The solubilities of some major and minor element minerals in ground waters associated with a sandstone-hosted uranium deposit

Ground water samples were collected from 41 wells penetrating basal Oakville Sandstone (Miocene) sedimentary rocks in southern Texas and chemically analyzed for major and trace elements to identify chemical changes related to nearby uranium ore bodies. The sample coverage included a 240 km2 area which contains several fault-related uranium deposits. Factors affecting the hydrochemical system of the study area include : (1) the relatively high permeabilities of buried fluvial channel sediments ; (2) upward leakage of brines along growth faults into the aquifer ; (3) the development of a redox interface (Eh=0 volts) within the aquifer ; and (4) the semi-arid climate. Variations in the saturation indices (SI) for chemically reduced minerals of U, As, Mo, Se, and for associated minerals such as pyrite outlined the position of known deposits. The SI increased towards zero (the equilibrium value) as the deposits were approached from updip distances of 3 to 4.5 km, then decreased again downdip. Ground water saturation data for calcite were strongly correlated with the position of the present-day redox boundary. SI values of minerals of U, As, Mo and Se were far more useful for locating the ore deposits than were individual element concentrations. The radiogenic pathfinders Ra and Rn exhibited very strong anomalies within ore, but diminished to background levels at short distances from ore. A strong helium anomaly is deflected in the direction of ground water flow away from the ore. The approach described in this paper constitutes an effective regional scale exploration guide which would lead to a more efficent test-drilling program.
Des échantillons d'eaux de subsurface ont été récoltés dans 41 puits atteignant les grès de base Oakville d'âge Miocène dans le Sud du Texas et ont été analysés pour les éléments majeurs et les éléments en traces afin de mesurer les variations chimiques liées à la proximité de minéralisations uranifères. L'échantillonnage s'étend sur une surface de 240 km2 qui contient plusieurs gisements d'uranium liés à des failles. Les facteurs qui influent sur le système hydrochimique de la région étudiée sont : (1) les perméabilités relativement fortes des sédiments enfouis issus de chenaux fluviatiles, (2) l'écoulement vers le haut des saumures le long de failles vivantes dans l'aquifère, (3) la formation d'une interface redox (Eh=0 volt) dans l'aquifère et (4) le climat semi-aride. Les variations des indices de saturation (SI) pour les minéraux réduits d'U, As, Mo, Se et pour les minéraux associés tels que la pyrite déterminent la position des gisements connus. Les indices de saturation tendent vers zéro (la valeur d'équilibre) lorsque l'on approche les gisements à des distances de 3 à 4-5 km en amont et décroissent de nouveau en aval. Les données de saturation pour la calcite dans les eaux de subsurface sont fortement corrélées avec la position de la limite redox actuelle. Les valeurs des indices de saturation pour les minéraux d'U, As, Mo et Se se sont révélées beaucoup plus utiles pour localiser les gisements que les concentrations des éléments prises individuellement. Les traceurs radiogéniques Ra et Rn sont fortement anomaliques dans le minerai, mais descendent rapidement au niveau du fond à de faibles distances du minerai. Une intense anomalie en hélium sous forme de traînée est observée dans la direction de circulation de l'eau de subsurface. L'approche décrite dans cet article constitue un guide d'exploration efficace à l'échelle régionale qui devrait conduire à un programme de sondages d'évaluation plus sûr.
Wanty Richard B., Chatham James R., Langmuir Donald. The solubilities of some major and minor element minerals in ground waters associated with a sandstone-hosted uranium deposit. In: Bulletin de Minéralogie, volume 110, 2-3, 1987. Les mécanismes de concentration de l'uranium dans les environnements géologiques.