservoir fluid to (1) predict mineral scaling in the injection and production wells, (2) evaluate methods of chemical geothermometry and (3) identify geochemical indicators of incipient corrosion. The envisaged heat extraction scheme ensures that even if the reservoir fluid is in equilibrium with quartz, cooling of the fluid will not induce saturation with respect to amorphous silica, thus eliminating the risk of silica scaling. However, the ascending fluid attains saturation with respect to crystalline aluminosilicates such as albite, microcline and chlorite, and possibly with respect to amorphous aluminosilicates. If no silica-bearing minerals precipitate upon ascent, reservoir temperatures can be predicted by classical formulations of silica geothermometry. In contrast, Na/K concentration ratios in the production fluid reflect steady-state conditions in the reservoir rather than albite–microcline equilibrium. Thus, even though igneous orthoclase is abundant in the reservoir and albite precipitates as a secondary phase, Na/K geothermometers fail to yield accurate temperatures. Anhydrite, which is present in fractures in the Basel reservoir, is predicted to dissolve during operation. This may lead to precipitation of pyrite and, at high exposure of anhydrite to the circulating fluid, of hematite scaling in the geothermal installation. In general, incipient corrosion of the casing can be detected at the production wellhead through an increase in H2(aq) and the enhanced precipitation of Fe-bearing aluminosilicates. The appearance of magnetite in scales indicates high corrosion rates.