Resumen de Authigenic mineral precipitates in acidic pit lakes and incubation columns related to biogeochemical factors

Iñaki Yusta Arnal, Andrey Ilin, Javier Sánchez España

• español

  Los lagos ácidos mineros (APLs) formados en minas abandonadas representan excelentes laboratorios naturales para el estudio de la formación de minerales autigénicos precipitados por diversos procesos biogeoquímicos en columna de agua y sedimentos del fondo. Las condiciones geoquímicas incluyen pH ácido extremo a moderado ( -2 a 4.5), Eh oxidante a muy reductor (800 a -200 mV), aislamiento permanente de sus aguas anóxicas profundas (hasta 130 metros de profundidad) y los sedimentos del fondo; junto a contenidos muy altos de sulfato y metales disueltos (e.g. Fe, Al, Zn, Cu, As, Pb, Cd) y la presencia de microorganismos reductores/oxidantes de sulfato y Fe. Después de una década de monitorización de aguas y sedimentos de APLs en minas de sulfuros de la Faja Pirítica Ibérica (Huelva, España) y La Unión (Murcia), junto con ensa- yos de laboratorio con columnas de incubación construidas con microorganismos autóctonos y aguas y sedimentos del fondo de los APLs, se constata una amplia variedad de precipitados autigénicos. Los oxihidroxisulfatos de Fe (schwertmannita, K- y H3O + -jarosita) son las fases principales en aguas ácidas y oxidantes (pH 2.0-3.5), la hidrobasaluminita en condicioness anóxicas menos ácidas (pH> 4.0); y los sulfuros de Zn, Cu, As y Fe (por ejemplo, wurtzita, covellita, calcocita ...) aparecen relacionados con niveles anóxicos de sulfato reducción y la comunidad bacteriana asociada. La morfología y cristalinidad de los precipitados es muy variada, desde amorfas hasta nano- o microcristalinas, especialmente en sulfuros y precipitados de Al, donde algunos de ellos incorporan otros cationes absorbidos o en sustitución (Cd, Cu, Se ...). La relación entre minerales autigénicos, condiciones biogeoquímicas y envejecimiento mineral se explora utilizando técnicas mineralógicas (separación selectiva, DRX, SEM, TEM).

• English

  Acidic Pit Lakes (APLs) formed in abandoned metal mines represent excellent natural laboratories for the study of authigenic mineral formation resulting from diverse biogeochemical processes in the water column and bottom sediments. Geochemical conditions include extreme to moderate acid pH (from ~2 to 4.5) in waters, oxidative to highly reductive Eh (800 to -200 mV), permanent isolation of deep anoxic waters (up to 130 meters deep) and its bottom sediments, as well as very high dis- solved sulfate and metals in water (e.g. Fe, Al, Zn, Cu, As, Pb, Cd) and the presence of sulfate- and Fe-reducing/oxidizing microorganisms. After a decade of monitoring waters and sediments of APLs in abandoned metal sulfide mines of the Iberian Pyrite Belt (Huelva, Spain) and La Unión (Murcia), together with in-lab simulations using incubation columns constructed with indigenous microorganisms and original waters and bottom sediments, a wide variety of authigenic precipitates were found. Fe-oxy-hidroxysulfates (schwertmannite, K- and H3O +-jarosite) are the main phases in acid oxic waters (pH 2.0-3.5), while hydrobasaluminite prevails in less acidic anoxic settings (pH>4.0); Zn, Cu, As, and Fe sulfides (e.g. wurtzite, covellite, chalcocite..) appear related to anoxic sulfidic layers formed as a result of sulfate reducing bacteria activity. The morphology and crystallinity of those precipitates greatly varies, from amorphous to nano- or microcrystalline, especially in sulfides and Al-precipitates, some of which incorporate other absorbed or substituting cations (Cd, Cu, Se...). The relation between mineral neoformation, biogeochemical conditions and mineral aging is explored using mineralogical techniques (selective separation, XRD, SEM, TEM).