Pore water chemistry of a Paleogene continental mudrock in Spain and a Jurassic marine mucdrock in Switzerland: sampling methods and geochemical interpretation

• Autores: María Jesús Turrero Jiménez, Ana María Fernández Díaz, Francisco Javier Peña Castellot, M. D. Sánchez, Paul Wersin, Paul Bossart, M. Sánchez, Ana María Melón Sánchez, Antonio Garralón Lafuente, Abel Yllera de Llano, Paloma Gómez González, Pedro Hernán
• Localización: Journal of iberian geology: an international publication of earth sciences, ISSN-e 1886-7995, ISSN 1698-6180, Vol. 32, Nº. 2, 2006 (Ejemplar dedicado a: Research and Development for the Deep Geological Disposal of Radioactive Wastes (II)), págs. 233-258
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Química del agua intersticial de una arcilla continental Paleógena en España y una arcilla marina Jurásica en Suiza: métodos de muestreo e interpretación geoquímica
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  • español

    This work summarises the methodologies and approaches developed in CIEMAT during the last 10 years for the characterisation of argillaceous formations with the aim of obtaining information on their pore water composition. The work is focused on two sedimentary formations: the Opalinus Clay from Switzerland and an Oligocene-Miocene Clay from Spain, with rather different characteristics as much from the point of view of the methodology applied to the study as for the sedimentary origin itself of both formations.

    The Swiss clay was studied through the participation in the DI-B experiment carried out at the Mont Terri Underground Rock Laboratory, in Switzerland. This experiment was devoted to water sampling and in situ analysis of pore water. Samples were collected and analysed after developing equipments and methodologies to minimize the perturbation of the critical parameters of the clay pore water: pH, Eh, pCO2, Fe(II) and alkalinity. Geochemical modelling is used to interpret and understand the main geochemical processes controlling the water chemistry and the present state of the system.

    Concerning the Spanish clay, the work shows the development of an integrated methodology to characterize a clay formation from core samples belonging to one borehole, named S1. The study integrates all the available data on pore water composition, based on squeezing and leaching experiments, with the mineralogy and geochemistry studied from the mentioned core samples. Geochemical modelling was employed with two main objectives: to check the consistency of the pore water analytical data and to determine the relative importance of the main processes governing the chemistry of the pore water. Specifically, it was used to simulate the processes controlling the redox evolution in the clay formation. The simulation considered equilibrium for reactive minerals such as calcite, dolomite, gypsum and ferrihydrite. Microbially-mediated degradation of organic matter and oxidative dissolution of pyrite were also considered from a kinetic point of view.

  • English

    Este trabajo resume una serie de metodologías y aproximaciones desarrolladas en CIEMAT durante los últimos 10 años con el objetivo de obtener información del agua intersticial de dos formaciones arcillosas: la Opalinus Clay procedente de Suiza y unaformación de edad Oligoceno-Mioceno española. Ambas tienen características bastante diferentes tanto desde el punto de vista de la metodología aplicada para su estudio como del origen sedimentario en sí mismo de las dos formaciones. La arcilla Suiza se estudió a través de la participación en el experimento DI-B en el laboratorio subterráneo de Mont Terri, en Suiza, uno de cuyos objetivos fue el muestreo y análisis in situ del agua intersticial de la arcilla. Las muestras de agua se recogieron después de desarrollar equipos y metodologías para conseguir una alteración mínima de los parámetros críticos del agua de la arcilla: pH, Eh, pCO2, Fe(II) y alcalinidad. La modelización geoquímica se utilizó como herramienta para interpretar y entender los principales procesos geoquímicos que controlan la química del agua y el estado actual del sistema.En relación con la arcilla española, el artículo muestra el desarrollo de una metodología integrada para caracterizar el agua intersticial de la formación arcillosa a partir de muestras de testigos correspondientes a un sondeo, denominados S1. El estudio trata de integrar todos los datos disponibles sobre la composición del agua intersticial obtenida mediante la técnica de compresión bajo presión (squeezing) y mediante extractos acuosos, con la caracterización mineralógica y geoquímica de los testigos. La modelización geoquímica se utilizó con dos objetivos principales: para valorar la consistencia de los datos analíticos del agua intersticial y para determinar la importancia relativa de los principales procesos que gobiernan la química del agua intersticial. Específicamente, la modelización se utilizó para simular los procesos que controlan la evolución redox del sistema. Se consideró equilibrio para los minerales reactivos como la calcita, dolomita, yeso y ferrihidrita. Además, se trató la degradación de la materia orgánica y la disolución oxidativa de la pirita desde un punto de vista cinético.