Technical Report NTB 90-32

Für zwei Forschungsgelände zum Studium natürlicher Analoga in der Nähe von Poços de Caldas, Brasilien (Osamu Utsumi Mine und Morro do Ferro), wurden geochemische Vorgänge, die Wasser/Gestein/Gas-Wechselwirkungen betreffen, modelliert anhand von Grundwasserzusammensetzungen, mineralogischen Daten, Ionenkorrelationen, Speziationsrechnungen, Ionenbilanzen und Lösungsgleichgewichten. Die Hauptgesteinsarten sind alkalisches Eruptivgestein, das aus hydrothermal veränderten und stark verwitterten, vulkanischen und subvulkanischen Phonoliten besteht. Diese veränderte Gesteinsmasse variiert von Lateriten an der Oberfläche zu Saproliten und schlussendlich zu unverwittertem, hydrothermal verändertem Grundgestein in der Tiefe. Die Mine enthält hohe Konzentrationen an Uran, und Morro do Ferro hat hohe Konzentrationen an Thorium und Seltenen Erden. Die Reaktionsmodelle können die Wasserchemie und Mineralvorkommen wiedergeben und wurden durch Vorhersagen über ausgefällte Mengen von Mineralien und den pH-Wert des Endwassers bestätigt. Die Modellberechnungen können auch den pH-Wert und Eisengehalt der Wasserproben während der CO₂-Entgasung und der Eisen(II)oxidation bei Luftzutritt wiedergeben. Die Resultate der geochemischen Reaktionsmodelle zeigen, dass die vorherrschenden Vorgänge folgende sind: Erzeugung von CO₂ in der Bodenschicht durch Oxidation organischer Stoffe; Auflösung von Fluorit, Calcit, K-Feldspat, Albit, Manganoxyden; Oxidation von Pyrit und Sphalerit; Ausfällung von Eisenoxiden, Kieselsäure und Kaolinit. Frisch gespeicherte Grundwässer sind untersättigt bezüglich Baryt, während abfliessende Wässer und tiefere Grundwässer an Baryt gesättigt bis übersättigt sind, was die bestimmende Wirkung der Gleichgewichts-Löslichkeit zeigt. Strontium-Isotopen-Daten zeigen, dass andere Quellen als calciumhaltige Mineralien benötigt werden, um das gelöste Strontium der Grundwässer zu erklären. Diese könnten K-Feldspat, Smectit­Chlorit-Mischschichttone und Goyazit einschliessen.