ISSN 0210-6558

Boletín de la Sociedad Española de

Mineralogía Una revista europea de Mineralogía, Petrología, Geoquímica y Yacimientos Minerales

Directora: P. Fenol! Hach-Al r

xxnl

. . . ;Resúmenes de Comunic Reunión de.laSociedod Esp .. El RU$rtodeSdnta Morí

Editore.s de este volúmen: .. . M. PilarMata y LuisBarbero

Boletín de la Sociedad Española de Mineralogía Vol 26-A

Periodicidad anual

ISSN 0210-6558

Directora de la revista: Purificación Fenoll Hach-Alí

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Resúmenes de ~omunicaciones XXIII Reiinión de la Sociedad Española de Mineralogía El Puerto de Santa María, 8-9 Julio 2003 Editores de este volumen: M. Pilar Mata y Luis Barbero

Volumen 26-A, 2003

Publicado por la Sociedad Española de Mineralogia (integrada en la "European Mineralogical Union") Sociedad Española de Mineralogia www.ehu.es/sem Alenza, 1 - 28003 Madrid

XXIII REUNION DE LA SOCIEDAD ESPAÑOLA DE MIJVERALOG~A El Puerto de Santa María (Cádiz) ,8-9 Julio, 2003 Organizan Sociedad Española de Mineralogía Universidad de Cádiz

COMITE ORGANIZADOR María Pilar Mata Campo Universidad de Cádiz Luis Barbero González Universidad de Cádiz Angel Sánchez Bellon Universidad de Cádiz Vocales Salvador Domínguez Bella Universidad de Cádiz Francisco López Aguayo Universidad de Cádiz 1 Javier Martínez López Universidad de Cádiz José Pedro Moral Cardona Universidad de Cádiz Alberto Santos Sánchez Universidad de Cádiz

Presidente Viceresidente y Tesorero: Secretaria Técnica:

COMITÉ CIENT~FICO Presidente: Francisco López Aguayo Universidad de Cádiz José Pedro Calvo Sorando Universidad Complutense de Madrid Luis Guillerino Corretgé Castañón Universidad d e Oviedo Salvador Dominguez Bella Universidad d e Cádiz , Emilio Galán Huertos Universidad d e Sevilla Maria Pilar Mata Campo (Universidad d e Cádiz) Manuel Prieto Rubio Universidad d e Oviedo Gabriel Ruiz d e Almodóvar Se1 Universidad d e Huelva ENTIDADES Y ORGAh'ISMOS PATROCiNADORES Y COLABORADORES

* Ministerio de Ciencia y Tecnología

* Departamento de Cristalografía, Mineralogía,

Andalucía) * Excma. Diputación de Cádiz * Excnio. Ayuntamiento de El Puerto de Santa María * Universidad de Cádiz * Facultad de Ciencias, Universidad de Cádiz * Facultad de Ciencias del Mar y Ambientales, Universidad de Cádiz

Estratigrafia, Geodinámica, Petrología y Geoquímica (Universidad de Cádiz) * Grupo de Investigación "Mineralogía y Geoquimica de la UCA" (RNM-326, Junta de Andalucía) * Banco Santander * Bruker * Ilustre Colegio Oficial de Geólogos de Andalucía

* Consejería de Educación y Ciencia (Junta de

Depósito Legal: GR-491- 1990 I.S.S.N.: 0210-6558 Imprime: Gráficas Fernando, Polígono Juncaril, Parc. 1 14-K, Albolote (GRANADA)

BOLETÍN DE LA SOCIEDAD ESPAROLA DE MINERALOGÍA Volumen 26-A, 2003

~NDICE

CONFERENCIAS C. M. Pina. - Aplicacio~iesde la microscopía de fuerza atómica en mineralogía y , . geoqulmlca ..................................................................................................................... 1 M. Posfai. - Atmosp!!e;-ic minera!ogy: the prcper!ies cf individua! aerosol paitic!es in the rroposphere. ................................................................................ 3 F. Stuart. - A revielv of [he uses of noble gas isotope geochenlistry in geology. ........... 5 CRECIMIENTO CRISTALINO Y SUPERFICIES MINERALES A. Andara, A. Fernández-González y M. Prieto. - Incorporación de (seo4'] en/sobre baritina y yeso. ................................................................................. J. M. Astilleros, C. M. Pina, L. Fernández-Diaz y A. Putnis. - El papel del nlagnesio .................................. en el crecimiento de la calcita. ................................ . . L. Fernandez-Díaz, J. M. Astilleros y C. M. Pina. - La niorfología de los cristales de calcita dopados con cationes divalenres.......................................................... A. Jirnénez, M. Prieto, M. A. Salvadó y S. García-Granda. - Cristaloquímica de algunos miembros de la serie (Sr, Ba)H As04.H20 ......................................... C. M. Pina, J . M. Astilleros y L. Fernández-Díaz. - Sobre la relación entre mecanismos de crecimiento cristalino y coeficientes de distribución en sistemas solución sólida-solución acuosa....................................................... C. M. Pina, D. Heasman, A. Femández-González y M. Prieto. - Predicción de coeficientes de distribución C d K a en el sistema (Cd,Ca)C03-H20............. N. Sanchez Pastor, C. M. Pina y L. Fernández-Díaz. - Crisralización secuencia1 se las soluciones sólidas (Ba,Sr)SO4 y (Ba,Sr)COj en un sistema dijiusiónreacción: conducta de nucleación y relaciones composicionales ..................... A. Santos, P. J. Extremera, M. Piñero, T. García, S. Fernández-Bastero y L. GagoDuport. - Estudio experimental del sistema C, S, Fe, Ca y Mg agua: formación de sulfuros y carbonatos. Un análogo de precipitación en ambientes anóxicos marinos.............................................................................

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M. Achab, J. P. Moral Cardona y J. M. Gutiérrez Mas. - Análisis de las texturas super-ciales en granos de cuarzo de la Bahía de Cádiz (SW de España). ..... 23 F. Álvarez González y F. López-Aguayo. - Tratamientos estadísticos en mineralogía cualitativa: aplicación al estudio de Pedreras Viejas (Murcia)..................... 25 G. Anfuso, G . Cultrone y E. Sebastián. - Miiieralogía de dos niveles fosfáticos en el valle de los ríos Biddemi e Irminio (Marina di Ragusa, Sicilia) ..................... 27

C. Martin Puertas, M. P. Mata, V. Díaz-del-Río, L. Somoza, y L. M. Pinheiro. Primeros datos mineralógicos de sondeos de volcanes de fango en el Golfo 29 de Cádiz y su relación con emisiones submarinas de metano......................... J. P. Moral Cardona, J. M. Gutiérrez Mas, A. Sánchez Bellón, S. Domínguez Bella y J. Martinez López -El análisis de las texturas superficiales de los minerales pesados y sus aplicaciones.. .............................................................. 31 Mineralogia. de arcillas

M. Bentabol, M. D. Ruiz Cruz, F. J. Huertas y J. Linares. - La reacción hidrotermal de la caolinita en el sistema Na~0-Kz0-Mg0-Al~0~-Si02-H20-HCl a 200 "C y p H - 7.............................................................................................................. 33 F. J. Carrillo Rosúa y S. Morales Ruano. - Mineralogia y quimismo de los jlosilicatos del depósito de Au-Cid de Palai-Islica (Carboneras, Almeria) ..... 35 F. Franco, L. A. Pérez-Maqueda y J. L. Pérez-Rodriguez. - Utilización de ultrasonidos conlo tratamiento para mejorar las capacidades de absorción de silicatos laminares. ................................................................................... 37 B. Goffé, M. P. Mata, F. Nieto y A. Liati. - Saliotita (cookeita/paragonita, 1:l) en rocas de alta presión de la isla de Amorgos (Grecia) ...................................... 39 C. Lázaro, M. D. Ruiz Cruz y C. Sanz de Galdeano. - Mineralogía del Trías maláguide en e1 sector de Diezma (Sierra Arana, Cordillera Bética).............. 41 C. Marcos, Y . C. Arango, A. García e 1. Rodriguez Marcos. - Estudio mediante difracción de rayos X de alta temperatzlra (in situ y ex situ) del comportamiento de vermiculitas de diferente procedencia y composición...... 43 F. del Moral, J. A. Sánchez, S. de Haro, S. T. Sánchez, D. M. Collado y C. Sánchez - Mineralogía de suelos desarrollados sobre, areniscas en la hoja de campillos (1022) Málaga.. .............................................................................. 45 M. Pozo, J . Casas, J . P. Calvo, J. A. Medina y J. A. Martín Rubí. - Caracterización y origen de paleosuelos sepiolíticos condensados (Cerro de Batallones, Mioceno, Cuenca de Madrid)............................................................................ 47 A. Ruiz Conde y P. J . Sánchez Soto. - Nuevas aproximaciones en el estudio de fases interestratijicadas ............................................................................................ 49 M. D. Ruiz Cruz y P. Rodríguez Jiménez. - Biotita sódica y biotita sodo-potásica en esquistos del Complejo Maláguide (Cordilleras Béticas) ................................ 51 D. Ruiz de León, J. Cuevas y S. Leguey. - Efecto de las condiciones de molienda en la caracterización mineralógica de materiales esmectíticos............................ 53 A. Sánchez Bellón, A. Luna del Barco y J. M. Gutiérrez Mas. - Mineralogía de la materia en suspensión de las aguas de la Bahía de Cádiz y plataforma adyacente .......................................................................................................... 55

R. Arana Castillo, F. Escudero Ramos y A. Alias Linares. - Aportaciones de la mineralogía al estudio de la calidad química de las aguas potables de Murcia ............................................................................................................. 57 J . M. Astilleros, A. Godelitsas, K. Hallam y A. Putnis. - Interacción del carbonato de calcio (calcita y aragonito) con soluciones acuosas ricas en Pb 2+................................................................................................................... 59

J. M. Bernabé y M. l. Carretero. -Caracterización mediante microscopia eiectrónica de barrido de partículas atmosféricas del área industrial de Huelva .............. 61 E. Boixereu, J. M. Amor y J. Locutura - Prospección geoquímica en suelos de un área e71 la zona de Majadacaliente, Zorita (Cáceres)....................................... 63 D. M. Collado, J. A. Sánchez, A. Navarro, F. del Moral y J. A. Femández. Mineralogia de suelos afectados por minería de sulfuros en la provincia de Almería ............................................................................................................ 65 L. Diaz Beltrán, J. Jiménez Millán, R. Jiménez Espinosa, M. Vázquez e 1, Abad. Caracterización mineralógica de las fases potencialmente reactivas de la matriz del acuífero aluvial del río Guadalquivir en el área de Andújar ......... 67 F. Feria, M. Casas-Ruiz, C. Corredor, 1. Quiroga y R. A. Ligero. - Relaciones entre variables sedimentológicas y radiológicns en columnas sedimentarias de zonas costeras reproducidas en /aboratorio ................................................... 69 J. C. Fernhndez Caliani, A. Requenu y F. Ga!án. - Origen y distribución de elementos potencialmente tóxicos y radiactivos en los suelos periurbanos de Huelva ............................................................................................................... 71 F. J. Jiménez-Espejo, F. Martínez-Ruiz, J. M. González-Donoso, D. Linares y S. M. Bemasconi. - Registro paleoclin~ático de los zíltimos 16.000 años en la cuenca del Mar de Alborún: indicadores geoquhicos y n~ineralógicos .......... 73 F. Martin, M. Simón, C. Dorronsoro, M. Ruiz, 1. García y J . Aguilar. Transformaciones mineralógicas en suelos carbonatados afectados por un vertido de lodos piríticos. ................................................................................ 75 J. M. Martín-García, C. Cardell, V. Aranda, R. Márquez y R. Delgado. - Evolución edafoquínlica en suelos de Sierra Nevada (Granada)..................................... 77 E. Mendoza, M. A. Armienta, A. Soler y C. Ayora. - Estudio de la movilización de elementos traza en residuos mineros del distrito de Guanajuato, México.. ............................................................................................................ 7.9 M. C. Osácar, L. F. Auqué, C. Sancho, C. Arenas y M. Vázquez. - Dinámica de la precipitación de calcita en las formaciones tobáceas del Monasterio de Piedra (Zaragoza): datos hidroqzcímicos........................................................ 81 N. Otero, A. Canals, A. Soler y E. Viñals. - Evolución de la composición isotópica del sulfato disuelto en el río Calders (Llobregat, NE España) ......................... 83 N. Otero y A. Soler. - La salinización de las aguas subterráneas en la cuenca del Río Llobregat: cuantEficación de las fuentes contaminantes a partir de datos isotópicos......................................................................................................... 85 J. Piñol, A. Soler y E. Mendoza. - Los lodos def7otación de la mina de Cierco (PbZn), Catalunya: caracterización minerhlógica, geoquímica y estudio de sus lixiviados mediante ensayos en columna.......................................................... 87 R. Puig, A. Soler y A. Ávila. - Orígen de las fuentes de azufre atmosférico en una parcela de pino silvestre (pinus sylvestris, l.) situada cerca de la central térmica de Cercs (Berguedá, Catalunya).......................................................... 89 J. Raya, A. Delgado y E. Reyes. - Composición isotópica del vapor de agua atmosférica en la vertiente Noroeste de Sierra Nevada (España). Relación 91 con la humedad relativa y la temperatura........................................................ J. Raya, E. Reyes, A. Delgado y R. Núñez. - Perfil de la composición isotópica del vapor de agua atmosférica en Sierra Nevada (España): efecto altitud. ........... 93 J. Raya, E. Reyes, A. Delgado y R. Núñez. - Con~posiciónisotópica del vapor de agua atmosférica frente a la altitud, en un corte transversal Norte-Sur al Este de Sierra Nevada (España). ..................................................................... 95

1. Rodríguez y C. Marcos. - Caracterización de las partículas de la atmósfera de .. , Oviedo y de Gyon. ........................................................................................... 97 F. Rull, A. Sanz, A . Sansano y J. Gómez Elvira. - Estudio de la especiación química

del agua de Río Tinto por espectroscopia raman: implicaciones en astrobiología. ................................................................................................... J. Sánchez España, E. López Pamo, O. Aduvire Pataca y E. Santofimia. - Los drenajes ácidos de mina y su afección a la red fluvial en la cuenca del río Odiel,faja pirítica ibérica, Huelva: estudio preliminar. ............................... B. L. Valero-Garcés, M. P. Mata, A. Navas, A. Delgado-Huertas, C. Martín Puertas, J. Machín, P. González-Sampériz, y A. González-Barrios. - Análisis mineralógico y geoquímico de sedimentos de la Laguna de Zoñar (Córdoba): implicaciones paleoambientales. .................................................. L. Vitoria, J . Serrano, A. Soler y A. vi la. - Aplicación de la 6 1 5y~la 6180 como trazadores de la contaminación agrícola de las aguas subterráneas de Osona (NE España). ......................................................................................... L. Vitoria, A. Soler y F. Grandia. - Evolución quinrica (;yH4) y de la composición isotópica ( 6 ' j -~NHJ) de purines guardados en una bolsa experimental. .....

R. Arana y J. A. Antoliilos Marin. - Nueva cantera romana de mármoles en el Campo de Cartagena: datos preliminares. ....................................................... C. Cardell Fernández y J . Rodríguez Gordillo. - Estudio depolicromías de la iglesia del monasterio de San Jerónimo de Granada: estado de conservación. ....... S. Domínguez-Bella, J . M. Nieto, F. Nocete, J. Ramos y R. Sáez. - ICP-MS en arqtreontetría. Variscitas arqueológicas en el Oeste peninsular, origen de las maferiasprimas geoiógicas. ........................................................................ M. D. Gallart Marti y M. C. Osácar Soriano. -Análisis comparativo de .la simetría en las decoraciones de las cerámicas del aniiguo cardial: algunos ejemplos de Valencia, Aragón y Cataluña. ...................................................................... L. Linares-Fernández, E. Sebastián Pardo y C. Rodríguez-Navarro. - Desalinización de materiales pétreos ornamentales afecfadospor el crecimiento de NaCl. .. M. S. Milá Otero y R. Arana. - Tipologia de materiales cerárnicos en el teatro romano de Cartagena: mineralogía y quimismo. ............................................ L. Montealegre, J. Barrios Neira y J. Palma. - Esrudio de varios afloramientos de travertino en Andalucía. .................................................................................. M. Pozo, J. Casas, J. A. Medina y J. A. Martín Rubí. - Estudio de rocas blandas (Soji Stones) procedentes de vasijas del Jhebel Buhays (Emirato Árabe Unido de Sharjah), importancia del factor textural. ........................................................ A. Ruiz Conde, Ma E. Enrique Magariño, A. Ramirez de Arellano López, M. A. Avilés Escaño y P. J. Sánchez Soto. - Petrografía y mineralogía de tapiales procedentes de los Reales Alcázares de Sevilla. ........................................... A. Sansano, F. Rull y J. Medina. - Estudio de los pigmentos minerales derivados del óxido de plomo: síntesis y caracterización estrtictural por DRX y microraman. ........................................................................................................

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L. Barbero. - Termocronología mediante huellas de fisión de circones detríticos en 129 materiales triásicos de la zona externa de las cordilleras bélicas. ............... L. Barbero, A. Gil Imaz, M. P. Mata y A. Casas-Sainz. - Edades de huellas de fisión en apatito y circón en materiales cretácicos de la Cuenca de Carneros: 131 implicaciones en la evolución terma1 de la cuenca. ........................................ C. Casquet, C. Galindo, C. Rapela, R. J. Pankhurst, E. Baldo, J. Saavedra y J. Dahlquist. - Granate con alto contenido de tierras raras pesadas (HREE) y una elevada relación Sm/Nd, en pegmatitas de la sierra de Valle Fértil (Sierras pampeanas, Argentina). ...................................................................... 133 J. C . Fernández Caliani e 1. Mereni-Ventas. - Patrones de distribución de elemeníos de tierras raras en los skarns con wollastonita de la banda metamórfica de Aracena (Huelva). .................................................................. 135 M. A. García del Cura, A. La Iglesia, A. Bemabéu, D. Benavente y S. Ordóñez. Caracterización nzineralógica de stperjicies de discontinuidad en rocas carbonáticas marinas: el caso del mármol comercial gris pulpis (Jurásico 13 7 superior de Santa Magdalena de Pulpis, Castellón). ..................................... J. Jiménez Millán, 1. Abad y M. Vázquez. - Efecto de la deformación por cizalla y de la iníeracciónf2uido-roca en diques ácidos del stock de Santa Elena (iV de Jaén, macizo ibérico meridional). .................................................................. 139 T. Martín Crespo y R. Lozano. - El meteorito de Reliegos: descripción perrográjica y mineralógica. ................................................................................................ 141 M. P. Mata, C. Taberner, L. Somoza, D. Teagle, A. Delgado Huertas, C. Martín Puertas and V. Díaz-del-Río. - Microbial-mediated carbonates in the Gulfof Cádiz: new data of Hespérides, Cornide and Fila de hormigas ridge chimneys.......................................................................................................... 143 D. Morata, E. Puga, L. Aguirre y A. Díaz de Federico. - Metamorfismo de muy bajo, grado en las zonas exlernas de las cordilleras béticas .................................. 145 A. Moura and F. Rocha. - Geothernrometry applied ro orogenic metamorphism al the Giant Neves Corvo deposit ........................................................................... 147 M. J. Muñoz-Espadas, J. Martínez-Frías y R. Lunar. - Reliegos L5, último meteorito recuperado en España ...................................................................................... 149 D. Orejana y C. Villaseca. - Caracterización mineral de los enclaves máficos y ultramáficos en los lamprófidos alcalinos del sistema central español ........... 151 D. Pereira, M . Peinado, D. Shaw, B. Upton y A. Fallick. - Influencia de volátiles en un proceso de serpentinización. ...................................................................... 153 E. Puga y A. Díaz de Federico. - Endonzorfismo y asimilación de xenolitos del zócalo de la zona subbética por basaltos jurásicos e influencia de estos procesos en 155 la composición química del magma. ................................................................. M. D. Ruiz Cruz, J. M. Nieto, E. Puga y A. Díaz de Federico. - Metamorfismo de diques máficos en la zona de Málaga. .............................................................. 15 7

YACIMIENTOS MINERALES

F. J. Carrillo Rosúa, S. Morales Ruano, P. Fenoll ~ a c h - ~ lA. í , J. Boyce y A. E. Fallick. - Génesis de la barita de las Herrerías y Sierra Almagrera (Cuevas de Almanzora, Almería). ................................................................................... C. Conde, F. Tomos, J. Femández y M. Doyle. - Encuadre estratigrájco de los sulfuros masivos de la parte Suroriental de la faja pirítica: Aznalcollar-Los Frailes, y Las Cruces. ..................................................................................... E. Crespo Feo, M. Rodas González y F. J. Luque Del Villar. - La geoqtíímica isotópica a microescala en el estudio de mineralizaciones de grafito. ............ A. García y A. Canals. -, Las areniscas oligocénicas de la Fn? Solsona (Lleida): Eslzidio coinparatii~ode muestras mineralizadas y no mir~eralizadas............. S. Garcia De Madinabeitia, J. F. Santos Zalduegui, F. Palero, M. Carracedo y J. 1. Gil Ibarguchi. - Heterogeneidad isolópica del Pb en los yacimientosjlonianos del valle de Alcudia (España). Implicacior7es genélicas. ................................ M. Garreta y A. Soler. - "Menas Metálicas 2.0": Un entorno virtual para la ., . ideniificacion mineral. .................................................................................... J. A. López-Garcia, C . Villaseca y L. Barbero. - Estudio preliminar de las n~inernlizaciones de Pb-Zn de Mazarambroz, banda rnilonítica de Toledo............................................................................................................... E. Merino y A. Canals. - Venas desplazantes y esfuerzo inducido por crecimiento: génesis y auto-organización de brechus y rilmitos en dolomitas. ................ A. Moura, J.Gotze, and F. Sodré Borges. - Preliminary results on the ca~hodoluniii~escenceof quartz from the Neves Corvo Vms deposit (Porttrgal). ............................................................................... M . Toscano, E. Pascua], G . R. Almodóvar, R.W. Nesbitt y R. Sáez. - Movilidad de circonio y tierras raras en halos de alteración hidrotermal @ j a pirítica ibérica): evidencias rext~irales........................................................

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lndice de autores ............................................................................................................ 179 Normas de publicación de manuscritos .......................................................................... 183 Solicitud de inscripción en la Sociedad Española de Mineralogia ................................. 187

Boleríri de la Sociedad Espafiola de Mineralogía, 26-A (2003)

APLICACIONES DE LA MICROSCOP~ADE FUERZA ATÓMICA EN MINERALOGIA Y GEOQUIMICA C.M. Pina Dpto. Cristalografia y Mineralogía. Universidad Complutense de Madrid 28040 Madrid. España.

La Microscopia de Fuerza Atómica constituye una valiosa herramienta de observación que en las últimas décadas se ha convertido en una técnica de uso frecuente en lo que se h a venido en llamar ciencia de superficies. Su versatilidad a la hora de obtener imágenes de alta resolución de superficies en contacto con gases y líquidos diversos está permitiendo estudiar ej comportamiento de las interfases sólido-fluido a escala molecular. Fenómenos tales como el crecimiento cristalino, la oxidación y reactividad de las superficies, o su interacción con moléculas orgánicas pueden ser ahora observados in situ con un detalle hasta hace poco inimaginable. Ello está proporcionando una gran cantidad de información nueva que sin duda conducirá a una mejor comprensión de los procesos mediante los cuales los sólidos se relacionan con su entorno. Dado que la mayoría de los fenómenos que tiene lugar en la corteza terrestre implican ]a interacción de sólidos cristalinos con atmósferas y soluciones multicomponentes, la Mineralogía y la Geoquímica no podían mantenerse ajenas a los avances que se están llevando a cabo en el campo de la ciencia de superficies [1,2]. Desde hace ya algunos años, estas dos disciplinas están incorporando el estudio de las superficies minerales a escala nanométrica como parte de sus objetivos fundamentales. En particular, numerosos trabajos publicados recientemente en revistas especializadas hacen uso de la microscopia de fuerza atómica. Con ella se abordan problemas que van desde la cinética de disolución y crecimiento de minerales en condiciones exógenas a la incorporación de impurezas inorgánicas en sus superficies, pasando por los poco conocidos procesos de biomineralización o de interacción entre minerales y materia orgánica. El creciente interés en está técnica por parte d e mineralogistas y geoquímicos es lo que ha inspirado esta conferencia. En ella, la explicación de los fundamentos de la microscopia de fuerza atómica se verá acompañada de algunos ejemplos de su aplicación en Mineralogía y Geoquímica.

Referencias [ l ] Mineral Surfaces (1995) The Mineralogical Society Series (Chapman & Hall). Ed. D.J. Vaughan & R.A.D. Pattrick. [2] Environmental Mineralogy (2000) European Mineralogical Unions. Notes in Minerlogy. (Eotvos University Press, Budapest). Ed D.J. Vaughan & R.A. Wogelius.

Boletít~de la Sociedad Espatiola de Mitreralogía, 26-A (2003)

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ATMOSPHERIC MINERALOGY: THE PROPERTIES OF INDIVIDUAL AEROSOL PARTICLES IN THE TROPOSPHERE Mihály Pósfai Earth and Environmental Sciences Department, University of Veszprém. Hungary Aerosol particles play important roles in the chemistry and physics of the atmosphere; they change Earth's energy balance both directly and indirectly, by scattering and absorbing solar radiation, and by nucleating clouds and thus modiQing cloud properties. In addition to being agents of climate change, aerosol particles affect our environment in various ways. In arder to understand the influence of aerosol particles on climate change and the environment, it is essential to know the physical and chemical properties of individual particles. A rnineralogical perspective is often usefUl in studies of atmospheric aerosols because it helps in assessing the properties of single particles, as opposed to those of bulk samples. We used analytical transmission electron microscopy (ATEM) and atomic force microscopy (AFM) for studying the sizes, morphologies, compositions, and mixing states (degree of aggregation) of individual particles that were collected at various locations and under both pristine and polluted conditions. The most important groups of tropospheric aerosol types include mineral dust, sea salt, sulfates, and carbonaceous particles. In terms of mass, mineral grains ("dust particles") constitute the largest fraction of atmospheric aerosols. The climate effects of mineral aerosols are complex. Depending on their mineralogical composition, dust particles can both scatter and absorb solar radiation, and may absorb some of the terrestrial infrared radiation. We studied the minerals in Saharan dust plumes over the North Atlantic; in general, clay minerals were enriched in plumes that were transported over long distances, and dust particles becarne progressively aggregated with sea-salt particles. Sea-salt particles are the most abundant aerosol species in the marine atmosphere. Since such particles are efficient scatterers of the solar radiation and, owing to their hygroscopic behaviour, act as cloud condensation nuclei (CCN), they exert a cooling effect on Earth's atmosphere. In samples collected from the atmospheres of the Atlantic and Southern Oceans, we studied the chemical reactions of sea-salt particles as they aged in the atmosphere. Complex compositional changes occurred with altitude and time, and the effects of the mixing of continental pollution with marine air masses could be clearly identified. Sulfate particles (ranging in composition from sulfuric acid to ammonium sulfate) are secondary aerosol particles produced from both anthropogenic and natural precursor gases. Since sulfates only scatter but do not absorb visible light and are important as cloud nuclei, they cool the Earth both directly and indirectly. We found that many sulfate particles are aggregated with soot, even in the remote marine troposphere. Soot is the major absorber of solar radiation in the atmosphere; if included in sulfate, the optical properties of the mixed particle will differ from that of the pure sulfate particle. The sulfate-containing droplet acts as a lens that focuses more sunlight onto the absorbing particle; thus, the specific absorption (and the resulting heating of the atmosphere) will be significantly increased. The effects of the aggregation ("interna1 mixing") of soot and sulfate particles are now being incorporated into global climate models. Among the major aerosol types, the physical and chemical properties of carbonaceous @articularly organic) particles are the least known and the most intensely studied. Carbonaceous particles are emitted by various sources, both anthropogenic and natural, and their atmospheric roles and climate effects are highly variable. Soot is produced by incomplete combustion of fossil fuels and vegetation; its climate effect is similar to that of the

greenhouse gases, since the strong absorption of visible light by soot results in net heating. Organic particles can fonn from natural, volatile compounds that are emitted by plants and the oceans. In addition, vast quantities of particles are produced by biomass burning practices in the tropics. Such organic particles have a net cooling effect on Earth's climate. We studied indiyidual carbonaceous particles at a moderately polluted mral site in Hungary, and in Southem African biomass smoke. Interesting pattems o f mixing between different particle types emerged from our TEM studies. At the mral site, sulfate particles were invariably coated by an organic film that likely fonned from both natural and anthropogenic emissions. The organic coating can alter the hygroscopic properties of the sulfate particle, changing its atmospheric effects. In the African biomass smoke samples we identified three main particle types: organic particles with inorganic (potassium chloride and sulfate) inclusions, soot, and "tar hall" particles (spherical, carbon-dominated particles). With the aging of the smoke the compositions of the particles changed rapidly; their chloride content disappeared, and the concentration of tar balls increased. The products of biomass burning were found to play an important role in the development of an elevated, persistent haze layer over Southern Africa.

Boletín de la Sociedad Espaiiola de Mirieralogía, 26-A (2003)

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A REVIEW OF THE USES OF NOBLE GAS ISOTOPE GEOCHEMISTRY IN GEOLOGY Finlay M. Stuart lsotope Geosciences Centre, Scottish Universities Environmental Research Centre, East Kilbride G75 OQF, UK ([email protected])

The noble gases (He, Ne, Ar, Kr and Xe) have several features that have been exploited for over a century to provide critica1 information about Earth history (Ozirna & Podosek, 2001; Porcelli et al., 2002). Firstly, the stable nuclear structure means many isotopes are the end-product of fundamental nuclear processes, such as radioactive decay ( 4 ~ e4, 0 ~and r Iz9xe),neutron- and spallation-induced reactions ( 3 ~ and e "Ne) and spontaneous fission ( 8 0 - 8 6 and ~ r ' 3 ' - ' 3 6 ~ e )The . noble gases provide several irnportant chronorneters for Earth and environrnentai sciences, such as K-Ar, (U-Th)/He, and cosrnogenic 3 ~ and e *'Ne. Secondly, they are inert, s o concentrations in rninerals, melts and aqueous/carbonic fluids are govemed by physical processes such as solubility, diffusion and adsorption. Consequently, elemental and isotope ratios are conservative tracers that are unaffected by chemistry. Helium isotopes are the most versatile noble gas and the most widely used tracer and chronometer (with the exception of the K-Ar system). Although analytically challenging, He isotopes provide a wealth of fundamental information for disciplines as diverse as cosmochernistry, rnantle geochemistry, oceanography, hydrology and clirnate studies. Using examples 1 will demonstrate how He isotopes are used in geological studies. Apatite heliurn therrnochronology Estimating the time-temperature history of sedimentary basins is crucial for predicting the distribution and quality of hydrocarbon deposits. While several indicators of thermal maxima are available, there are few absolute chronometers that operate over the temperature range of thermal maturation of organic matter. Helium diffusion in apatite occurs in the temperature range 4080°C. Combining the apatite (U-Th)/He chronometer with numerical rnodelling provides unique constraints on thermal history of basins. Helium ages (145 - 108 Ma) of apatites from sediments and tuffs in the Upper Silesian Coal Basin, Poland, cannot result from the Permo-Trias.post-inversion cooling of the basin. They require re-heating during the late Mesozoic-Tertiary to 50-70°C, high enough for partial He loss frorn apatite. The He ages are consistent with a 5-10 Ma thermal pulse in response to the deposition, and subsequent erosion, of -1 km of Miocene sediments, that are preserved elsewhere in the basin. This confirms the previous extent of the Miocene sedirnents and implies significant exhurnation during latest Miocene in response to isostatic rebound and relaxation of the European Plate. The rnid-Tertiary ternperature increase, although not likely to play an important role in maturation of organic matter, may have been significant enough to mobilise pre-existing methane. Helium isotopes as tracers of crust-mantle interaction Radiogenic He in the Earth crust is produced with a 3 ~ e P of ~ c. e 0.01 R, (where R, is the The mantle retains a small proportion of the primordial 3 ~trapped e atmospheric ratio 1.4 x 1

during accretion and has 3 ~ e / 4=~ 4-50 e R,. This difference can be exploited to trace the contribution of mantle- and crust-derived volatiles in ancient fluids in inclusions in minerals. Carlin-type gold deposits in N. Nevada, USA, have produced more than 50 M ounces of gold since the 19601s,making it one of the world's major gold districts. Fluid inclusion studies of ore minerals from the Getchell deposit are typical, indicating that fluid temperatures declined with time, and that the fluids were dorninantly aqueous with salinities of 2-3 wt.% NaCl equivalent, and contained