The degree of oxidation of iron in synthetic iron-magnesian biotites

Summary Chemical analytical and pyrolytical methods have been used to study the Fe⁺²/Fe⁺³ ratios and dehydroxylation reactions in synthetic biotites. It has been found for the biotites with Fe/(Fe + Mg) of 20 to 70 mole % that the oxidation degree decreases from 26 to 16% with increasing iron. Based on the measured amounts of water and hydrogen released during pyrolysis it is inferred that the deprotonization is a dominant reaction at low temperatures (T 600°C), accompanied by dehydration as the temperature increases. Depending on the composition, a complete dehydroxylation takes place at T 900 °C, and the measured amount of water corresponds to the iron oxidation degree in the starting samples. The results of this study have important implications with respect to determination of the formation conditions of biotite-bearing rocks, and also for improvement of the techniques for determination of different valence of iron and water.

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Le degré d'oxidation du fer en biotites synthétiques contenants le fer et le magnésium

Résumé Des méthodes chimiques et pyrolitiques ont été utilisées pour l'étude des rapports Fe⁺²/Fe⁺³ et de la réaction de la déhydroxilation en biotites synthétiques. On a trouvé pour les biotites avec Fe/(Fe + Mg) de 20-70 mole % que le degré d'oxidation décroît à partir de 26 jusqu'à 16% pendent que le contenu du fer s'accroît. Sur la base de la quantité d'eau et hydrogène liberée pendant la pyrolyse, on infère que la déprotonisation est une réaction dominante à températures basses (T = 600°C), mais quand la température s'accroît, la déprotonisation est accopagnée de la déhydratation. Dépendant de la composition il y a une déhydroxilation complète à T = 900°C, et la quantité de l'eau mesurée correspond au degré d'oxidation du fer dans les specimens initials. Les résultats de cette étude infuencent la détermination des conditions de formation des roches contenantes biotite et aussi l'amélioration des techniques de la détermination du fer de valences différentes et de l'eau.

     

Crystal structure refinement of hendricksite,A Zn- and Mn-rich trioctahedral potassium mica: A contribution to the crystal chemistry of zinc-bearing minerals

Summary The crystal structure of hendricksite, a trioctahedral mica of biotite type, characterized by high Zn²⁺ and Mn²⁺ contents has been refined by least square methods. The structural formula is: (K_0.89Na_0.10Ba_0.04)(Mg_1.57Zn_0.54Mn _0.40 ²⁺ Fe _0.25 ²⁺ Al_0.07Ti_0.07Cr_0.01)(Si_2.92Al_1.08)O₁₀ (OH)₂. The space group isC2/m and the cell parameters are:a=5.340(2) Å,b=9.524(2) Å,c=10.235(3) Å, =100.07(2)^o, the cell volume isV=497.98 ų. The final unweightedR=0.072. Average cation-anion distances in polyhedra are: T–O=1.659 Å, M(1)–O=2.093 Å, M(2)–O=2.088 Å, A–O_long=3.316 Å and A–O_short=3.004 Å; A is the alkaline cation. The rotation angle of tetrahedra is =6.7°. The analysis of electron densities, of the dimensions and distorsions of polyhedra shows that Zn²⁺ is exclusively in octahedral sites; there is no order between six-fold coordinated cations. A comparison between the structural features of hendricksite and those of the two main end-members of biotites, phlogopite and annite, is presented.The effect of the strong covalence of Zn–O bonds is particularly visible on the dimensions and orientations of the thermal ellipsoids of octahedral sites M(1) and M(2) which contain zinc. In all the published structures of trioctahedral micas, the ellipsoids of cationic sites are uniaxial positive, elongated parallel toc ^*. In hendricksite, this is observed only for the two zinc-free sites (T and A; in the octahedra M(1) and M(2), which contain zinc, the ellipsoids are approximately uniaxial negative, flattened parallel toa, which is a unique situation.Zinc which habitually favours the tetrahedral coordinations with oxygen, enters the octahedra only, i.e. the chemically anisotropic sites, in hendricksite. The strong polarizability of Zn²⁺ is proposed to explain this behaviour.An examination of the behaviour of Zn²⁺ in other compounds shows that this situation is general, zinc favours chemically anisotropic sites and specially those adjacent to OH or H₂O.

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Affinement de la structure cristalline de la hendricksite, mica trioctaédrique potassique riche en Zn et Mn; une contribution à la connaissance cristallochimique des minéraux zincifères

Résumé On a affiné par moindres carrés la structure de la hendricksite, mica trioctaédrique de type biotite, caractérisé par une teneur élevée en Zn²⁺ et Mn²⁺. La formule structurale de ce mica est: (K_0m89Na_0,10Ba_0,04)(Mg_1,57Zn_0,54Mn _0,40 ²⁺ Fe _0,25 ²⁺ Al_0,07Ti_0,07Cr_0,01)(Si_2,92Al_1,08)O₁₀(OH)₂. Le groupe spatial estC2/m et les paramètres de la maille:a=5,340(2) Å,b=9,254(2) Å,c=10,235(3) Å, =100,07(2)°; le volume de la maille estV=497,98 ų. Le résidu final non-pondéré estR=0,072. Les distances cation-anion moyennes dans les polyèdres sont les suivantes: T–O=1,659 Å, M(1)–O=2,093 Å, M(2)–O=2,088 Å, A–O_long=3,316 Å et A–O_court=3,004 Å où A désigne le cation alcalin. L'angle de rotation tétraédrique, =6,7°, est très semblable à celui de la phlogopite. L'analyse des densités électroniques, des dimensions et distorsions des polyèdres montre que Zn²⁺ est exclusivement en coordinance octaédrique et qu'il n'y a pas d'ordre entre les cations hexacoordonnés. On présente une comparaison des caractères structuraux de la hendricksite avec ceux des deux principaux pôles des biotites, la phlogopite et l'annite.L'effet de la forte covalence de la liaison Zn–O est particulièrement visible sur les dimensions et orientations des ellipsoides d'agitation thermique des deux sites octaédriques, sites zincifères. Dans toutes les structures de micas trioctaédriques publiées, les ellipsoides des sites cationiques sont uniaxes positifs, allongés parallèlement àc ^*, ce qui s' observe effectivement dans les deux sites non-zincifères (T et A) de la hendricksite, par contre, dans les octaèdres M(1) et M(2), qui contiennent le zinc, les ellipsoides sont approximativement uniaxes négatifs, applatis parallèlement àa, ce qui est une situation unique.Le zinc, qui se fixe généralement en sites tétraédriques dans les structures de type oxyde, occupe les sites octaédriques, c'est-à-dire les sites chimiquement anisotropes dans la hendricksite. La forte polarisabilité de Zn²⁺ est proposée pour expliquer ce comportement.Un examen du comportement de Zn²⁺ dans d'autres phases montre que cette situation est tout à fait générale, le zinc privilégiant les sites chimiquement anisotropes et en particulier ceux adjacents à OH où H₂O.

     

Géochimie de l'uranium dans les minéraux phylliteux et les roches du massif granitique de Mortagne-sur-Sèvre, (Vendée) France

Résumé L'étude géochimique traitée ici concerne le massif granitique de Mortagne-sur-Sèvre (Vendée), dont la bordure Nord est jalonnée par d'importants gisements d'uranium en cours d'exploitation. L'échantillonnage de surface dont on dispose (70 prélèvements) provient d'une bande transversale (35 km de long) à la structure générale du massif. Le lien éventuel des teneurs d'uranium avec la zonalité du massif est recherché dans les roches de surface. Les teneurs montrent des variations dépendant de facteurs d'ordre pétrographique et tectonique entre les formations encaissantes et les granites à deux micas dont le caractère plus uranifère est dû à la présence d'inclusions microscopiques d'uraninite fréquentes dans les micas. Les teneurs obtenues sur les micas séparés mettent en évidence le rôle concentrateur de la biotite et de la chlorite pour l'uranium alors que la muscovite ne le retient guère. De ce fait, la conversion biotite chlorite ou biotite muscovite libère l'uranium des structures minérales. Ces transformations s'accompagnent d'une expulsion importante de fer à l'état ferrique et d'uranium en quantité variable. L'évolution décrite, qui fournit un mécanisme de préconcentration géochimique de l'uranium, se retrouve encore amplifiée à l'échelle minière: les granites et syénites de l'Ecarpière ont subi une muscovitisation parallèle, suivie d'une silicification dans les zones les plus tectonisées, qui constitue pour l'uranium un phénomène mobilisateur très important dans la genèse des gisements.

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This geochemical study concerns the granitic massif of Mortagne-sur-Sèvre (Vendée) whose northern border contains several uranium deposits under exploitation. About 70 samples taken on the surface of a transversal band (35 km of length), cutting across the general structure of the massif, were analysed for Uranium. These determinations show that the variations of Uranium contents are of petrographical and of tectonical nature between the host rock and the two-mica granite whose relative high Uranium content is due to microscopic inclusions of uraninite in the micas. The determination of Uranium in the separated micas shows clearly the enriching character of biotites and chlorites whereas the muscovites are poor in Uranium. It is seen that the conversion of biotite chlorite or biotite muscovite leads to the liberation of Uranium from the mineral structure. These transformations are accompanied by the expulsion of important quantities of ferric iron and of variable amounts of Uranium. The described evolution which furnishes a mechanism of geochemical enrichment for Uranium is also found to be amplified in the mining field: the granites and the syenites of Ecarpiere have suffered a parallel muscovitization and silification which constitutes for Uranium an enriching phenomenon during the formation of deposits.

     

The petrological and geological significance of theb 0 values of potassic white micas in low-grade metamorphic rocks. An application to the Eastern Alps

Summary In the Eastern Alps theb ₀ values of potassic white micas of Hercynian low-grade schists differ sharply from those of Alpine isograde and isochemical rocks. These differences, which indicate variations in the phengite content present as solid solution in the white micas, are to be referred to differences in pressure. In this way it is possible to recognize, in the low-grade metamorphic rocks of different tectonic units of the Eastern Alps, the lowpressure character of the Hercynian metamorphism, and the higher-pressure character of the Alpidic thermic event; this recognition is not possible using traditional methods, owing to the lack of characteristic minerals in the lowgrade metamorphic rocks. The results of the present report allow us to state that generally, when studying low-grade metamorphic complexes, theb ₀ measurements can supply valuable data which are not obtainable in any other way at the present time. These data are useful both for estimating recrystallization pressure and for recognizing the age of metamorphism.

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La signification pétrologique et géologique des valeurs b₀ des micas blancs potassiques dans les roches de faible metamorphisme

Résumé Dans les Alpes orientales les valeursb ₀ des micas blancs potassiques des schistes épimétamorphiques d'age hercynien diffèrent nettement de celles de roches isogrades et isochimiques d'age alpin. Ges différences, qui indiquent des variations de la quantité de phengite présente en solution solide dans les micas blancs, sont référables à différences de pression. Par cette méthode on a reconnu, dans les schistes épimétamorphiques appartenant à de différentes unités tectoniques des Alpes orientales, le caractère alpinotype du métamorphisme morphisme hercynien, et d'autre part le caractère alpinotype du métamorphisme alpin; cette distinction est impossible à faire à faire à l'aide des méthodes traditionelles, à cause de l'absence de minéraux caractéristiques dans les schistes épimétamorphiques. Les résultats de cette étude ont permis d'établir que, au cours de l'analyse des complexes épimétamorphiques, les mesures deb ₀ peuvent fournir des données précieuses qu'à présent il est impossible d'obtenir autrement. Ces recnées sont utiles soit pour évaluer la pression de recrystallisation, soit pour reconnaître l'age du métamorphisme.

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With 2 Figures     

Episyénitisation dans le Gisement d'Uranium du Bernardan (Marche): Comparaison avec des Gisements Similaires du Nord-Ouest du Massif Central Français

Résumé Le gisement d'uranium du Bernardan exploité dans le granite à deux micas de la Marche Occidentale appartient au groupe des gisements «d'imprégnation». La minéralisation uranifère (pechblende, coffinite, «produits noirs», autunite, ...) est disseminée dans une roche vacuolaire appelée «épisyénite». Cette dernière résulte d'une altération hydrothermale du granite par des solutions chaudes (370–260°C; 2–5,7% poids équiv. NaCl). Le quartz est dissout; les feldspaths (principalement les plagioclases) et les biotites sont partiellement transformés en phengites. Les muscovites et orthoses granitiques se réequilibrent avec perte de sodium. Cette altération est guidée par un réseau de fractures à différentes échelles. Une altération comparable a été observée dans d'autres gisements du Nord Ouest du Massif Central français, comme Margnac et Fanay dans le massif de St Sylvestre et Hyverneresse dans celui du Millevaches. Les transformations minéralogiques, à l'exception de la quantité de phengites secondaires, les changements chimiques (lessivage de silice et métasomatisme potassique), les conditions P-T et le contrôle tectonique sont les mêmes dans tous ces gisements.

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The Bernardan uranium deposit, mined in the Marche Occidentale two-mica granite, is a disseminated type deposit. Similar deposits are known in hercynian belt. Uraniferous mineralizations (pitchblende, coffinite, black minerals, autunite, ...) are disseminated in a vuggy rock called episyenite. It results from an hydrothermal alteration of the granite by hot aqueous solutions (370 to 260°C, 2–5.7 wt% equiv. NaCl). Quartz is dissolved; feldspars (mainly plagioclases) and biotites are partially transformed into phengites. Granitic muscovites and orthoclases are reequilibrated with loss of sodium. This alteration is controlled by fractures at several scales. Such an alteration can be observed in other deposits of the North West part of the French Massif Central, as Margnac and Fanay in the St Sylvestre massif and Hyverneresse in the Millevaches massif. Mineralogical transformations except the content in secondary phengites, chemical changes (SiO₂ decrease and potassic metasomatism), P-T conditions and tectonic control are the same in all these deposits.

     

Découverte de microstructures de nodules polymétalliques dans les minéralisations manganésifères métamorphiques de Falotta et de Parsettens (Grisons-Suisse)

Résumé Les minéralisations manganésifères de Falotta et de Parsettens (Grisons-Suisse) se manifestent dans les radiolarites du Jurassique supérieur et elles sont déposées sur les ophiolites du domaine pennique. Ce minerai présente des microstructures botryoïdales caractéristiques des nodules polymétalliques. Les phases minéralogiques des nodules, sous l'effet du métamorphisme alpin, se transforment de façon progressive en braunite faiblement cristallisée (avec un important excès en SiO₂) à la périphérie des structures botryoïdales; par contre, vers la partie centrale de ces structures, la braunite est souvent largement cristallisée (sa teneur en SiO₂ est normale). De fines veinules constituées de termes intermédiaires de la série isostructurale de la cryptomélanehollandite recoupent la minéralisation de braunite et indiquent la deuxième étape dans l'évolution du minerai oxydé de Falotta et Parsettens. La troisième étape est représentée par la présence de la todorokite et de la birnessite due à l'oxydation des veinules postérieures de rhodonite. Ces deux oxydes n'ont aucun rapport direct avec la minéralisation primaire. L'existence de structures sédimentaires et volcaniques non déformées dans les écailles supérieures de la nappe de Platta permet d'expliquer la conservation de microstructures primaires de nodules polymétalliques dans le minerai de braunite. La variation de la teneur en Sr²⁺ observée lorsque l'on va de Falotta vers Parsettens, dans les termes intermédiaires de la série isostructurale de la cryptomélane-hollandite, ainsi que la déstabilisation de la braunite au voisinage des veinules, seraient liées à la différence du degré de déformation entre ces deux zones. Il est important de remarquer que les paramètres géochimiques Fe/Mn ou Mn/Co&+Cu&+Ni, couramment utilisés dans les travaux sur les nodules polymétalliques, sont inadéquats même dans les structures les mieux préservées.

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The manganese ores of Falotta and Parsettens (Oberhalbstein, Grison Canton, Switzerland) are enclosed in Upper Jurassic radiolarites and overlay ophiolites of Upper Pennine nappes. These ores exhibit the botryoidal microstructures typical of manganese nodules. The mineralogical components of the outerpart of these nodules, which were affected by alpine metamorphism — were first transformed gradually into a poorly crystallized braunite (with a large excess of SiO₂). In contrast, the inner part of the nodules is composed of well-crystallized braunite with normal (10 wt%) contents of SiO₂. Narrow veinlets with intermediate members of the cryptomelane-hollandite isostructural series crosscut the braunite mineralization, and represent a secondary paragenesis. A third step is marked by the appearance of todorokite and birnessite through the oxidation of the rhodonite veinlets. This is apparently the first observation of primary botryoidal microstructures in these nodules — and the first observation of braunite microstructures in a metamorphic area. The occurrence of undeformed volcanic and sedimentary textures in the upper Platta thrust sheets explains the preservation of these primary structures in these nodules. Moreover, the increase in flattening and intensive schistosity from Falotta to Parsettens may be related with the enrichment of Sr²⁺ in the intermediate members of the cryptomelane-hollandite series and with the destabilization of the braunite along the veinlets. It must also be pointed out that the Fe/Mn or Mn/Co&+Cu&+Ni ratios, currently used in research on manganese nodules, seem to be inadequate even for the Falotta ore, in which the best-preserved primary microstructures exist. In Falotta as in Parsettens, todorokite and birnessite come from the late rhodonite veinlets and are not related with the primary ore.

     

La présence du strontium dans les oxydes manganésiféres du gisement de St. Marcel-Praborna-V. Aoste,Italie

Sr-rich manganese oxides have been discovered in one of the piemontite-bearing horizons of the St. Marcel Mine, Praborna (Aosta Valley, Italy). These oxides are always associated with braunite. The optical properties and X-ray investigations led to the conclusion that these oxides belong to the cryptomelane-hollandite-coronadite isostructural series. They represent an intermediate form between a strontium end member and the K⁺-Ba²⁺ end members.

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La présence du strontium dans les oxydes manganésiféres du gisement de St. Marcel-Praborna-V. Aoste, Italie

Résumé Des oxydes de manganèse riches en strontium ont été découverts dans l'un des niveaux à piémontite du gisement de St. Marcel-Praborna (Val d'Aoste, Italie). Ces oxydes sont toujours associés à la braunite. Les examens microscopiques et à l'aide des rayons X permettent d'affirmer que ces oxydes se rettachent à la série isostructurale de la cryptomélane-hollandite-coronadite. Ils représentent des termes intermédiaires entre un pôle strontifère et les pôles potassique et barytique.

     

Groundwater irrigation and its implications for water policy in semiarid countries: the Spanish experience

Over the last decades, groundwater irrigation has become commonplace in many arid and semiarid regions worldwide, including Spain. This is largely a consequence of the advances in drilling and pumping technologies, and of the development of Hydrogeology. Compared with traditional surface water irrigation systems, groundwater irrigation offers more reliable supplies, lesser vulnerability to droughts, and ready accessibility for individual users. Economic forces influence the groundwater irrigation sector and its development. In Spain's Mediterranean regions, abstraction costs often amount to a very small fraction of the value of crops. In the inner areas, groundwater irrigation supports a more stable flow of farm income than rainfed agriculture. The social (jobs/m³) and economic (€/m³) value of groundwater irrigation generally exceeds that of surface water irrigation systems. However, poor groundwater management and legal controversies are currently at the base of Spain's social disputes over water. A thorough and transparent assessment of the relative socio-economic value of groundwater in relation to surface water irrigation might contribute to mitigate or avoid potential future conflicts. Enforcement of the European Union's Water Framework Directive may deliver better groundwater governance and a more sustainable use.

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Resumen Durante las últimas décadas, la irrigación con agua subterránea se ha vuelto común en muchas regiones áridas y semiáridas alrededor del mundo, incluyendo a España. Ésta es en gran medida una consecuencia de los adelantos en las tecnologías de perforación y bombeo, y del desarrollo de la Hidrogeología. Comparada con los sistemas tradicionales de irrigación con agua superficial, la irrigación con agua subterránea ofrece suministros más fiables, la vulnerabilidad es menor a las sequías, y posee accesibilidad inmediata para los usuarios individuales. Las fuerzas económicas influyen el sector de irrigación con agua subterránea y su desarrollo. En las regiones mediterráneas de España, los costos de extracción suman a menudo una parte muy pequeña del valor de las cosechas. En las áreas internas, la irrigación con agua subterránea constituye un flujo más estable de ingresos para la granja, que la agricultura dependiente del agua lluvia. El valor social (empleos/m³) y económico (€/m³) de la irrigación con agua subterránea, generalmente excede a aquél con sistemas de irrigación de agua superficial. Sin embargo, la gestión pobre del agua subterránea y las controversias legales están actualmente en la base de las disputas sociales en España acerca del agua. Una evaluación completa y transparente del valor socio-económico relativo de agua subterránea respecto a la irrigación con agua superficial, podría contribuir mitigar o evitar los conflictos potenciales del futuro. La entrada en vigor del Marco Reglamentario de Agua de la Unión Europea, puede conllevar a una administración mejor del agua subterránea y a un uso más sostenible.

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Résumé Depuis les dernières décennies, l’irrigation avec l’eau souterraine est devenue commune dans plusieurs régions arides et semi-arides, incluant l’Espagne. Ceci est largement une conséquence due à l’avancement aux technologies de forages et des pompages, et au développement de l’Hydrogéologie. Comparé avec des systèmes traditionnels d’irrigation utilisant l’eau de surface, l’irrigation avec l’eau souterraine offre une technique d’alimentation plus fiable, une vulnérabilité à la sécheresse moins grande, et une accessibilité plus aisée pour chaque utilisateur. Les forces économiques influencent le secteur de l’irrigation par l’eau souterraine et son développement. Dans les régions de l’Espagne Méditerranéenne, les coûts d’exploitation représentent toujours une petite fraction de la valeur des cultures. Dans les régions intérieures, l’irrigation par l’eau souterraine supporte une agriculture plus stable et continue qu’une agriculture reposant sur l’eau de pluie. La valeur sociale (emploi/m³) et économique (€/m³) de l’irrigation avec l’eau souterraine, excède généralement celle des systèmes d’irrigation avec l’eau de surface. Néanmoins, des gestions pauvres de l’eau souterraine et des controverses légales sont couramment à la base de disputes sociales sur l’eau. Un bilan transparent et minutieux des valeurs relatives socio-économiques de l’eau souterraine en relation avec l’eau de surface d’irrigation, devrait contribuer à éviter de potentiels et futurs conflits. Un renforcement de la Directive Cadre de l’Union Européenne devrait apporter une meilleure gouvernance et un usage plus durable.

     

Contribution á l'étude du comportement géochimique de quelques éléments métalliques dans la sédimentogenèse

Résumé Les traces de Cu, Pb, Cd, Ni et Zn ont été dosées par polarographie sur une centaine d'échantillons du Trias et du Jurassique. La confrontation des résultats obtenus et des faits géologiques tend à démontrer que la répartition des oligoéléments a été essentiellement déterminée par les paramètres qui définissent l'environnement et le milieu de dépôt. En ce qui concerne l'environnement de dépôt, le comportement différent lors de l'altération du Ni d'une part, et du Zn et du Cd d'autre part, s'interprète très bien par la théorie du champ des ligands. En ce qui concerne le milieu de dépôt, l'étude plus particulière de l'Hettangien qui localement recèle des concentrations de blende et de galène, démontre que l'on passe sans discontinuité brutale du domaine des traces à celui des concentrations et ceci, en relation avec l'accentuation du caractère réducteur du milieu. De plus, les formes minéralogiques d'entraînement des cinq éléments dosés, ainsi que le pH et Ia teneur en soufre (sous ses différentes formes: S⁼, HS^– et H₂S) du milieu de dépôt et du milieu de piégeage sont déterminées à l'aide des calculs de corrélation, des règles de coprécipitation et d'adsorption et des diagrammes log S—pH.

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Polarographic quantitative analysis of Cu, Pb, Cd, Ni and Zn in one hundred Triassic and Jurassic samples show that the repartition of these trace elements has been mainly fixed by the parameters of the depositional environment. The differences between the behaviour of Ni, Zn and Cd during alteration is explained mainly by the ligand field theory. The study of the Hettangian sediments especially those containing local ZnS and PbS deposits show that there is no discontinuity in the repartition of the studied elements from the non-mineralized sediments to the mineralized area, but shows a regular variation with increasing reducing character of the depositional medium. The mineralogical forms of coprecipitation or adsorption of these elements, the pH and the concentration of the total sulfur (under the form S⁼, HS^– and H₂S) of the normal depositional medium and of the reducing zone are determined by using correlation calculations, coprecipitation and adsorption rules and log S—pH diagrammes.

     

Geochemistry and mineralogy of lavas from the Arakapas Fault Belt,Cyprus: Consequences for magma chamber evolution

Résumé Résumé L'étude géochimique des laves dans la zone d'Arakapas (AFB) a permis de proposer un modèle génétique pour la formation des laves et des cumulats qui s'est déroulée dans un seul site géotectonique. Cinq types de lave ont été définis dans l'AFB, un dans la séquence axiale (AS) et quatre dans les laves en coussin supérieures (UPL) formés à partir d'un manteau très déprimé dont le degré d'appauvrissement s'est accru avec le temps. La modélisation des processus de fusion partielle et de cristallisation fractionnée implique des coefficients de partage élevés pour Mg et Cr et faibles pour V compatibles avec une fugacité d'oxygène élevée dans la source.Dans les différents types de lave, la cristallisation plus ou moins précoce du plagioclase, du clinopyroxène ou de l'orthopyroxène après l'olivine témoigne de l'existence de magmas parentaux distincts qui ont alimenté des chambres magmatiques évoluant en système fermé. La disparition des grandes chambres magmatiques d'où ont été issues les laves de type A a eu lieu en fin de formation de l'AS. Les chambres magmatiques plus petites liées aux UPL ont été détruites à différents stades de leur évolution.

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Geochemistry and mineralogy of lavas from the Arakapas Fault Belt, Cyprus: Consequences for magma chamber evolution

Summary The results of geochemical investigations in the Arakapas Fault Belt (AFB) in the Cyprus ophiolite are discussed to provide a comprehensive model for the genesis of the ophiolitic intrusive and extrusive rocks which occur in a single but evolutive tectonic environment.On the basis of field and petrographic criteria, five lava types are defined, one in the Axis Sequence (AS) and four in the Upper Pillow Lavas (UPL). The comparison between observed and calculated partial melting and fractional crystallization trends favors high D_Cr and D_Mg and low Dv consistent with high fO₂. Partial melting occurred in a depleted mantle after a prior melting event. The extent of mantle depletion varies with space and increases with time.Different crystallization orders in lavas reflect distinct parental magma compositions and the extent of pre-eruption fractionation dominated by wehrlitic crystallization in closed magma chambers. Long-lived magma chambers disappear at the end of the AS. Small magma chambers occurred during the formation of the UPI, and were destroyed at various degrees of evolution.

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With 6 Figures     

Identifying trends in groundwater quality using residence time indicators: an example from the Permian aquifer of Dumfries, Scotland

The Permian sandstone and breccia aquifer of Dumfries has an important role in supplying water to the principal town in southwest Scotland. The area comprises mainly pastoral farmland with some industry and fish farming. Ongoing development of the aquifer has revealed the existence of complex groundwater flow through fractures and increasing nitrate concentrations. To further investigate these issues, the age and quality of groundwater throughout the aquifer has now been assessed using standard hydrogeochemical techniques together with CFCs and SF₆ as residence time indicators. The aquifer consists of sandstone- and breccia-dominated units: the Locharbriggs Sandstone in the east and the Doweel Breccia in the west. Groundwater throughout the aquifer is of Ca–Mg–HCO₃ type and moderately mineralised; pH is near neutral. The observed groundwater chemistry is the product of maritime rainfall modified by the dissolution of carbonate material in the breccia, sandstone and surficial deposits. CFC and SF₆ concentrations are interpreted on the basis of mixing between older (>50 years) and recent (1990s) components. Although there is generally a higher proportion of older water within the Locharbriggs Sandstone compared to the Doweel Breccia, stable isotope evidence suggests that the older water component in the interbedded sandstones of the breccia is of much greater antiquity, possibly containing an element of palaeowater. Concentrations of nitrate across the aquifer can be directly related to the amount of recent recharge. Modern groundwater contains approximately 9 mg l^–1 NO₃-N and pre-1950s groundwater has approximately 2 mg l^–1 NO₃-N. Nitrate concentrations measured at individual boreholes are explained by the relative proportions of modern and pre-1950s groundwater. If current practices continue, the concentrations of nitrate measured across the Dumfries Basin will rise as the proportion of pre-1950s groundwater diminishes.

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Resumen El acuífero de areniscas y brechas Pérmicas de Dumfries desempeña un papel importante en el abastecimiento a la ciudad principal del Sudoeste de Escocia. El área comprende sobretodo tierras de pastoreo y granjas, junto con algunas industrias y piscifactorías. El desarrollo iniciado en el acuífero ha revelado la existencia de un complicado flujo subterráneo a través de las fracturas y de un aumento progresivo en la concentración de nitrato. Con el fin de profundizar en el conocimiento de estos temas, se ha determinado la edad y calidad de las aguas subterráneas en todo el acuífero por medio de técnicas hidrogeoquímicas estándar y de indicadores del tiempo de residencia como los clorofluorcarbonados (CFCs) y el fluoruro de azufre (SF₆). El acuífero está formado por las areniscas de Locharbriggs, al Este, y las brechas de Doweel, hacia el Oeste. Las aguas subterráneas son de tipo bicarbonatadas cálcico-magnésicas y presentan una mineralización moderada, mientras que el pH es prácticamente neutro. La química de las aguas subterráneas es el resultado del aerosol marino modificado por la disolución de materiales carbonatados en las brechas, areniscas y depósitos superficiales. Las concentraciones de CFCs y SF₆ se interpretan a partir de una mezcla de aguas entre una componente antigua (más de 50 años) y una reciente (de la década de 1990). Aunque en general se da una mayor proporción de aguas antiguas en las areniscas de Locharbriggs que en las Brechas de Doweel, los isótopos estables sugieren que la componente de aguas antiguas en las intercalaciones de areniscas que aparecen en la formación de brechas es mucho más antigua, y que, posiblemente, se trate de paleoaguas. Las concentraciones de nitrato en el acuífero pueden ser relacionadas directamente con la aportación de recarga reciente. Las aguas subterráneas modernas contienen aproximadamente 9 mg l^–1 de nitrato, mientras que las aguas subterráneas anteriores a 1950 tienen unos 2 mg l^–1. Se puede explicar las concentraciones de nitrato en pozos individuales por las proporciones relativas de aguas subterráneas modernas y anteriores a 1950. Si las prácticas actuales continúan, se producirá un aumento de las concentraciones de nitrato en la cuenca de Dumfries debido a la disminución de la proporción de aguas antiguas.

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Résumé L'aquifère des grès et brèches du Permien de Dumfries joue un rôle important dans l'alimentation en eau de la principale ville du sud-ouest de l'Écosse. La région est principalement soumise à de l'élevage pastoral avec quelques industries et des piscicultures. La progression de l'exploitation de cet aquifère a révélé l'existence d'un écoulement souterrain complexe en fractures et des concentrations en nitrate croissantes. Dans le but d'étudier ces deux points plus en détail, l'âge et la qualité de l'eau souterraine dans tout l'aquifère ont été évalués en utilisant des techniques hydrogéochimiques conventionnelles avec les CFC et SF₆ comme marqueurs du temps de séjour. L'aquifère est constitué par des unités dominées par des brèches et des grès: les grès de Locharbriggs à l'est et les brèches de Doweel à l'ouest. L'eau souterraine dans tout l'aquifère a un faciès bicarbonaté calcique et magnésien et est moyennement minéralisée; le pH est proche de la neutralité. Le chimisme observé de l'eau souterraine résulte des apports marins par la pluie modifiés par la dissolution du matériau carbonaté des brèches, des grès et des formations superficielles. Les concentrations en CFC et SF₆ sont interprétées sur la base d'un mélange entre des composantes ancienne (>50 ans) et récente (années 1990). Bien qu'il y ait en général une plus forte proportion d'eau ancienne dans les grès de Locharbriggs que dans la brèche de Doweel, les isotopes stables suggèrent que la composante d'eau ancienne dans les grès interstratifiés des brèches est beaucoup plus ancienne, contenant probablement un élément d'eau fossile. Les concentrations en nitrate dans l'aquifère peuvent être directement reliées au taux de recharge récente. L'eau souterraine moderne contient approximativement 9 mg l^–1 en NO₃-N et l'eau souterraine d'avant 1950 environ 2 mg l^–1 en NO₃-N. Les concentrations en nitrate mesurées dans des forages individuels sont expliquées par des proportions relatives d'eaux souterraines moderne et antérieure à 1950. Si les pratiques actuelles continuent, les concentrations en nitrate mesurées dans le bassin de Dumfries augmenteront alors que la part de l'eau souterraine d'avant 1950 diminuera.

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Estimation des Energies Standard de Gibbs de Certains Bioxydes de Manganèse — Application aux Formations Marines

Résumé Les principaux oxydes de manganèse des nodules océaniques: todorokite et birnessite, sont envisagés comme des solutions simples de MnO₂ et MnO. Les propriétés thermodynamiques de celles-ci sont utilisées pour calculer les énergies standard de Gibbs G° de ces oxydes et les constantes d'équilibre de leur réaction de précipitation par oxydation du Mn²⁺ de l'eau de mer. L'interprétation des diagrammes d'équilibre conduit à penser que la formation d'un de ces oxydes sera déterminé par deux facteurs: l'activité du Mn²⁺ et le pE. Les variations des teneurs en Mn²⁺ seront la conséquence d'un apport tel que source hydrothermale ou flux diagénétique par exemple. Les variations de pE seront dues à une réaction d'équilibration entre les différents oxydes; ces transformations à l'état solide agissent comme un tampon pE.

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The main manganese oxides of oceanic nodules: todorokite and birnessite, are considered as regular solutions of MnO₂ and MnO. Thermodynamic properties of regular solutions are used for the calculation of Gibbs energies G° of these oxides and of their equilibrium constants of precipitation by oxidation from Mn²⁺ of sea water. From equilibrium diagram representation it is possible to distinguish the different manganese oxide forms, when looking at Mn²⁺ activity and pE: Mn²⁺ variations in sea water originates mainly from hydrothermal springs and diagenetic fluxes, while pE variations reflects the transient states during oxide rehandling. This solid state transformations defines a pE-buffer.

     

Low-potassium vaugnerites from Guéret (Massif Central, France). Mafic magma evolution influenced by contemporaneous granitoids

Summary The Guéret massif (Massif Central, France) is mainly composed of granitoids that define an alumino-potassic association. An age of 356 ± 10 Ma is accepted for the intrusion of these granitoids for which a pure crustal origin has been suggested. However, the presence of mafic magmatic enclaves and of scattered stocks and dykes of amphibole-biotite mafic rocks also point to contribution of mantle-derived magmas in their genesis. From field relationships and radiometric data, the intrusion of the basic magmas is deduced to be quasi-simultaneous with the emplacement of granitoids. Petrologic, mineralogical and geochemical characteristics of the mafic rocks correspond to low-potassium vaugnerites or redwitzites. They are derived from a basic magma evolving by contamination with crustal components. However, pure magma mixing or assimilation by fractional crystallisation between mafic magmas and Guéret granitoids does not fit with the geochemical trends observed in both types of rocks. The positive correlation of M index [100 * MgO/(MgO +FeO_t)] and K index [100 * K₂O/(K₂O + Na₂O)] with respect to SiO₂ in vaugnerites together with the positive correlation between compatible and incompatible trace-elements, rather favour the contamination of the basic magma by a wall rock assimilation process. However, dissimilar trends of vaugnerites and Guéret granitoids prevent to ascertain the role of basic magmas in granitoid genesis.

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Vaugnérites á faible teneur en potassium du massif de Guéret (Massif central français). Evolution de magmas mafiques influencée par granitoöes contemporains

Résumé Le massif de Guéret est situé dans la partie nord-orientale du Massif central français. I1 est formé principalement de granitoïdes, datés de 356 ± 10 Ma, qui définissent une association alumino-potassique. L'origine de cette association serait purement crustale pour certains auteurs alors que pour d' autres, la présence de roches mafiques en enclaves microgrenues et en stocks et filons fait envisager une éventuelle contribution mantellique. Les données de terrain ainsi que les données radiométriques disponibles s' accordent avec une intrusion quasiment simultanée des roches mafiques et des granitoïdes. Les caractéristiques texturales, minéralogiques et géochimiques de ces roches mafiques sont comparables à celles des vaugnérites à teneur faible en potassium ou à des redwitzites. Certaines textures de ces roches témoignent de la contamination d'un magma basique par une source crustale. Cependant, des processus tels que le mélange magmatique on l'assimilation par cristallisation fractionnée entre un pôle basique et les granitoïdes de Guéret ne s'accordent pas avec l'évolution géochimique de ces roches. Les corrélations positives existant entre le M index [100 * MgO/ (MgO + FeO_t)] et SiO₂, entre le K index [100 * K₂O/(K₂O + Na₂O]) et SiO₂, ainsi que entre certains éléments compatibles et incompatibles, sont plutôt en accord avec un processus de contamination par assimilation thérmique de I'encaissant. Dans ce type de processus, la contamination du magma basique serait par érosion thérmique de telle sorte que les magmas basiques les moins différenciés sont les plus contaminés. Or, l'évolution divergente des granitoïdes par rapport aux. vaugnérites ne permet pas d'évaluer la contribution des magmas basiques à la composition chimique des granitoïdes.

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With 9 Figures     

Vinciennite and Cu-excess tennantite from the Layo (Cu,Sn, As,Au) epithermal deposit (Southern Peru)

Summary The Layo epithermal deposit, cutting Miocene-Pliocene calc-alkaline volcanites of the Tacaza group, includes a well-developed eastern zone (Vetas 7 and 8) in which brecciated and banded textures are associated with a large, intensely argillized zone containing diaspore and alunite. The vetas contain a typical Cu-As mineralogy of the acid-sulfate type (pyrite, enargite, Cu-excess tennantite, chalcopyrite, covellite) with an associated original stanniferous paragenesis including vinciennite and mawsonite. The vinciennite is close to the ideal end-member (Cu₁₀Fe₄SnAsS₁₆) and the Cu-excess tennantite (Cu₁₁FeAs₄S₁₃) shows a total absence of Zn and Ag; its very specific chemical composition suggests that all the iron is Fe³⁺, equilibrated by Cu⁺ and probably minor Cu²⁺.This particular mineralogical association implies deposition at relatively low temperature (300°C) and high aS₂ (10^–6.5 decreasing to 10^–8.5), from a Cu-S-rich and Fe-Zn-poor fluid. The acid-sulfate epithermal mineralization of the eastern vetas of Layo appears to have preceded an adularia-sericite epithermal mineralization expressed in the western vetas of Layo and also in the nearby large epithermal veins at Orcopampa and Shila. It also supports the genetic relationship that is commonly evoked between porphyry copper and epithermal deposits.

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Le minéralogie originale à vinciente et tennantite riche du gisement épithermal (Cu, Sn, As, Au) de Layo (Sud Péru)

Résumé Le gîte épithermal de Layo est encaissé dans les volcanites calco-alcalines Miocène-Pliocène du groupe de Tacaza. Sa zone orientale renferme des corps minéralisés (Vetas 7 et 8) bien développés, à textures bréchiques et rubanées associées à une large zone intensément argilisée contenant diaspore et alunite.Les vetas présentent une association minéralogique à As-Cu typique des gisements acide-sulfate (pyrite, énargite, tennantite riche en cuivre, chalcopyrite, covellite) et une paragenèse stannifère originale renfermant vinciennite et mawsonite. La vinciennite est proche du pôle théorique (Cu₁₀Fe₄SnAsS₁₆) et la tennantite riche en Cu (Cu₁₁FeAs₄S₁₃) est dépourvue de Zn et de Ag; sa composition chimique suggère que tout le fer se présente sous la forme Fe³⁺, en équilibre avec Cu⁺, avec probablement une participation mineure de Cu²⁺.Cette association minéralogique particulière implique une mise en place sous forte fugacité en soufre (aS₂ = 10^–6.5 décroissant jusqu'à 10^–8.5) à une température relativement basse de l'ordre de 300°C à partir d'un fluide riche en Cu et S et pauvre en Fe et Zn. La minéralisation de type acide-sulfate des vetas orientales de Layo précéderait celles de type adulaire-sericite des vetas occidentales de Layo et des gisements voisins de Orcopampa et Shila. Elle contribue à renforcer le lien fréquemment évoqué entre les porphyres cuprifères et les gisements épithermaux.

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With 10 Figures     

Recharge mechanism and hydrochemistry evaluation of groundwater in the Nuaimeh area, Jordan, using environmental isotope techniques

The relationship between the stable isotopic and chemical composition of precipitation and groundwater was studied in the Nuaimeh area of the Ajloun Highlands in Jordan. The isotopic composition values of precipitation and groundwater are almost identical. The spatial variation of stable isotopes in precipitation is mainly due to the effect of seasonal temperature, altitude and amount. The groundwater reveals identical variation in isotopic composition to the precipitation due to direct recharge and the karstic nature of the outcropping Turonian aquifer. Tritium levels in wells are high and their content is similar to the weighted mean value of tritium content in precipitation, indicating local recharge and low residence time. The ¹⁴C activity in the tritiated groundwater is found to be about half of the ¹⁴C activity of precipitation in the region. A geochemical evolution through dissolution of carbonate by water–carbonate rock interactions reduced the atmospheric ¹⁴C activity from 114 to 61 pmc in the groundwater. A ¹⁴C of around 61 pmc and 7.6 TU values are considered the initial concentration for the recharge in the shallow carbonate aquifer in the Yarmouk Basin. The large fluctuation of water level in observation wells during the rainy season indicates the sensitivity and direct response of the aquifer to the recharge. The chemical composition of the groundwater (Ca²⁺–HCO₃^–) gives emphasis to the short duration of water–rock interaction and indicates dissolution of the carbonate aquifer. The elevated concentrations of Cl^– and NO₃^– in groundwater are attributed to anthropogenic sources.

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Resumen Fue estudiada la relación entre la composición isotópica estable y la composición química, tanto de la precipitación como del agua subterránea, en el área de Nuaimeh en las montañas de Ajloun, en Jordania. Los valores de la composición isotópica de la precipitación y del agua subterránea son casi idénticos. La variación espacial de los isótopos estables en la precipitación, es debida principalmente al efecto de la temperatura estacional, a la altura y a la cantidad. El agua subterránea muestra una variación idéntica a la precipitación en cuanto a la composición isotópica, debido a la recarga directa y a la naturaleza cársica del acuífero Turoniano aflorante. Los niveles de tritio en los pozos son altos y su contenido es similar al valor medio ponderado del contenido de tritio en la precipitación, indicando una recarga local y un tiempo de residencia corto. Se ha encontrado que la actividad de ¹⁴C en el agua subterránea tritiada, es alrededor de la mitad de la actividad del ¹⁴C en la precipitación para la región. La evolución geoquímica ocurrida a partir de la disolución del carbonato, por las interacciones roca carbonatada–agua, redujeron la actividad atmosférica del ¹⁴C desde 114 en porcentaje de carbono moderno (pcm) hasta 61 pcm en el agua subterránea. Los valores del ¹⁴C cercanos a 61 pcm y de 7.6 unidades de tritio, se han considerado como las concentraciones originales para la recarga en el acuífero carbonatado somero de la Cuenca de Yarmouk. Una gran fluctuación en el nivel de agua de los pozos de observación, durante la estación lluviosa, indica la sensibilidad y la respuesta directa del acuífero frente a la recarga. La composición química del agua subterránea (Ca²⁺–HCO₃^–), enfatiza en la corta duración de la interacción de agua–roca, e indica disolución del acuífero carbonatado. La concentración elevada de Cl^– y NO₃^– en el agua subterránea, se atribuye a fuentes antropogénicas.

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Résumé Dans la région montagneuse dAjloun de Jordanie on a étudié la relation entre la composition chimique et isotopique des précipitations et des eaux souterraines. La composition isotopique est presque identique dans précipitations et les eaux souterraines. La variation spatiale de la teneur en isotopes stables dans les précipitations est déterminée en principal par les variations saisonnière de la température, laltitude ainsi que par la quantité des précipitations. A cause de la recharge directe et de la nature karstique des affleurements de laquifère dage touronienne, les eaux souterraines présentent la même composition isotopique que les précipitations. La teneur en ³H mesurée dans les forages présente des valeurs élevées, proches de la valeur moyenne des précipitations, ce quindique une recharge locale et un temps court de résidence. On a déterminé pour lactivité de ¹⁴C une valeur proche de la moitié trouvée dans les précipitations. Lévolution géochimique par dissolution des carbonates pendant linteraction entre leau et les roche a diminué lactivité du ¹⁴C, de la valeur de 114 pcm en atmosphère à 61 pcm dans les eaux souterraines. Dans laquifère calcaire de surface de bassin Yarmouk, on a considéré comme de concentrations initiales, les valeurs de 61 pcm pour ¹⁴C et 7.2 UT pour ³H. Les grandes fluctuations des niveaux des eaux souterraines observées dans les forages pendant les saisons pluvieux montrent la sensibilité ainsi que la réponse directe de laquifère au recharge. La composition chimique des eaux souterraines (Ca²⁺–HCO₃^–) montre de plus le temps court de linteraction entre leau et la roche, en indiquant aussi la dissolution de laquifère calcaire. Les taux élevées de la concentration en Cl^– et NO₃^– dans les eaux souterraines ont été attribuées aux sources humaines.

     

Groundwater recharge in a sedimentary basin in semi-arid Mexico

Recharge mechanisms and the hydrochemical evolution of groundwater in a semi-arid, 6,840-km², intermountain basin in central Mexico were investigated using stable isotopes and major chemical constituents. Ionic ratio analysis helped to conceptualize and quantify in part the subsequent geochemical evolution in the aquifer system. Mass balance models (PHREEQC) were used to interpret and rectify the geochemical properties of the aquifer. The recharge conditions have not changed noticeably during the last several thousands of years. The recharge mechanisms are accompanied by leaching of meteoric salts on and near the ground surface during major rain events, which previously accumulated after minor rain events. Rapid and diffuse infiltration can be excluded. Indirect infiltration from wadis (arroyos) and depressions (playas) with little mixing in shallow groundwater contrasts with a high degree of mixing for water with deep circulation. The prevailing source of major cations (Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, K⁺) is weathering of carbonates and albite, followed by exchange reactions on clays and hydroxides. Ca²⁺/Na⁺ exchange may interchange along the flow path with reverse (Na⁺/Ca²⁺) exchange, although the Ca²⁺/Na⁺ option is prevalent. Meteoric Ca and Mg inputs are relatively small; however, meteoric Na is insignificant. Irrigation return flow plays an important role in the western part of the study area, giving rise to elevated sulfate and chloride concentrations.

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Resumen Se han investigado los mecanismos de recarga y la evolución hidroquímica de las aguas subterráneas en una cuenca semiárida e intermontanosa de México central, de 6.840 km². Para ello, se han utilizado isótopos estables y los constituyentes químicos mayores. El análisis de las relaciones iónicas ha servido para conceptuar y cuantificar en parte su evolución geoquímica posterior dentro del sistema acuífero. Se ha recurrido a modelos de balance de masas (PHREEQC) para interpretar y rectificar las propiedades geoquímicas del acuífero. Las condiciones de recarga no han cambiado de forma apreciable durante los últimos miles de años. Los mecanismos de recarga se ven acompañados por el lixiviado de las sales meteóricas sobre y cerca de la superficie del terreno durante los episodios principales de lluvia, las cuales son acumuladas en episodios menores de lluvia. Se puede excluir la infiltración rápida y difusa. La infiltración indirecta desde arroyos ( wadis) y depresiones ( playas), que apenas se mezcla con las aguas subterráneas someras, contrasta con un elevado nivel de mezcla con el agua de circulación profunda. La fuente dominante de cationes mayores (calcio, magnesio, sodio, potasio) es la meteorización de los carbonatos y albita, mientras que las reacciones de intercambio en las arcillas e hidróxidos son menos importantes. El intercambio ión calcio-ión sodio puede ser reemplazado a lo largo de una línea de flujo por el intercambio opuesto (ión sodio-ión calcio), aunque la primera es prioritaria. Las aportaciones meteóricas de calcio y magnesio son relativamente pequeñas, mientras que la de sodio es insignificante. Los retornos de riego desempeñan un papel importante en la parte occidental del área de estudio, dando lugar a concentraciones elevadas de sulfato y cloruro.

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Résumé Les mécanismes de recharge et lévolution hydrochimique de leau souterraine dans un bassin de montagne de 6 840 km² en zone semi-aride, dans le centre du Mexique, ont été étudiés au moyen des isotopes stables et des composés chimiques majeurs. Lanalyse des rapports ioniques a aidé à conceptualiser et à quantifier en partie lévolution géochimique qui en résulte, dans le système aquifère. Des modèles de bilan de masse (PHREEQC) ont été utilisés pour interpréter et corriger les propriétés de laquifère. Les conditions de recharge nont pas changé notablement au cours des derniers millénaires. Les mécanismes de recharge sont accompagnés, durant les épisodes majeurs de précipitation, dun lessivage, à la surface du sol et à son voisinage, de sels météoriques accumulés auparavant pendant les petits épisodes de pluie. Linfiltration rapide et diffuse peut être exclue. Linfiltration indirecte à partir des oueds (arroyos) et des dépressions (playas) avec un faible mélange dans la nappe superficielle contraste avec le degré élevé de mélange de leau avec les circulations profondes. La source prépondérante des cations majeurs (Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, K⁺) est laltération des carbonates et des feldspaths ; léchange de cations avec les argiles et les hydroxydes est moins important. Léchange de Ca²⁺ avec Na⁺ peut sinverser le long des axes découlements pour donner un échange de Na⁺ avec Ca²⁺, bien que le cas Ca²⁺/Na⁺ soit prépondérant. Les apports météoriques de Ca et de Mg sont relativement faibles, cependant que celui de Na météorique est insignifiant. Lécoulement par retour dirrigation joue un rôle important dans la partie occidentale de la région étudiée, produisant un accroissement des concentrations élevées en sulfate et en chlorure.

     

Un nouveau type de gisement d'europium: la monazite grise à europium en nodules dans les schistes paléozoïques de Bretagne

Résumé La monazite grise de Bretagne, déterminée en 1963, forme des petits nodules millimétriques dans des schistes ordoviciens, dinantiens et peut-être aussi précambriens, situés dans la fosse centrale armoricaine. Dans l'Ordovicien, les niveaux minéralisées se localisent surtout dans le Llanvirnien. Les nodules, de couleur grise et de densité 4,65, ont la forme d'ellipsoïdes aplatis. La structure est le plus souvent soit polycristalline engrenée, soit en mosaïque radiée, soit encore en couronne (monocristal central entouré de petits cristaux). Les inclusions comprennent phyllites, quartz, rutile, graphite, oxydes de fer, représentant en moyenne environ 10% du nodule. La composition chimique se caractérise par la richesse en Eu₂O₃ (0,5%) et la pauvreté en thorium. Les schistes à monazite, faiblement métamorphiques, renferment du chloritoïde et un peu de graphite. Les nodules de monazite s'y trouvent dispersés (teneurs de 50 à 200 g/t), disposés en travers de la schistosité, et «abritant des zones phylliteuses non schistifiées. Dans la stratigraphie ordovicienne, les schistes à monazite llanvirniens viennent au-dessus du minerai de fer et des grès à rutile-zircon-monazite détritiques, gisements dans lesquels on observe des phénomènes de diagenèse. Une remarquable différenciation sédimentaire caractérise les dépôts épicontinentaux de la mer ordovicienne envahissants des reliefs briovériens altérés et pénéplanés. La diagenèse précoce des dépôts est primordiale dans le schéma génétique proposé pour la monazite: 1) gel de phosphate de terres rares dans les vases marines; 2) transformation du gel en globule fibro-radié de rhabdophanite; 3) évolution de la rhabdophanite en monazite; 4) apparition du métamorphisme syntectonique, rotation partielle des nodules. D'autres indices de monazite grise sont connus en Sibérie, en Afrique (Maroc, Gabon, Congo) et à Madagascar. Pour l'instant, seuls les placers présentent un intérêt économique, comme c'est le cas en Bretagne.

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The grey monazite of Britanny, determined in 1963, makes up small millimetric nodules in ordovician, dinantian and perhaps also precambrian shales, located in the central armorican trough. In the Ordovician, the mineralized layers are mainly localized in the Llanvirnian. These grey-coloured nodules, with a 4.65 specific weight, are in the shape of flat ellipsoids. Their structure is most often either grained polycrystalline, or as radiated mosaics, or as a crown (central monocrystal surrounded by small crystals). Inclusions involve phyllites, quartz, rutile, graphite, iron oxides, averaging to about 10% of the nodule. The chemical composition is characterized by its high grade in Eu₂O₃ (0.5%) and in thorium. The monazite shales, poorly metamorphic, include some chloritoid and a little graphite. The monazite nodules are scattered (content ranging from 50 to 200 g/t), arranged across the schistosity and surrounded by pressure shadows with phyllitous infilling. Within the ordovician stratigraphy, the llanvirnian monazite shales overlie iron ore and sandstons rich in detrital rutile-zicon-monazite, deposits in which diagenesis phenomena occur. A noteworthy sedimentary differentiation characterizes the epicontinental deposits of the ordovician sea invading the weathered and flattened brioverian relieves. The early diagenesis of the deposits is of prime importance in the genetic pattern proposed for monazite: 1) gel of rare earth phosphate in marine silts; 2) transformation of this gel into fibro-radiated globules of rhabdophanite; 3) evolution of the rhabdophanite into monazite; 4) occurrence of the syntectonic metamorphism, partial rotation of the nodules. Further occurrences of grey monazite are known from Siberia, Africa (Morocco, Gaboon, Congo) and Madagascar. At present, the placers only display some economical interest, as it is the case in Brittany.

     

The geology of the tin-bearing pegmatites in the eastern part of the Kamativi district,Rhodesia

In Kamativi, Rhodesia, large, flat dipping cassiterite pegmatites are emplaced as dome-like structures in Precambrian schists, gneisses and granites. In these complex, unzoned tin-bearing pegmatites, which were probably formed by intrusive silicate melts, three main mineral phases are superposed on each other: 1. alkali feldspar-quartz-spodumene; 2. quartz-albite; 3. muscovite-quartz. Petalite is sometimes developed at the expense of the first two mineral phases and is in its turn attacked by the muscovite-quartz assemblage.

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Résumé A Kamativi en Rhodésie, de grandes pegmatites contenant de la cassitérite, à pente faible, se trouvent mises en place sous forme de dômes dans des schistes, des gneiss et des granites de l'Anté-Cambrien. Dans les pegmatites stannifères complexes, non-zonées, probablement formées par des intrusions de silicates, trois phases minérales principales sont superposées les unes aux autres, à savoir: 1. feldspath alcalin-quartz-spodumène; 2. quartz-albite; 3. muscovite-quartz. Quelquefois, de la pétalite s'est formée aux dépens des deux premières phases minérales et se trouve, à son tour, attaquée par la combinaison de muscovitequartz.

     

Stabilité des silicates d'alumine hydratés

Résumé Les températures de réaction des relations: kaolinite+quartz=pyrophyllite; kaolinite=andalousite+pyrophyllite et pyrophyllite=andalousite+quartz ont été déterminées pour des pressions totales de 1000 et 2000 bars, en présence d'eau. A partir de ces données et de celles des travaux antérieurs sur le système Al₂O₃-SiO₂-H₂O, un diagramme de phase comportant 4 points invariants, mettant en jeu 11 réactions univariantes, a été construit dans un espace P.T. Cette analyse permet de prévoir les limites de stabilité des silicates d'alumine hydratés dans un domaine de températures et de pressions allant jusqu'à 6 kbs. et 550° C.

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The stability of the hydrated aluminium silicates

The temperature of reaction for kaolinite + quartz=pyrophyllite, kaolinite=andalusite +pyrophyllite and pyrophyllite=andalusite+quartz, have been determined for total pressures near 1000 and 2000 bars, in the presence of H₂O. Using these determinations and a compilation of previously existing work in the system Al₂O₃-SiO₂-H₂O, a phase diagram has been constructed in P.T. space which indicates four invariant points involving 11 univariant reactions. This analysis outlines the stability limits for the hydrous aluminiumsilicates in the pressure-temperature range up to 6kbs. and 550° C.

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Equipe de recherche Pétrogénèse des roches éruptives et métamorphiques, associée au C.N.R.S.     

Sulfures et régime hydrodynamique du milieu de sédimentation Exemple tunisien: Le minerai de plomb du Koudiat Safra

Résumé Dans les gisements liés aux strates, les relations étroites des sulfures avec les structures diagénétiques permettent souvent d'établir le caractère précoce de leur apparition. Plus rares et souvent plus délicates à dégager sont les relations de ces minéraux avec les structures primaires, soumises au régime hydrodynamique du milieu de sédimentation. Ainsi, sur des échantillons de grès minéralisés, prélevés sur un gisement tunisien, apparaissent des structures primaires (stratification oblique) qui contrôlent intimement la répartition de la galène et suggèrent pour ce minéral un mode de dépôt détritique. Pourtant, cette galène apparaît en ciment des grains de quartz, présentant ainsi un comportement chimique. Un repère chronologique extrêmement précoce, des terriers d'organismes fouisseurs, permet de prouver que le sulfure de plomb existait sur l'interface du dépôt lors de son affouillement. Ce double comportement de la galène ne s'explique que si le sulfure de plomb a commencé à précipiter au-dessus ou sur l'interface, lui donnant la possibilité de subir le même sort que les détritiques. Dans le sédiment, cette précipitation a dû se poursuivre et la galène a cristallisé postérieurement sous forme de ciment.

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In the stratabound deposits, the strict relationships between sulphides and diagenetic textures allow often to establish the early character of their occurrence. More sparse and often more subtle to work out are the relationships of these minerals with primary textures which are subjected to the hydrodynamic regimen of the depositional environment. Thus, on samples of mineralized sandstones of a Tunisian deposit, primary textures (cross-bedding) appear to control closely the distribution of galena, which suggests thus a detrital behavior. However, this galena appears as the cement of quartz grains, showing then a chemical behavior. As extremely early chronological reference, burrows of organisms allow to prove the existence of the lead sulphide on the interface of the deposit at the time of its burrowing. This double behaviour of galena can be explained only if the lead sulphide began to precipitate above or on the interface; it has, then, an opportunity of being subjected to the same fate as the detrital material. Inside the sediment, precipitation could proceed and galena crystallized later as a cement.