Veins are ubiquitous features in deformed rocks. Despite observations on syntectonic veins spanning two centuries, fundamental questions remain unanswered. Their origin as fractures is largely established but it is still not known why these fractures initiate where they do and how the vein evolves once started. We studied veins from the Lower Ordovician Mazarn Formation in the Arkansas’ Ouachitas combining textural observations, stable isotopes, fluid inclusions, SEM-based cathodoluminescence and electron back-scattered diffraction to understand the initial stage of vein formation, its later evolution, the role of fluids and their environment of formation. The veins are located at boudin necks and are synchronous with cleavage formation. Texturally, veins are characterized by veinlets (thin veins between 5 and 25 μm thick) that parallel the vein-host interface and fibers (columns of quartz or calcite) perpendicular to the vein-host interface between 30 and 350 μm wide. Veinlets are localized fractures filled with quartz. The crystallographic orientation of the precipitated material in veinlets is inherited from host grains at the micron scale and replicated as fibers’ lengths grow to centimeters. The vein-forming fluid was cyclically supersaturated yet never very far from saturation. δ18O values of vein quartz and host are within 2‰ of each other suggesting that the fluid was rock-buffered. Nevertheless, δ18O and δ13C define a ‘J’ shaped trend. Although it is not possible to date any portion of this curve, the simplest explanation is that the fluid evolved from rock-buffered in a closed system to fluid-dominated in an open system. The range of pressure-temperature conditions of vein formation is between 275 and 385 °C and 1100 and 3400 bars, from fluid inclusions and quartz-calcite oxygen isotopes thermometry. By examining a vein from tip to middle, we have established a sequence of events from inception to maturity in vein growth. Vein formation starts with folding followed by flattening of resistant sandstone layers which in turn gives rise to boudinage. Boudinage formation allowed for fracture localization along boudin-necks. The vein grew by the repeated addition of veinlets in the neck region. Recrystallization later modified the fibers by obliterating some evidence of the veinlets and moving fiber walls.

Esta memoria trata de la evolución geoquímica de cuencas evaporíticas terciarias y de su utilidad en la reconstrucción de la evolución isotópica (delta(34)S y delta(18)O) del sulfato disuelto en el océano durante el Terciario. Para ello se ha dividido el texto en tres partes principales: Parte 1. Se tratan los aspectos metodológicos y se describen las técnicas empleadas. El microanálisis de inclusiones fluidas mediante Cryo-SEM-EDS, permite el análisis cuantitativo de los solutos en inclusiones fluidas congeladas de tamaños de hasta 15 delta m. Los electrolitos analizados son los componentes mayoritarios presentes en las salmueras atrapadas. Na, K. Mg, Ca, Cl y SO(4). La precisión del método varia según los casos, pero es inferior al 6% para todos ellos salvo para el Cl (<15%). Con el objeto de ampliar el número de elementos analizados a minoritarios y traza, se han realizado análisis mediante otra técnica, LA-ICP-MS, demostrándose que ambas técnicas son complementarias. También se describe la metodología empleada en el análisis isotópico, en especial el funcionamiento de las líneas de extracción de gases y la manipulación de las muestras. Otra parte fundamental es la descripción del funcionamiento de las simulaciones numéricas y sus fundamentos teóricos. Todos los datos analíticos obtenidos de forma sistemática a lo largo de las secuencias evaporíticas son comparados con simulaciones numéricas en diferentes escenarios. Estas comparaciones permiten refinar un modelo de evolución de las cuencas evaporiticas durante la precipitación de las evaporitas, en especial de las halitas. De esta forma se obtienen los parámetros fundamentales en la evolución hidrológica de la cuenca: el índice de restricción, que indica lo abierta o cerrada que está la cuenca a los aportes externos, y las proporciones de recarga, que son las proporciones aproximadas de los distintos tipos de aguas que llegan a la cuenca (continentales, marinas, reciclajes, etc.). Las composiciones isotópicas también están introducidas en los modelos, de forma que una vez determinados el índice de restricción y las proporciones de recarga puede ajustarse la evolución isotópica de las unidades evaporíticas. Al establecerse el carácter marino de la totalidad o de parte de las unidades, éstas pueden ser utilizadas para deducir la composición isotópica de las salmueras y del océano original del que proceden. Los datos de composición isotópica del mar, obtenidos a partir de estas unidades están corregidos de los fraccionamientos provocados por cristalización o por variaciones en el índice de restricción de la cuenca. Por otra parte pueden detectarse otros fenómenos que modifican la composición isotópica, tales como la sulfato-reducción bacteriana o el reciclaje de evaporitas previamente formadas. En el caso del reciclaje puede llegar a cuantificarse de forma aproximada. Parte II. En esta parte se aplica la metodología descrita a diferentes cuencas evaporíticas. a) Cuenca surpirenaica (subcuenca navarra). En este caso ya existen trabajos anteriores en los que se aplica la metodología descrita y en los que se muestra el carácter marino de la unidad halítica inferior (UHI) y el carácter continental de la unidad halítica superior (UHS). En esta memoria se aplica de forma complementaria el estudio de inclusiones fluidas al estudio de las zonas estériles en los yacimientos de silvita de Subiza (Navarra). Se determina el carácter primario de la silvita y el origen sinsedimentario de las zonas estériles. b) Cuenca surpirenaica (subcuenca catalana). Ésta tiene apones fundamentalmente marinos, si bien se pone de manifiesto la importante influencia del reciclaje de los yesos marginales durante la precipitación de la halita. Esta influencia queda registrada en las composiciones isotópicas más pesadas de la subcuenca catalana respecto de la navarra. Ambas subcuencas siguen una evolución paralela, aunque la mayor influencia continental en la subcuenca catalana parece sugerir una menor conexión entre ambas subcuencas. Para ambas subcuencas se deduce la composición isotópica del mar durante el Eoceno superior. c) Fosa Renana (Cuenca de Mulhouse. Alsacia). La evolución de esta cuenca durante la precipitación de la Sal IV es fundamentalmente continental como indican la evolución de solutos en las inclusiones fluidas, composiciones isotópicas y determinaciones (87)Sr/(86)Sr. Es posible la existencia de una influencia marina en la base de la Sal IV, cerca de la llamada zona fosilífera, si bien no se preserva según evoluciona el medio. En esta cuenca se ponen de manifiesto procesos de mezclas de aguas de diferentes orígenes y en proporciones variables en el tiempo. También se identifican procesos redox con reequilibración del oxígeno del sulfato con el oxígeno disuelto en la salmuera. Eslos procesos provocan el enriquecimiento de la delta(18)O hasta valores de +/- 22º/ºº y parecen estar relacionados a una mayor actividad bacteriana en la cuenca. Los datos obtenidos no permiten deducir la composición isotópica del mar durante el Oligoceno. d) Cuenca Precarpática. Se pone de manifiesto la importancia del reciclaje durante la precipitación de toda la unidad halitica. La fuente de solutos es mayoritariamente marina, al principio de la precipitación de halita, y se pone de manifiesto un incremento notable del reciclaje de evaporitas. La composición isotópica de los sulfatos intercalados entre halita y de los yesos marginales es muy semejante. Se plantea el reciclaje de los sulfatos precipitados en el margen activo de la cuenca como posible fuente de solutos. A partir de los datos obtenidos y una vez determinada la influencia del reciclaje, se deduce una composición isotópica para el mar durante el Badeniense. e) Cuenca de Lorca. Las conclusiones de los estudios preexistentes sobre inclusiones fluidas se ven confirmadas por los nuevos datos isotópicos obtenidos. Se diferencia en la unidad salina un tramo inferior de origen marino, con variaciones en el índice de restricción y apones continentales puntuales que provocan ligeras variaciones isotópicas. Por encima se distingue un tramo superior, de origen continental, con una evolución isotópica que se interpreta por el reciclaje de diferentes proporciones de sulfatos de la propia cuenca y sulfatos de origen Triásico. A partir de los datos de la unidad salina (tramo inferior) se deduce la composición isotópica del mar messiniense. f) Cuenca de Caltanissetta. Los datos de inclusiones fluidas preexistentes y los realizados para esta memoria diferencian un tramo halltico inferior, de origen marino, y un tramo superior, separado por sulfatos de K y Mg, que muestra su carácter marino, pero con influencias del reciclaje de evaporitas de la propia cuenca. Se ha determinado la evolución isotópica de dos sondeos diferentes, siendo los resultados iguales para ambos, y en concordancia con los resultados de las inclusiones fluidas. A partir del tramo marino se obtiene un rango para la composición isotópica delta(34)S del océano messiniense que coincide con la deducida en la cuenca de Lorca. Las delta(18)O obtenidas son aproximadamente +3 º/ºº más pesadas e incompatibles con las deducidas en Lorca. Se propone la existencia de procesos redox generalizados de forma semejante a como sucede en medios actuales de origen marino. Parte III. En esta parte se realizan diversas consideraciones sobre la evolución del sulfato disuelto en el océano. A partir de los datos obtenidos en diferentes cuencas evaporíticas, se concluye que el déficit de sulfato (respecto a la evaporación del mar actual), común a muchas cuencas evaporíticas, no se debe a cambios globales en la composición del océano sino a variaciones locales dentro de las propias cuencas evaporíticas. Procesos de dolomitización o la entrada de salmueras ricas en Ca son las responsables del descenso en la concentración de sulfato. Una de las consecuencias directas del déficit de sulfato es la precipitación de silvita como mineral primario a partir de la evaporación de agua marina. En cuanto a la composición isotópica., se insiste en la necesidad de conocer con exactitud el origen marino de las evaporitas empleadas para deducir la evolución isotópica del sulfato disuelto en el océano. La metodología empleada en trabajos anteriores en la que se utilizan evaporitas de orígenes diversos, y en ocasiones desconocidos, provocan la imprecisión de las curvas de evolución isotópica deducidas. La metodología presentada en esta memoria permite el refinamiento de dichas curvas y la obtención de datos precisos sobre la composición isotópica del sulfato disuelto en el océano. / The subject of this thesis is the geochemical evolution of tertiary evaporitic basins and their use in reconstructing the isotopic evolution (delta(34)S y delta(18)O) of sulphate dissolved in the ocean during the Tertiary. Part 1: The methodology is discussed and the techniques employed are described. Microanalysis using Cryo-SEM-EDS allows the quantitative analysis of frozen fluid inclusions up lo 15 mili-micres in size. The major solutes analysed from the trapped brine are Na. K, Mg, Ca, CI and SO. To analyse minor and trace elements, diverse analyses have been carried out using another technique, LA-ICP-MS. Thus demonstrating that, these techniques complement each other. The methodology used in isotopic analysis and numerical simulations, how they work and their theoretical bases are also described. The analytical data are compared with numerical simulations that reproduce different scenarios. Thus a model of the evaporitic basins evolution during precipitation can be refined. From these models fundamental parameters in the basins hydrological evolution have been obtained: restriction index and recharge proportions. The isotopic compositions are also introduced into the models so the isotopic evolution of the evaporitic units can be adjusted. Once the marine origin has been established, the model is used to deduce the brine's isotopic composition and that of the original ocean. Part II: In this section the methodology discussed above is applied to various evaporitic basins. - Southpyrenean basin (Navarran sub-basin, Spain) - Southpyrenean basin (Catalonian sub-basin, Spain) - Rhine Graben (Mulhouse basin, Alsace, France) - pre-Carpathian basin (Poland) - Lorca basin (Murcia, Spain) - Caltanissetta basin (Sicily, ltaly) Part III: According to the data obtained from different evaporitic basins it is concluded that the sulphate deficit - in respect to the evaporation of today's seawater - common in many evaporitic basins is not due to global changes in the oceans composition but rather lo local variations within the evaporitic basins. Regarding the isotopic compositions, it is important lo assure the exact marine origin of the evaporates that are used to deduce the isotopic evolution of sulphate dissolved in the ocean. The methodology presented in this thesis allows isotopic curves to be refined.

Veins are ubiquitous features in deformed rocks. Despite observations on syntectonic veins spanning two centuries, fundamental questions remain unanswered. Their origin as fractures is largely established but it is still not known why these fractures initiate where they do and how the vein evolves once started. We studied veins from the Lower Ordovician Mazarn Formation in the Arkansas’ Ouachitas combining textural observations, stable isotopes, fluid inclusions, SEM-based cathodoluminescence and electron back-scattered diffraction to understand the initial stage of vein formation, its later evolution, the role of fluids and their environment of formation. The veins are located at boudin necks and are synchronous with cleavage formation. Texturally, veins are characterized by veinlets (thin veins between 5 and 25 μm thick) that parallel the vein-host interface and fibers (columns of quartz or calcite) perpendicular to the vein-host interface between 30 and 350 μm wide. Veinlets are localized fractures filled with quartz. The crystallographic orientation of the precipitated material in veinlets is inherited from host grains at the micron scale and replicated as fibers’ lengths grow to centimeters. The vein-forming fluid was cyclically supersaturated yet never very far from saturation. δ18O values of vein quartz and host are within 2‰ of each other suggesting that the fluid was rock-buffered. Nevertheless, δ18O and δ13C define a ‘J’ shaped trend. Although it is not possible to date any portion of this curve, the simplest explanation is that the fluid evolved from rock-buffered in a closed system to fluid-dominated in an open system. The range of pressure-temperature conditions of vein formation is between 275 and 385 °C and 1100 and 3400 bars, from fluid inclusions and quartz-calcite oxygen isotopes thermometry. By examining a vein from tip to middle, we have established a sequence of events from inception to maturity in vein growth. Vein formation starts with folding followed by flattening of resistant sandstone layers which in turn gives rise to boudinage. Boudinage formation allowed for fracture localization along boudin-necks. The vein grew by the repeated addition of veinlets in the neck region. Recrystallization later modified the fibers by obliterating some evidence of the veinlets and moving fiber walls.

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The Great Bear magmatic zone, Northwest Territories, hosts numerous giant quartz veins and stockwork zones. These zones can be up to 100m wide and up to 10km long, with two or more generations of quartz. A few of the giant quartz vein zones host base-metal uranium mineralization, and some are proximal to mineralization, although most are barren. Cathodoluminescence imaging shows the quartz veins have complex growth zones and a trace element study suggests that these zones are the result of Al and Li substitution in the quartz lattice. Oxygen isotope (18Oqtz) values of quartz generally fall between +8 to +14.6 (VSMOW). Fluid inclusion homogenization temperatures range from 100 to 375C, and the fluids have variable salinities. The fluids that created the giant quartz veins are epithermal in nature with a meteoric water brine signature, and formed as a result of multiple fluid pulses and re-fracturing events.

Mémoire (M.Sc.A.)-- Université du Québec à Chicoutimi, 1986. / "Mémoire présenté en vue de l'obtention d'un diplôme de M.Sc.A." CaQCU Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

Thèse (D.R.Min.) -- Université du Québec à Chicoutimi, 1994. / Bibliogr.: p. 167-184. Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

Thesis (M.S.)--State University of New York at Binghamton, Department of Geological Sciences and Environmental Studies, 2008. / Includes bibliographical references.

O sistema petrolífero Irati-Pirambóia tem como rocha geradora os folhelhos permianos da Formação Irati e como reservatórios principais os arenitos fluvio-eólicos permo-triássicos da Formação Pirambóia. Diversos autores associam a geração de hidrocarbonetos a partir dos folhelhos da Formação Irati ao magmatismo Serra Geral (Eocretáceo). A análise de inclusões fluidas em minerais autigênicos tem fornecido informações valiosas para o entendimento da dinâmica e evolução de processos pós-deposicionais dentre os quais se incluem os processos de geração e migração de hidrocarbonetos. Os estudos petrográficos realizados em inclusões fluidas aquosas e de hidrocarbonetos presentes em veios de calcita espática e quartzo, associados aos ensaios microtermométricos em inclusões fluidas aquosas, permitiram estimar as temperaturas atingidas pela Formação Irati na borda leste da Bacia do Paraná, bem como obter informações sobre características composicionais dos fluidos aprisionados. Inclusões fluidas aquosas apresentam-se como inclusões bifásicas associadas a monofásicas, com morfologia irregular a regular e dimensões entre 5\'mü\'m e 25\'mü\'m, nas quais a fase vapor geralmente situa-se entre 5 e 15% do volume da inclusão. As inclusões aquosas ocorrem de forma isolada no cristal (primárias), em concentrações na forma de trilhas internas ao cristal (pseudo-secundárias) ou trilhas de inclusões que seccionam os cristais (secundárias). Inclusões fluidas compostas por hidrocarbonetos possuem dimensões entre 10 \'mü\'m e 50 \'mü\'m, apresentam fase vapor em proporções variáveis e com coloração escura, e cor de fluorescência à luz ultravioleta variando entre amarelada a azul pálida. Adicionalmente, foram efetuadas análises de concentração de carbono orgânico total (COT) e enxofre. A concentração do teor de carbono orgânico total dos folhelhos da Formação Irati nos afloramentos estudados nos estados de São Paulo e do Paraná situa-se entre 0,43 e 17,41% e permitiu classificar o potencial de geração da unidade como alto a excelente. As concentrações de enxofre variaram entre 0,1 e 6,04%, as quais sugerem controle deposicional. Em algumas localidades, é possível observar certa correlação positiva entre os teores de carbono orgânico total e enxofre. Temperaturas de homogeneização com modas entre 100° e 150°C e que alcançam valores da ordem de 300°C sugerem que a Formação Irati atingiu temperaturas adequadas para geração de óleo leve e gás. Estas paleotemperaturas não podem ser explicadas apenas por soterramento e necessitam de fonte adicional de calor proveniente do magmatismo Serra Geral. Observa-se a presença de dois fluidos aquosos com salinidades distintas. O fluido com salinidades variando entre aproximadamente 0 e 7,5% em peso de NaCl equivalente corresponde ao fluido com salinidade mais baixa, enquanto, salinidades situadas entre aproximadamente 12 e 21,5% em peso de NaCl equivalente caracterizam o fluido de salinidade mais alta. Interpreta-se que o fluido de salinidade mais alta estivesse presente nos poros do folhelho gerador e que tenha migrado juntamente com os hidrocarbonetos através de microfraturas na rocha geradora. Por outro lado, o fluido de menor salinidade é possivelmente composto por água meteórica. A circulação deste fluido meteórico por fraturas subverticais seria altamente prejudicial para a preservação dos hidrocarbonetos. As inclusões de hidrocarbonetos revelaram óleo relativamente maturo e leve, condizente com as paleotemperaturas registradas e sugerindo que o óleo com alta viscosidade e baixo Grau API encontrado nos afloramentos da unidade geradora Irati e nos reservatórios arenosos da Formação Pirambóia (arenitos asfálticos) é produto de degradação. / The Irati-Pirambóia petroleum system has the Permian shales of the Irati Formation as source rocks and the Permo-Triassic fluvial-eolian sandstones of the Pirambóia Formation as the main reservoirs. Several authors associate the hydrocarbons generation from shales of the Irati Formation with the Serra Geral magmatism. The fluid inclusions analysis in authigenic minerals provides valuable information for understanding of dynamics and evolution of the post-depositional processes such as hydrocarbon generation and migration. The petrographic investigations carried out in hydrocarbon and aqueous fluid inclusions associated to microthermometric essays performed with aqueous fluid inclusions allowed to estimate the paleotemperatures for the Irati Formation in the eastern border of the Paraná Basin as well as obtain information about compositional characteristics of the trapped fluids. Aqueous fluid inclusions hosted in spar calcite and quartz veins are shown as biphasic inclusions associated to single phase inclusions, with irregular to regular morphology and size between 5\'mü\'m and 25\'mü\'m. The vapor phase normally is between 5% and 15% of the inclusion volume. The aqueous inclusions occur isolated within the crystal (primary), in concentrations as trails within the crystal (pseudo-secondary) or as trails crossing crystal boundary (secondary). The fluid inclusions composed of hydrocarbons have dimensions between 10 \'mü\'m and 50 \'mü\'m, and show vapor phase in varying proportions and with dark color. The fluorescence color under ultraviolet light ranges from yellow to pale blue. In addition, analyzes of total organic carbon (TOC) and sulfur concentrations were performed. The TOC of the Irati Formation shales outcroping in São Paulo and Paraná states varies from 0.43% to 17.41%, indicating high to excellent potential of hydrocarbons generation. The sulfur rates range from 0.1% to 6.04%, suggesting a depositional control as indicated by the positive correlation between the TOC and sulfur rates from some locations. The modal homogenization temperatures vary from 100°C to 150°C, reaching values around 300°C. These paleotemperatures suggest that the Irati Formation reached temperatures appropriate for light oil and gas generation. However, the paleotemperatures found cannot be explained only by burial and require to an additional heat source from Serra Geral magmatism. The presence of two aqueous fluids with different salinities was observed. The fluid with salinity ranging from 0 to 7.5% weight of the NaCl equivalent corresponds to the lower salinity fluids, while salinities varying from 12% to 21.5% weight of NaCl equivalent characterize the higher salinity fluids. Thus, it was interpreted that higher salinity fluids correspond to shale pore fluids migrated with hydrocarbons through source rock microfractures. On the other hand, the lower salinity fluids are possibly composed of meteoric water, whose circulation in deeper zones through subvertical fractures would be highly damaging to the hydrocarbons preservation. The hydrocarbons inclusions showed relatively mature and light oil, suggesting that the oil with high-viscosity and low-API found in outcrops of the Irati Formation and sandstone reservoirs of the Pirambóia Formation (tar sandstones) is a degradation product.