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Technical Report NTB 90-32
Poços de Caldas Report No. 14Geochemical modelling of water-rock interactions at the Osamu Utsumi mine and Morro do Ferro analogue study sites, Poços de Caldas, Brazil
On a modélisé des processus géochimiques relatifs aux interactions eau-roche-gaz en utilisant la composition des eaux souterraines, des données minéralogiques, des balances ioniques et des calculs de spéciations, de bilans de masse nonthermodynamiques et de transferts de masse thermodynamiques pour deux sites d'étude d'analogies naturelles proches de Poços de Caldas au Brésil: la mine d'Osamu Utsumi et Morro do Ferro. Le principal type de roches est un complexe alcalin igné, composé de phonolites volcaniques et subvolcaniques altérées hydrothermalement et fortement décomposées par les agents atmosphériques. Cette masse de roche altérée passe d'une latérite en surface à une saprolite et finalement en profondeur à une roche en place non effritée, altérée hydrothermalement. Le site de la mine contient de fortes concentrations d'uranium alors que Morro do Ferro présente d'importantes concentrations de thorium et de terres rares. Les modèles de réactions peuvent reproduire la chimie des eaux et l'occurence de minéraux; ils ont été validés en prédisant la masse des minéraux précipités et le pH de l'eau résultante. Les calculs réalisés à l'aide des modèles peuvent également reproduire le pH et les teneurs enfer des échantillons d'eau lors du dégazage de CO2 et l'oxydation du fer (II) par exposition à l'air. Les résultats des modèles de réactions géochimiques révèlent que les processus dominants sont la production de CO2 dans le sol par décomposition aérobique de matières organiques, la dissolution de fluorite, de calcite, de feldspath potassique, d'albite, d'oxydes de manganèse, l'oxydation de pyrite et de sphalérite et la précipitation d'oxydes ferriques, de silice et de kaolinite. Les eaux d'infiltration sont sous-saturées en barite et les eaux résurgentes ainsi que les eaux souterraines profondes sont saturées ou sursaturées en barite, démontrant un important mécanisme de contrôle de l'équilibre des solubilités. Des données isotopiques pour le strontium démontrent que des sources autres que les minéraux calciques sont nécessaires pour expliquer la quantité de strontium dissous dans les eaux souterraines, comme les feldspaths potassiques, les argiles à couches alternées smectite-chlorite et les goyazites.