The granite hosted gold deposit of Moulin de Chéni (Saint-Yrieix district,Massif Central,France): petrographic,structural, fluid inclusion and oxygen isotope constraints

The Moulin de Chéni orogenic gold deposit is the only granite-hosted deposit of the Saint-Yrieix district, French Massif Central. It occurs in 338±1.5 Ma-old peraluminous leucogranites and is characterized by intense microfracturing and bleaching of the granite in relation to pervasive sulfide crystallization. Formation of quartz veins and gold deposition occurred in two successive stages: an early mesozonal stage of quartz-sulfide (Fe-As-S) deposition, usually devoid of gold and a late epizonal stage of base metal and gold deposition. Both stages postdate peak metamorphism and granite intrusion. The genesis of the deposit is the result of four successive fluid events: (1) Percolation of aqueous-carbonic metamorphic fluids under an assumed lithostatic regime of 400–450 °C, at a maximum depth of 13 km; (2) Formation of the main quartz lodes with coeval K-alteration and introduction of As and S from aqueous-carbonic fluids percolating along regional faults. Arsenopyrite and pyrite deposition was linked to the alteration of Fe-silicates into K-feldspar and phengite at near-constant iron content in the bulk granite. Temperature was similar to that of the preceding stage, but pressure decreased to 100–50 MPa, suggesting rapid uplift of the basement up to 7.5 km depth; (3) The resulting extensional tectonic leads to the deposition of gold, boulangerite, galena and sphalerite in brecciated arsenopyrite and pyrite from aqueous fluids during a mixing process. Temperature and salinity decrease from 280 to 140 °C and 8.1 wt% eq. NaCl to 1.6 wt% eq. NaCl, respectively; (4) Sealing of the late fault system by barren comb quartz which precipitated from dilute meteoric aqueous fluids (1.6 wt% eq. NaCl to 0.9 wt% eq. NaCl) under hydrostatic conditions at 200–150 °C.Editorial handling: B. Lehmann     

Structural changes and valence states in the MgCr<Subscript>2</Subscript>O<Subscript>4</Subscript>–FeCr<Subscript>2</Subscript>O<Subscript>4</Subscript> solid solution series

The influence on the structure of Fe²⁺ Mg substitution was studied in synthetic single crystals belonging to the MgCr₂O₄–FeCr₂O₄ series produced by flux growth at 900–1200 °C in controlled atmosphere. Samples were analyzed by single-crystal X-ray diffraction, electron microprobe analyses, optical absorption-, infrared- and Mössbauer spectroscopy. The Mössbauer data show that iron occurs almost exclusively as ^IVFe²⁺. Only minor Fe³⁺ (<0.005 apfu) was observed in samples with very low total Fe. Optical absorption spectra show that chromium with few exceptions is present as a trivalent cation at the octahedral site. Additional absorption bands attributable to Cr²⁺ and Cr³⁺ at the tetrahedral site are evident in spectra of end-member magnesiochromite and solid-solution crystals with low ferrous contents. Structural parameters a₀, u and T–O increase with chromite content, while the M–O bond distance remains nearly constant, with an average value equal to 1.995(1) Å corresponding to the Cr³⁺ octahedral bond distance. The ideal trend between cell parameter, T–O bond length and Fe²⁺ content (apfu) is described by the following linear relations: a₀=8.3325(5) + 0.0443(8)Fe²⁺ (Å) and T–O=1.9645(6) + 0.033(1)Fe²⁺ (Å) Consequently, Fe²⁺ and Mg tetrahedral bond lengths are equal to 1.998(1) Å and 1.965(1) Å, respectively.     

Structure modelling and cation partitioning of spinel solid solutions at high <Emphasis Type="Italic">T</Emphasis>,<Emphasis Type="Italic">P</Emphasis> conditions

This paper presents evaluation of cation distributions from diffraction data collected at high T, P, and is an extension of the spinel structure modelling procedure by Lavina et al. (2002). Optimised cation-to-oxygen distances are modified for thermal expansion and compressibility at T and P of interest following Hazen and Prewitt (1977) and Hazen and Yang (1999). The procedure is applied to literature data concerning hercynite, spinel s.s., Zn aluminate, Zn ferrite, magnetite and the (Fe₃O₄)_{1– x} (MgAl₂O₄) _x join. Calculated cation distribution is strongly affected by standard deviations in cell parameters and oxygen coordinates. The underestimated values often reported in the literature for powder profile refinements may strongly affect the cation distribution; however, if standard deviations are increased to physically realistic values, consistent results are obtained. For P up to 10 GPa, reasonable evaluations of cation distribution are obtained for spinel s.s., Zn aluminate and magnetite, whereas for Zn ferrite they are limited to 1.8 GPa. For P beyond 10 GPa, compressibility cannot be assumed to be linear; the relationship between cell parameter and pressure is well-defined, but the inaccuracy of oxygen coordinate prevents simple modelling of bond distances with pressure.     

Hydrogeological mapping as a basis for establishing site-specific groundwater protection zones in Denmark

The water supply in Denmark is based on high-quality groundwater, thus obviating the need for complex and expensive purification. Contamination from urban development and agricultural sources, however, increasingly threatens the groundwater resource. In 1995 the Danish Government thus launched a 10-point plan to improve groundwater protection. In 1998 this was followed by a decision to instigate spatially dense hydrogeological mapping of the groundwater resource within the 37% of Denmark designated as particularly valuable water-abstraction areas. The maps will be used to establish site-specific groundwater protection zones and associated regulation of land use to prevent groundwater contamination. Traditional mapping based solely on borehole data is too inaccurate for this purpose. The work will take 10 years and cost an estimated DKK 920 million, equivalent to 120 million euro (€). To fund this, consumers will pay a € 0.02 surcharge per m³ of drinking water during the 10-year period. This review of the Danish strategy to protect the groundwater resource demonstrates why dense mapping with newly developed geophysical measurement methods in large contiguous areas accords geophysics a highly central role in the forthcoming hydrogeological mapping. It is illustrated by examples of spatially dense, large-scale geophysical mapping carried out in the Aarhus area.

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Resumen El abastecimiento de agua en Dinamarca está basado en agua subterránea de alta calidad, evitando de esta manera la necesidad de una purificación compleja y cara. Sin embargo, la contaminación a través del desarrollo urbano y de fuentes agrícolas, ha incrementado la amenaza para el recurso de agua subterránea. Entonces en 1995 el gobierno lanzó un plan de 10 puntos para mejorar la protección del agua subterránea. Este fue seguido en 1998 por la decisión para promover una cartografía hidrogeológica espacialmente detallada, para el recurso agua subterránea dentro del 37% de las áreas de extracción consideradas por Dinamarca con una importancia especial. Los mapas serán usados para establecer zonas específicas de protección para puntos de agua subterránea y una regulación asociada al uso del territorio, para prevenir la contaminación del agua subterránea. La cartografía tradicional basada exclusivamente en datos de la perforación es muy inexacta para este propósito. Este trabajo tomará 10 años y costará aproximadamente DKK 920 millones, equivalentes a 120 millones de Euros (€). Para financiar esto los consumidores pagarán un sobreprecio de € 0.02 por m³ de agua potable durante un periodo de 10 años. Este análisis de la estrategia Danesa para proteger el recurso agua subterránea, demuestra porque la cartografía detallada, hecha con nuevos avances en métodos de medición geofísica, aplicados a grandes áreas aledañas, otorgan a la geofísica un papel altamente importante en el futuro de la cartografía hidrogeológica. Esto está ilustrado con ejemplos de cartografía geofísica a gran escala y espacialmente detallada, llevados a cabo en el área de Aarhus.

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Résumé Lalimentation en eau au Danemark suppose une haute qualité des eaux souterraines, en éliminant ainsi le coûteux processus dépuration. Néanmoins, la qualité des sources souterraines est menacée par la pollution provoquée par le développement urbain et agricole. En 1995 le gouvernement danois a lancé un plan en 10 points pour améliorer la protection des eaux souterraines. En 1999 ce plan a été suivi par la décision de promouvoir une cartographie hydrogéologique à grande densité sur 37% du territoire du Danemark où se trouvent des zones de captages importantes. Les cartes seront utilisées pour établir les zones de protection des eaux souterraines, en tenant compte des conditions locales du site ainsi que des règlements conjoints dutilisation des territoires, afin de prévenir la pollution des eaux souterraines. La cartographie traditionnelle, basée seulement sur les données des forages, est trop imprécise pour ce but. Les travaux vont durer 10 ans avec un coût estimé à 120 millions deuros (€). Pour ces travaux les consommateurs vont payer une surcharge de € 0.02 par m³ deau potable, ceci pendant 10 ans. Cette révision de la stratégie du Danemark concernant la protection des ressources en eaux souterraines a démontré les raisons pour lesquelles on a accordé un rôle central aux nouvelles méthodes géophysiques dans la future cartographie hydrogéologique de vaste régions. On présente un exemple de cartographie géophysique réalisée dans la région dAarhus.

     

Pattern classification using tabu search to identify the spatial distribution of groundwater pumping

Pattern classification and Tabu Search are integrated to optimize the zonation and associated average groundwater pumping rates. A simulated problem analogous to the Choushui Creek Alluvial in Janghauh county of Taiwan is used to examine the proposed method. Three problems are tested including (1) optimizing zonation patterns with known pumping rates and number of zones, (2) optimizing pumping rates and zonation patterns with a predetermined number of zones, and (3) optimizing all pumping rates, number of zones, and zonation. The results indicate that the proposed method successfully identifies spatial patterns of groundwater pumping for all three cases. However, some initial zonations result only in local optimums. Thus, using more than one initial zonation to increase search diversification is recommended. Application to different problems such as the spatial distribution of hydraulic conductivity values and area weighting of rainfall stations, is encouraged.

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Resumen El patrón de clasificación y la búsqueda tabú están integrados para optimizar la zonificación y las tasas promedio de bombeo de aguas subterráneas asociadas. Se ha utilizado un área diseñada análoga al arroyo aluvial Choushui en la provincia Janghauh en Taiwan para examinar el método propuesto. Se han probado tres problemas que incluyen (1) la zonificación únicamente con las tasas de bombeo y número de zonas dadas, (2) tasa de bombeo y zonificación con un número predeterminado de zonas, y (3) todas las tasa de bombeo, número de zonas y zonificaciones. Los resultados indican que el método propuesto identifica exitosamente los patrones espaciales de bombeo de las aguas subterráneas en los tres casos. Sin embargo, Algunas zonificaciones iniciales solamente resultan en óptimos locales. Por esta razón se recomienda utilizar más de una zonificación inicial para incrementar la diversificación de la búsqueda. Se sugiere la aplicación a problemas diferentes tales como la distribución espacial de conductividades hidraúlicas y la ponderación de áreas de estaciones de monitoreo de precipitación.

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Résumé La classification des patrons et la recherche Tabu sont intégrés pour optimiser la zonation et la moyenne associée du taux de pompage de leau souterraine. Une région analogue à lalluvion du ruisseau Choushui de la région Janghauh en Taiwan a été recrée afin dexaminer la méthode proposée. Trois problèmes sont évalués, incluant loptimisation de (1) la zonation avec seulement un taux de pompage et un nombre de zones donnés, (2) le taux de pompage et la zonation avec un nombre prédéterminé de zones, et (3) tous les taux de pompage, nombre de zones et la zonation. Les résultats indiquent que la méthode proposée identifie avec succès les patrons de pompage de leau souterraine dans les trois cas. Toutefois, certaines zonations initiales résultent seulement en optimums locaux. Par conséquent, lutilisation de plus dune zonation initiale afin daugmenter la diversification de la recherche est recommandée. Lutilisation de la méthode est suggérée pour la résolution de différents problèmes tels que la distribution spatiale de la conductivité hydraulique et la pondération des stations de mesure de précipitations.

     

Hydrodynamic characteristics of the western Doñana Region (area of El Abalario), Huelva,Spain

The Doñana region, in southwestern Spain, comprises a large and important nature reserve, the wetlands of which are affected by human activity. Planting of an extensive eucalyptus forest in the 1950s and, more recently, the use of aquifers for irrigation and water supply for some coastal tourist resorts, have altered the natural groundwater-flow system. The area of the study is the western sector of the region, called El Abalario, which is a gentle topographic elevation between the Atlantic coast and La Rocina Creek (Arroyo de la Rocina). Underneath a variable layer of eolian sands with high dunes near the coast, thick Plio-Quaternary detritic strata, mostly fine silica sands, overlie marls. Near the base there is a variable, deltaic-origin layer of coarse sands and gravels. The dome-shaped water table, inside the sands, is close to the surface everywhere except beneath the dune belt, and small, temporary, shallow lagoons are numerous. The coarse sand and gravel layer conditions groundwater flow and behaves as a semiconfined layer between sands. A cross section through the area was simulated with a model to check the validity of the conceptual groundwater-flow pattern and its sensitivity to the hydraulic parameters. The model was calibrated using parameter values obtained by pumping tests and multilevel piezometric data, and checked against the estimated groundwater discharge into La Rocina Creek. Groundwater flows peripherally to the sea coast, to La Rocina Creek, or directly east and southeastward into the Doñana marshlands, in the Guadalquivir River delta. The average net aquifer recharge rate was calculated to be between 100 and 200 mm year^–1 for the area covered by brush, but is remarkably lower in the areas of eucalyptus trees. The transient-state model shows that recharge varies spatially and is not clearly proportional to annual precipitation. Phreatic evapotranspiration plays an important role in decreasing the net value of aquifer recharge to approximately 0.4–0.6 of that calculated with a soil-balance model. The cross section model was used to study the effect of groundwater abstraction on water-table depth by subtracting the contribution of vertical flow, calculated by a well-hydraulics formula, to the semiconfined deep aquifer. The result was a decrease in phreatic evapotranspiration, flow into La Rocina Creek, and lagoon-inundation frequency. Replacement of the eucalyptus forest with native vegetation may raise water-table levels and even reactivate old tributaries to La Rocina Creek.

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Resumen La región de Doñana, situada en el sudoeste de España, incluye una gran e importante reserva natural, cuyos humedales están siendo afectados por la actividad humana. La extensa plantación de eucaliptus en la década de 1950 y el uso más reciente de los acuíferos para riego y para abastecimiento de centros turísticos costeros han modificado el sistema de flujo del agua subterránea en esta zona. Este estudio se ha realizado en el sector occidental, llamado El Abalario. Se trata de una elevación suave situada entre el océano Atlántico y el arroyo de La Rocina. Debajo de un manto variable de arenas eólicas, que forma un alto cordón dunar costero, se encuentran sedimentos detríticos plio-cuaternarios formados por arenas silíceas finas, que hacia la base incluyen una capa de arenas gruesas y gravas de origen deltrico, los que a su vez yacen sobre margas. El flujo de agua subterránea está relacionado con niveles de gravas y gravillas semiconfinadas por las arenas fluvio-marinas que contienen el nivel freático. El nivel freático es somero excepto debajo del cordón dunar. Son frecuentes pequeñas lagunas temporales. Se ha simulado el flujo de agua subterránea en una sección para comprobar el modelo de flujo conceptual y la sensibilidad a variaciones de los parámetros. El modelo fue calibrado usando los valores de los parámetros hidráulicos obtenidos en ensayos de bombeo y datos piezométricos medidos a diferentes profundidades, y la descarga estimada al arroyo de La Rocina. La recarga de agua subterránea drena lateralmente, por un lado hacia la costa y por otro lado a través del arroyo de La Rocina, o directamente hacia las Marismas de Doñana situadas en el delta del río Guadalquivir. Con una lluvia media anual entre 550 y 600 mm, la recarga neta media estacionaria anual del acuífero, considerando periodos de tiempo largos, se estima entre 100 y 200 mm en las zonas de vegetación autóctona, y es notablemente menor en las zonas de plantación de eucaliptos. El modelo transitorio indica que la recarga varia espacialmente y no es claramente proporcional a la precipitación para periodos de un año. La evapotranspiración freática varia espacialmente y juega un papel importante; disminuye el valor neto de la recarga al acuífero para dejarlo en 0,4 a 0,6 de lo que se calcula mediante un balance de agua en el suelo. La sección modelada sirve para estudiar el efecto de la extracción de agua subterránea sobre la profundidad del nivel freático mediante la substracción del flujo vertical, que se calcula mediante una fórmula de hidráulica de pozos para el acuífero semiconfinado profundo. El resultado es una disminución de la evapotranspiración freática, del flujo al arroyo de la Rocina y de la frecuencia de inundación de las lagunas. La substitución del bosque de eucaliptus por vegetación nativa puede elevar los niveles freáticos e incluso reactivar antiguos "caños" tributarios al arroyo de La Rocina.

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Résumé La région de Doñana, située dans le sud ouest de l'Espagne, comprend une importante réserve naturelle avec des zones humides, affectée par l'activité humaine. L'exploitation de vastes plantations d'eucalyptus pendant les années 50 et l'usage plus récent des nappes souterraines pour l'irrigation et l'alimentation en eau des centres touristiques côtiers ont modifié le système de flux d'eau souterraine dans cette zone. La présente étude a été réalisée dans le secteur occidental, appelé El Abalario. Ce secteur consiste en une légère élévation située entre l'Océan Atlantique et la ravine de La Rocina. Une couverture variable de sables éoliens, formant une haute crête dunaire côtière, recouvre des sédiments detritiques plio-quaternaires, déposés eux même sur des sables siliceux lesquels reposent à leur tour sur des marnes. Près de la base se trouvent des sables grossiers et des graviers d'origine deltaïque, dont l'épaisseur varie spatialement. Le flux d'eau souterraine est conditionné par l'aquifère semi confinés des graviers et des sables grossiers. Le niveau phréatique de l'aquifère libre des sables fluvio-marins est peu profond, excepté sous les dunes. On y trouve souvent des petites lagunes temporaires peu profondes. Le flux de l'eau souterraine a été simulé dans une section verticale pour vérifier le modèle hydrogéologique conceptuel et la sensibilité aux variations des paramètres. Le modèle a été calé en utilisant d'une part les valeurs des paramètres hydrauliques obtenus par des essais de pompage et d'après les données piezométriques mesurées à différentes profondeurs, et d'autre part l'apport estimé de la ravine de La Rocina. L'écoulement d'eau souterraine s'effectue par drainage latérale dans trois directions, d'une part vers la côte, d'autre part à travers la ravine de La Rocina et finalement directement vers les Marais de Doñana situés à l'est et sud-est dans le delta du fleuve Guadalquivir. Avec une pluviométrie moyenne comprise entre 550 et 600 mm, la recharge nette moyenne annuelle des nappes, pour des périodes de temps assez longues, est estimée entre 100 et 200 mm dans les aires de végétation autochtone, et elle est nettement inférieure dans les aires plantées d´eucalyptus. Le modèle transitoire montre que la recharge varie dans l'espace et qu'elle n'est pas clairement proportionnelle aux précipitations annuelles. L'évapotranspiration phréatique joue un rôle important et diminue la valeur nette de la recharge des nappes de 0,4 à 0,6 de la valeur calculée avec un modèle de bilan d'eau dans le sol. La section modélisée est utilisée pour étudier l'effet de l'extraction d'eau souterraine sur la profondeur du niveau phréatique en soustrayant le flux vertical, calculé grâce à une formule d'hydraulique des puits, de la nappe profonde semi-confinée. Le résultat de cette extraction est une diminution de l'évapotranspiration phréatique, du flux au niveau de la ravine de La Rocina et de la fréquence d'inondation des lagunes. La substitution de forêts d'eucalyptus par de la végétation autochtone peut permettre la remonté des niveaux phréatiques et même réactiver d'anciens ravins affluents à La Rocina.

     

Determining the equivalent permeability tensor for fractured rock masses using a stochastic REV approach: Method and application to the field data from Sellafield,UK

A numerical procedure to determine the equivalent permeability tensor of a fractured rock is presented, using a stochastic REV (Representative Elementary Volume) concept that uses multiple realizations of stochastic DFN (Discrete Fracture Network) models. Ten square DFN models are generated using the Monte Carlo simulations of the fracture system based on the data obtained from a site characterization program at Sellafield, Cumbria, UK. Smaller models with varying sizes of from 0.25 m×0.25 m to 10 m×10 m are extracted from the generated DFN models and are used as two-dimensional geometrical models for calculation of equivalent permeability tensor. The DFN models are also rotated in 30º intervals to evaluate the tensor characteristics of calculated directional permeability. Results show that the variance of the calculated permeability values decreases significantly as the side lengths of the DFN models increase, which justifies the existence of a REV. The REV side length found in this analysis is about 5 m and 8 m with 20% and 10% acceptable variations, respectively. The calculated directional permeability values at the REV size have tensor characteristic that is confirmed by a close approximation of an ellipse in a polar plot of the reciprocal of square roots of the directional permeability.

Types,geological features and geodynamic significances of gold-copper deposits in the Kanggurtag metallogenic belt,eastern Tianshan,NW China

Occupying the middle of the central Asia Paleozoic accretionary and collisional orogenic belt, the eastern Tianshan area has a great economic potential due to Au-Cu mineralization during syn- and post- orogenic events. In the Kanggurtag Au-Cu metallogenic belt, three major types of gold deposits have been recognized: ductile-shear-zone-hosted gold deposits, magmatic hydrothermal gold deposits, and epithermal gold deposits. Four kinds of copper deposits have also been identified recently: the porphyry-type, the skarn-type, the magmatic type, and volcanic/sedimentary-type. Tectonically, the development of these late Paleozoic gold and copper deposits was closely associated with the subduction and collision of the ancient Tianshan ocean that intervened between the Tarim craton and the Siberian block. In the early to mid-Carboniferous, N-dipping subduction beneath the Dananhu arc generated magmatic intrusions, leading to formation of the porphyry Cu deposits. The magmatic front migrated southward to form the Yamansu arc upon the Kanggurtag accretionary wedge. In the latest Carboniferous to early Permian, during the closure of the ancient Tianshan ocean, large mafic-ultramafic complexes were emplaced, resulting in several magmatic copper-nickel deposits. Gold deposits of the shear-zone-type are controlled by the Kanggurtag ductile shear zone, which is related to collisional orogenesis. The epithermal gold deposits are associated with extensional tectonics and post-tectonic volcanic activity. The tectonic settings, geological features, and temporal and spatial distributions of these different types of gold and copper deposits reflect, to a great extent, the accretionary and collisional tectonics that occurred between the northern margin of the Tarim block and the southern margin of the Siberian block.