Scielo RSS <![CDATA[Boletín de la Sociedad Geológica Mexicana]]> http://www.scielo.org.mx/rss.php?pid=1405-332220150003&lang=pt vol. 67 num. 3 lang. pt <![CDATA[SciELO Logo]]> http://www.scielo.org.mx/img/en/fbpelogp.gif http://www.scielo.org.mx <![CDATA[<b>Growth of <i>Bacillus pumilus</i> and <i>Halomonas halodurans</i> in sulfates</b>: <b>prospects for life on Europa</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-33222015000300001&lng=pt&nrm=iso&tlng=pt The growth of Bacillus pumilus and Halomonas halodurans under different concentrations of NaCl, MgCl2, Na2SO4 and MgSO4was investigated. The objective was to demonstrate whether these cultures have the ability to grow, not only in media enriched with sodium chloride, but also with other salts of astrobiological interest. The importance of this monitoring was to evaluate the fitness of these strains to the hypothetical salt content and composition of extraterrestrial sites, such as the ocean of Europa, one of the satellites of Jupiter. The mechanism of fitness used by these bacteria was investigated by characterizing the compatible solutes accumulated by each strain. Bacillus pumilus was cultivated at 0.23 M and 0.33 M NaCl (a w of 0.995 and 0.990, respectively) while Halomonas halodurans was cultivated at 0.44 M and 0.89 M NaCl (a w of 0.985 and 0.965, respectively). B. pumilus seems to accumulate principally betaine while H. haloduransaccumulates betaine and glutamate, depending on the salt content of its environment. These results are discussed in the context of the salinity and salt composition of Europa's ocean and under their implications for the habitability of this Jovian satellite.<hr/>Se presentan los resultados correspondientes al crecimiento de Bacillus pumilus y Halomonas halodurans en distintas concentraciones de NaCl, MgCl2, Na2SO4 y MgSO4 para demostrar que estas bacterias tienen la capacidad de desarrollarse en medios enriquecidos, no sólo con cloruro de sodio, sino también con otras sales de interés astrobiológico. La importancia de este estudio radica en evaluar las posibilidades de adecuación de estas bacterias en un escenario hipotético cuyo contenido salino y composición sean parecidos al del océano de Europa, uno de los satélites de Júpiter. Una manera de evidenciar el mecanismo de adecuación utilizado por estas bacterias es a través de la caracterización química, mediante resonancia magnética nuclear (RMN), de los solutos compatibles acumulados en distintas condiciones de salinidad. Bacillus pumilus se hizo crecer en medios modificados con 0.23 M y 0.33 M de NaCl (a w = 0.995 y 0.990, respectivamente) mientras que Halomonas halodurans se hizo crecer en medios modificados con 0.44 M y 0.89 M de NaCl (a w = 0.985 y 0.965, respectivamente). La caracterización de los solutos compatibles demostró que B. pumilus acumula principalmente betaína mientras que H. halodurans acumula betaína y glutamato, según sea la concentración salina de su medio. Se comenta la relevancia de estos resultados en el contexto de la composición salina del océano de Europa y bajo la perspectiva de la potencial habitabilidad de este satélite joviano. <![CDATA[<b>Methane in the Solar System</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-33222015000300002&lng=pt&nrm=iso&tlng=pt This paper reviews the distribution of methane (CH4) in our Solar System, as well as its sources and sinks in the atmospheres of the main Solar System bodies. Methane is widely distributed in the Solar System. In general, the inner planets are methane-poor, being Earth a unique exception, whereas the outer planets have CH4-rich atmospheres. In general, the atmospheric chemistry of this compound is dominated by the solar radiation although in O2-rich atmospheres this compound participates in a reaction system that removes atmospheric CH4. In our planet most of the atmospheric CH4 is produced by lifeforms, reason why scientists have proposed that the simultaneous detection of methane signal along with oxygen (O2) or ozone (O3) signals in the atmospheric spectra of planets may be good evidence of life. Therefore, the study of this gas at planetary level is important for understanding the chemical reactions that control its abundance on the exoplanetary atmospheres and to classify possible inhabited planets.<hr/>El objetivo del este trabajo es hacer una revisión sobre la distribución del metano (CH4) dentro del Sistema Solar, así como sus fuentes y sumideros en las atmósferas de sus principales cuerpos. El CH4 está ampliamente distribuido en el Sistema Solar; en general los planetas internos son pobres en este gas, con excepción de la Tierra, mientras que los planetas externos son ricos en él. La química atmosférica de este compuesto generalmente está dominada por la radiación solar, aunque en atmósferas ricas en O2, este compuesto forma parte de un sistema de reacciones que eliminan al metano atmosférico. Dado que la mayor parte de CH4 atmosférico es debido a la vida, los científicos han propuesto que su detección simultánea con oxígeno (O2) u ozono (O3) en el espectro de la atmósfera de los planetas podría ser una buena evidencia de vida. El estudio del CH4 a nivel planetario es importante para entender las reacciones que controlan su abundancia en las atmósferas de los exoplanetas y clasificar los posibles planetas habitados. <![CDATA[<b>Recent microbial mats in the Baño San Ignacio hot spring. Linares, Nuevo León</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-33222015000300003&lng=pt&nrm=iso&tlng=pt El manantial de Baño de San Ignacio, localizado en Linares, Nuevo León, en el noreste de México, representa un área natural protegida que alberga no solamente flora y fauna endémica, sino una abundante vida microbiana. Este sistema hidrotermal está ligado a la evolución geotectónica de aguas continentales subterráneas atrapadas en un sistema cerrado estándar. Las comunidades microbianas en el Baño de San Ignacio (de aquí en adelante referido como BSI) pueden encontrarse como tapetes gelatinosos esferoidales o bien, como tapetes bentónicos estratiformes asociados a terrazas de travertino a lo largo del canal principal. Los tapetes microbianos en el BSI exhiben una textura con apariencia de hongo y una laminación macroscópica bien definida. La diagnosis textural de los tapetes microbianos del BSI, caracterizada mediante microscopía óptica y micrografía electrónica, muestra que la matriz extracelular está organizada como una red tridimensional con abundantes fibras orgánicas donde diversas partículas sedimentarias pueden quedar atrapadas o unidas. Por otra parte, la precipitación de calcita se observó sólo en áreas muy puntuales de la matriz y a lo largo de algunos filamentos similares a Phormidium sp. La infraestructura del tapete muestra un arreglo de capas alternadas de cianobacterias, diatomeas y cristales de calcita de diferentes tamaños. Aunque cada capa tiene un grosor variable, los primeros tres centímetros verticales del tapete corresponden a cianobacterias filamentosas Oscillatoriales, mientras que entre las bacilariofitas se encuentran diatomeas pennadas principalmente de los géneros Amphora y Nitzschia. Al igual que en muchos otros manantiales hidrotermales, los microorganismos eucariontes son escasos en número respecto a los procariontes y existe una amplia gama de bacterias sin determinar. A nivel de microestructura, las diatomeas pueden estar jugando un papel mucho más significativo en la estabilización y estructura del tapete que el que tradicionalmente se reconoce. Existen zonas mineralizadas en el interior del tapete debido a que diversos sedimentos influenciados biológicamente se adhieren a las fibras poliméricas de la matriz (algunas de ellas secretadas por diatomeas); otras fibras poliméricas inclusive forman puentes orgánicos favoreciendo las interacciones microbio-mineral. La descripción de microtexturas provenientes de ambientes continentales neutros como el BSI tiene un gran potencial astrobiológico para la identificación y detección de biosignaturas microbianas sedimentarias.<hr/>The Baño San Ignacio spring, located in Linares, Nuevo Leon, northeastern Mexico, represents a natural protected area that harbors not only endemic flora and fauna, but also a rich microbial life. This hydrothermal system is linked to the geotectonic evolution of underground continental waters trapped into a closed standard circuit. Microbial communities at Baño San Ignacio (hereafter BSI), may be found either as gelatinous spheroidal mats, or as benthic stratiform mats associated with travertine terraces along the main channel. Microbial mats exhibit a marked fungal-like appearance and a well-defined macroscopic lamination. The textural diagnosis in BSI mats, characterized by optical microscopy and electronic scanning, shows that the extracellular matrix is organized as a three-dimensional network with abundant organic fibers where sediments may be trapped or bound. On the other hand, carbonate precipitation was observed only in small localized areas of the matrix and along some Phormidium-like filaments. The internal mat structure is organized as alternating layers of cyanobacteria, diatoms and variable-sized calcite. Although mat thickness is variable, the first centimeters of each mat correspond to Oscillatoriales belonging to the filamentous cyanobacteria, while pennate diatoms correspond to Amphora sp. and Nitzschia sp. As in many other hydrothermal springs mats, eukaryotic microorganisms are relatively scarce and many other bacteria have yet to be identified. At the microstructural level, diatoms may be playing a more significant role in mat structure and stability than traditionally acknowledged. The internal mat structure shows mineralized patches because diverse biologically-influenced sediments attach to polymeric fibers (some of them secreted by diatoms) from the EPS matrix; other polymeric fibers may even form organic bridges favoring microbial-mineral interactions. The description of microtextures from neutral environments in continental settings such as BSI holds a great astrobiological potential for the identification and detection of microbial signatures. <![CDATA[<b>Experimental chondrules by melting samples of olivine, clays and carbon with a CO<sub>2 </sub>laser</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-33222015000300004&lng=pt&nrm=iso&tlng=pt Chondrules are the major constituents of chondritic meteorites; however, their origin is still an enigma for meteoritic science. In this work we report the results of melting minerals to experimentally generate objects similar to chondrules. The degree of fusion of olivine appears to be an important factor in determining the width of the bars in samples with barred-type olivine (BO) chondrules. On the other hand, the contribution of clays and carbon (possible precursor grains) is an important factor in those experiments where the melted samples showed porphyritic texture.<hr/>Los condros son los constituyentes principales de las meteoritas condríticas. Sin embargo, su formación sigue siendo un enigma para la ciencia de la meteorítica. En este trabajo se reportan los resultados de la fusión de minerales para obtener fundidos tipo condro. El grado de fusión del olivino es un factor importante para determinar el ancho de las barras de las muestras tipo condros barrados de olivino (BO). Por otra parte, la contribución de arcillas y carbón (posibles componentes de los granos precursores) es un factor importante en los experimentos en los que los fundidos generados tienen textura porfídica. <![CDATA[<b>The origin of life from a paleontological perspective, a review</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-33222015000300005&lng=pt&nrm=iso&tlng=pt Although the origin of life cannot be dated with precision, life must have appeared soon after the cooling of the Earth, when the existence of liquid water on the planet enabled primitive oceans to exist. In fact, fossil records support the evidence of life on Earth earlier than 3400 Ma ago. In order to understand the origin of life, it is useful to track geochemical factors such as the presence of carbon and isotopic evidence, which also suggests the presence of microbials. Eoarchean crustal rocks are located on Akilia Island and on the Isua Greenstone belt southwest of Greenland. The oldest recognized microfossil record is 3430 Ma old from Strelley Pool Formation cherts, Pilbara, Australia. In Paleontology, it is necessary to reevaluate the outcrops of the oldest rock in light of new technologies, new techniques, and a multidisciplinary approach. This will help support data about when life emerged.<hr/>Aunque no puede decirse con precisión cuando se originó la vida en el planeta hay evidencia de que ocurrió poco después de que la Tierra se enfrió, cuando las temperaturas permitieron la existencia de agua líquida y el desarrollo de la hidrosfera primitiva. El registro fósil aporta datos de que la vida existió mucho antes de los 3400 Ma. Para entender el origen de la vida se ha recurrido al estudio de trazas geoquímicas analizando la presencia de carbono orgánico y a la evidencia isotópica que sugieren actividad microbiana. La corteza litosférica más antigua, que data del Eoarqueano, se encuentra en la isla de Akilia y en el cinturón Isua Greenstone al suroeste de Groenlandia, pero el microfósil más antiguo proviene de pedernal de la Formación Strelley Pool en Pilbara, Australia, con una edad de 3430 Ma. En el campo de la Paleontología es necesario reevaluar los afloramientos del Eoarqueano y Paleoarqueano utilizando las nuevas tecnologías desde una perspectiva multidisciplinaria para aportar datos respecto a cuando ocurrió el origen de la vida. <![CDATA[<b>An interpretation of the oligomerization of amino acids under prebiotic conditions</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-33222015000300006&lng=pt&nrm=iso&tlng=pt In the present work we address to the oligomerization of amino acids under plausible prebiotic conditions and within the framework of a simple stochastic mathematical model. A main premise of our approach is that the reactivity of such monomers is different, as experimental results suggest. Such condition would lead to the synthesis of random but biased polymers and not to purely random polymers. Another manner to phrase such result is to say that synthesized prebiotic oligopeptides have a limited randomness. To consider oligomerization of amino acids, we follow a classification of amino acids into 4 groups: Polar positive (p+), polar negative (p-), neutral (n), and non-polar (np). Besides, we choose to use Markov chains to evaluate the reactivity among them, as it is a process or succession of events developing in time in which the result in any stage depends on chance, according to pre-established probabilities of reaction. So, we arrange all possible pair-wise electromagnetic interactions into a 4 x 4 reactivity matrix. Then we apply this mathematical model to every stage of the diketopiperazine reaction: Its initiation and elongation stages. The chemical nature of the amino acid monomers provides only a limited number of initiators to the oligomerization process. Besides, on close examination of the elongation stage it is revealed that oligopeptides are produced only the odd-mer species, but none pair-mer peptides. Furthermore, the mathematical model predicts the existence of a Markov chain steady state which limits still more the variability in the population of synthesized oligomers. We emphasize then that the polypeptides that were produced in a prebiotic environment were random, of course, but were biased and had a restricted randomness, due to differences in the polarity of the participating amino acids. Another important observation from this study is that it can be envisaged that contiguous alike charges or monomers will not be favored in the oligomerization process under consideration, based on simple physical criteria. On the contrary, it would be easier to unite contiguous charges of different polarity. With this background, we predict that for the oligopeptides so produced, the heteropeptides would be more prevalent than the homoligopeptides. Such conditions will be useful in the prebiotic environment because presumably heteroligopeptides would have more pre-catalytic activities than homoligopeptides. We see, then, a natural emergence and predominance of complex polypeptides (co-polypeptides and hetero-polypeptides) over simpler homo-polypeptides. This is undoubtedly an interesting result. Finally, in respect to the biased principle, it is obviously insufficient drawing conclusions from scarce experimental results and from very short oligomers (i.e. tripeptides). A quantitative evaluation of the extent of bias has to be done. The extent and effectiveness of such principle will remain an open question.<hr/>En este trabajo analizamos la oligomerización de aminoácidos en condiciones prebióticas y con la ayuda de un modelo matemático estocástico simple. Nuestra suposición principal es que la reactividad entre estos monómeros es distinta, tal como los resultados experimentales lo sugieren. Estas condiciones conducen a la síntesis de polímeros aleatorios y sesgados, y no solamente a polímeros aleatorios. Otra forma de expresar este resultado sería decir que obtenemos oligopéptidos prebióticos con aleatoriedad limitada. Para tomar en cuenta la oligomerización de los aminoácidos seguimos una clasificación en 4 grupos: polar positivo (p+), polar negativo (p-), neutro (n), y no-polar (np). Además, hacemos uso de las cadenas de Markov para cuantificar la reactividad entre los aminoácidos, puesto que este proceso (o sucesión de eventos) acontece en el tiempo y en cada etapa el resultado dependerá del azar, de acuerdo a probabilidades de reacción preestablecidas. Así, ordenamos todas las posibles interacciones electromagnéticas por parejas en una matriz de reactividad de 4 x 4. Luego aplicamos este modelo matemático a cada etapa de la reacción de la dicetopiperazina; tanto en sus etapas de iniciación como de elongación. La naturaleza de los aminoácidos provee únicamente un número restringido de iniciadores de la oligomerización. Además, un cuidadoso análisis de la etapa de elongación revela que solamente se producen especies con número impar de monómeros, excluyéndose aquellos con número par de monómeros. Por otra parte, el modelo matemático predice la existencia de estados estacionarios de la cadena de Markov, la cual limita aún más la variabilidad de la población de los oligómeros sintetizados. Subrayamos entonces que los polipéptidos que se producen en un medio prebiótico son aleatorios, claro está, pero están sesgados y tienen una aleatoriedad restringida, debido a las diferencias en polaridad de los aminoácidos participantes. Otra observación importante de este estudio es que en esta oligomerización no se facilitará la colocación de cargas parecidas contiguas, por razones físicas. Al contrario, será más fácil unir cargas con diferente polaridad. Con estos antecedentes, hacemos la predicción para los oligopéptidos así producidos, que los heteropéptidos serán más abundantes que los homopéptidos. Esta situación será de gran utilidad en un ambiente prebiótico, porque posiblemente los heteropéptidos tendrán más funciones pre-catalíticas que los homopéptidos. Vemos entonces el surgimiento natural y el dominio de polipéptidos complejos (tanto co-polipéptidos como hetero-polipéptidos) sobre los homo-polipéptidos, que son más simples. Indudablemente, este es un resultado interesante. Finalmente y con respecto al principio del sesgo, es insuficiente obtener conclusiones con datos escasos y de oligopéptidos muy cortos (i.e. tripéptidos). Una evaluación cuantitativa del grado de sesgo todavía está por hacerse. El alcance y la efectividad de este principio sigue siendo una pregunta abierta. <![CDATA[<b>Laboratory synthesis of goethite and ferrihydrite of controlled particle sizes</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-33222015000300007&lng=pt&nrm=iso&tlng=pt Iron oxyhydroxides, such as goethite and ferrihydrite, are highly abundant and ubiquitous minerals in geochemical environments. Because of their small particle sizes, their surface reactivity is high towards adsorption of anions and cations of environmental relevance. For this reason these minerals are extensively studied in environmental geochemistry, and also are very important for environmental and industrial applications. In the present work, we report the synthesis and characterization of goethite and ferrihydrite of controlled particle sizes. It has been shown that surface reactivity of these minerals is highly dependent on crystal sizes, even after normalizing by specific surface area. In order to investigate the reasons for this changing reactivity it is necessary to work with reproducible particle sizes of these minerals. We investigated here the experimental conditions to synthesize goethite samples of four different specific surface areas: ca. 40, 60, 80 and 100 m² g-1, through the controlled speed of hydroxide addition during hydrolysis of acid Fe(III) solutions. In the case of 2-line ferrihydrite, samples with two different particle sizes were prepared by changing the aging time under the pH conditions of synthesis (pH = 7.5). The synthesized minerals were identified and characterized by: X-ray diffraction, N2adsorption BET specific surface area, transmission electron microscopy, attenuated total reflectance Fourier transform infrared spectroscopy, and maximum Cr(VI) adsorption.<hr/>Los oxihidróxidos de hierro, como la goetita y ferrihidrita, son minerales altamente abundantes y ubicuos en ambientes geoquímicos. Su reactividad superficial es alta hacia la adsorción de aniones y cationes de relevancia ambiental dados sus pequeños tamaños de partícula. Por esta razón estos minerales son estudiados extensamente en geoquímica ambiental, y también son muy importantes en aplicaciones ambientales e industriales. En el presente trabajo reportamos la síntesis y caracterización de goetitas y ferrihidritas de tamaño de partícula controlado dado que se ha demostrado que su reactividad superficial es altamente dependiente de sus tamaños cristalinos, aún después de normalizar por su área superficial específica. Para investigar las razones de estos cambios de reactividad es necesario trabajar con tamaños de partícula reproducibles de estos minerales. Aquí presentamos las condiciones experimentales para sintetizar muestras de goetita de cuatro diferentes áreas superficiales específicas: ca. 40, 60, 80 y 100 m² g-1, a través de la velocidad controlada de adición de hidróxido durante la hidrólisis de soluciones ácidas de Fe(III). En el caso de ferrihidrita de 2 líneas, se prepararon muestras con dos tamaños diferentes de partícula cambiando el tiempo de añejamiento bajo las condiciones de pH de síntesis (pH=7.5). Los minerales sintetizados se identificaron y caracterizaron por: difracción de rayos X, área superficial específica por adsorción de N2 BET, microscopía de transmisión electrónica, espectroscopía de infrarrojo de transformada de Fourier con reflectancia total atenuada, y adsorción de Cr(VI) máxima. <![CDATA[<b>Understanding Copper speciation and mobilization in soils and mine tailings from "Mineral La Aurora" in central Mexico: contributions from Synchrotron techniques</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-33222015000300008&lng=pt&nrm=iso&tlng=pt Potentially toxic elements are usually present in mine tailings in concentrations that may threat environmental and human health. In this research, mine tailings and soils from the mine "La Aurora" located in central Mexico were studied. This mine was exploited for Pb, Zn, Ag, Cu and Au and abandoned since their last cycle in 1957. For this purpose, a combination of sequential extraction procedure (SEP), Flame Atomic Absorption Spectroscopy (FAAS), and X-ray synchrotron techniques (XAS) were used. Cu is present in mine tailings and soils in a range respectively between 125 ± 21 and 1763 ± 10 mg·kg-1 and 22 ± 2 and 88 ± 5 mg·kg-1. Repartition of Cu in mine tailings determined by SEP followed this general trend: Water soluble > Residual > Organic Bound > Exchangeable > Fe-Mn oxides bound > Carbonates bound. In contrast, Cu in soils was mainly retained in the residual fraction and followed this general trend: Residual > Organic bound > Fe-Mn oxides bound > Carbonates bound > Water soluble > Exchangeable. X-ray Absorption Near Edge Spectroscopy (XANES), showed that Cu is present as Cu2+, forming highly mobile species, and in minor proportion as Cu+species, as oxides and sulphides. Cu content in mine tailings is available for plants and bioaccessible with percentages higher than 50% in almost all the points tested. The calculated dose limit, that involves gastrointestinal disorders for chronic exposure is surpassed in all mine tailings tested.<hr/>La concentración de Elementos Potencialmente Tóxicos en desechos mineros suele ser muy alta, en concentraciones que pueden constituir un riesgo para el medio y la salud humana. En este trabajo, se estudiaron jales y suelos del sitio de la mina "La Aurora", localizado en la región central de México. Este sitio minero fue explotado para Pb, Zn, Ag, Cu y Au y abandonado desde su último ciclo en 1957. Con este propósito se empleó una combinación de Extracciones Secuenciales, Espectroscopía de Absorción Atómica de Flama y Técnicas de Luz Sincrotrón. La concentración de Cu determinada en los jales y suelos se encontró respectivamente en un rango de 125 ± 21 and 1763 ± 10 mg·kg-1 y 22 ± 2 a 88 ± 5 mg·kg-1. La distribución de Cu en los jales determinada por las Extracciones Secuenciales presento la siguiente tendencia: Soluble en agua > Residual > Unido a materia orgánica > Intercambiable > Unido a óxidos de Fe-Mn > Unido a carbonatos. En contraste, el Cu en el suelo es retenido principalmente en la fracción residual, como sigue: Residual > Unido a materia orgánica > Unido a óxidos de Fe-Mn > Unido a Carbonatos > Soluble en agua > Intercambiable. Los estudios de Espectroscopia de Absorción de rayos X cerca de la Estructura del Borde, mostraron que el Cu se encuentra presente formando especies altamente solubles de Cu2+ y en menor proporción como óxidos y sulfuros de Cu+. El Cu contenido en los jales se encuentra bioaccesible y disponible para las plantas, con porcentajes de mas del 50% en casi todos los puntos estudiados. Todos los jales muestreados superan el límite de la dosis calculada que involucra desordenes gastrointestinales por exposición crónica. <![CDATA[<b>Modeling the additive effects of Pb(II) and Cu(II) on the competitive attenuation of As(V) through solid precipitation <i>versus</i> adsorption to goethite</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-33222015000300009&lng=pt&nrm=iso&tlng=pt Mine-related activities cause widespread contamination of aqueous environments with high concentrations of arsenic and accompanying heavy metals. The natural attenuation of As(V) in soils and groundwater under oxic conditions occurs mainly through sorption processes to iron and aluminum (hydr)oxides; as well as through the formation of highly insoluble heavy metal(II) arsenates. In the present investigation we used thermodynamic modeling to predict the environmental geochemical behavior of As(V) in the presence of Pb(II), Cu(II) and goethite, in an effort to approach the complexity of multi-component real contaminated scenarios. The key to this modeling was the coupling of a highly robust Surface Complexation Model of As(V) adsorption to goethite, which uses combined tenets of the Triple-Layer and CD-MUSIC models, together with appropriate metal(II) arsenate solid formation constants as well as those of all chemical equilibria taking place in the aqueous phase. Mixed-metal arsenates were predicted to form and increase the predominance region of the precipitation reactions for a highly surface-reactive goethite, at the expense of the adsorption mechanism, but the model yielded no aqueous As(V) released at any condition investigated.<hr/>Las actividades relacionadas con la minería provocan contaminación extendida de ambientes acuosos conjuntamente de arsénico y metales pesados. La atenuación natural de As(V) en suelos y acuíferos en condiciones óxicas ocurre principalmente a través de procesos de adsorción a (hidr)óxidos de hierro y aluminio; así como a través de la formación de arseniatos de metales(II) pesados altamente insolubles. En esta investigación utilizamos modelación termodinámica para predecir el comportamiento geoquímico ambiental del As(V) en presencia de Pb(II), Cu(II) y goetita, tratando de aproximarnos a la complejidad de escenarios multicomponentes de contaminación real. La clave de esta modelación fue el acoplamiento de un modelo de complejación superficial altamente robusto de adsorción de As(V) en goetita, el cual utiliza postulados combinados de los modelos de Triple Capa y CD-MUSIC, junto con constantes apropiadas de formación de arseniatos de metales divalentes sólidos y de todos los equilibrios químicos que ocurren en la fase acuosa. Se predice la formación de arseniatos metálicos mixtos que aumentan la región de predominio de las reacciones de precipitación, a expensas del mecanismo de adsorción en goetitas de alta reactividad superficial, pero el modelo predice que no se libera As(V) acuoso en ninguna de las condiciones investigadas. <![CDATA[<b>A concise synchrotron X-ray microdiffraction field guide for the Earth scientists</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-33222015000300010&lng=pt&nrm=iso&tlng=pt Most geological samples are intrinsically heterogeneous at the micron scale making their quantitative study with conventional laboratory techniques challenging. The use of synchrotron radiation, which provides high quality data with unprecedented spatial and angular resolution, has become quite ubiquitous in many branches of experimental sciences, and geology, geochemistry, Earth and environmental sciences are no exception. The present chapter offers an overview of what can be measured using synchrotron X-ray microdiffraction using an X-ray beam size in the range between 100 nm to a few microns. Experiments using geological samples are described. Two techniques, their strengths and limitations, are emphasized: powder microdiffraction and Laue microdiffraction.<hr/>La mayoría de las muestras geológicas son intrínsecamente heterogéneas en la escala del micrón, lo que convierte a su estudio cuantitativo realizado con técnicas de laboratorio convencionales en algo desafiante. El uso de radiación sincrotrón, que proporciona datos de calidad con una resolución espacial y angular sin precedentes, se ha convertido en ubicua en varias de las ramas de las ciencias experimentales, y la geología, la geoquímica, las ciencias de la Tierra y las ciencias del medio ambiente no son una excepción. El presente capítulo ofrece una visión general de lo que puede ser medido utilizando microdifracción de rayos X en sincrotrón, con el tamaño de haz de rayos X en el intervalo entre 100 nm y unas pocas micras. En el presente trabajo se describen los experimentos utilizando muestras geológicas. Se enfatizan dos técnicas, sus fortalezas y limitaciones: microdifracción de polvo y microdifracción Laue. <![CDATA[<b>Identification of diagenetic calcium arsenates using synchrotron-based micro X-ray diffraction</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-33222015000300011&lng=pt&nrm=iso&tlng=pt In this work, we identify the type of calcium arsenates found in sediment samples from an aquifer located in Matehuala, San Luis Potosí, México. Sediments in contact with levels up to 158 mg/L of arsenic in neutral pH water were studied by X-ray diffraction, scanning electron microscopy coupled to energy dispersive X-ray analyses (SEM-EDS), and synchrotron based X-ray diffraction. Identification of these calcium arsenates by X-ray analysis has proved to be very difficult to achieve because the precipitates of interest are on the microscale and immerse in a matrix of calcite, gypsum, and quartz comprising nearly 100 % of the samples. Needle-like specimens composed of calcium, arsenic, and oxygen were, however, commonly observed in sediment samples during SEM-EDS analyses in backscattered mode. Synchrotron based X-ray analyses revealed some peaks that were compared with published data for guerinite, haindingerite, and pharmacolite suggesting that these were the calcium arsenates present in sediments, the calcium arsenates that control the solubility of arsenic in the contaminated aquifer in Matehuala, and the calcium arsenates that prevail in the long-term in the environment after cycles of dissolution and precipitation. The identification of these calcium arsenates is consistent with the environmental conditions prevailing at the study area and the SEM-EDS observations. However, its identification is not unequivocal as the comparison of experimental data collected in single crystal specimens against X-ray diffraction references collected in powders prevents a strictly proper identification of the specimens analyzed. In this way, scorodite was also identified by synchrotron based X-ray analyses however its presence is inconsistent with the environmental conditions and the calcium arsenate associations found in this study. Scorodite identification was therefore considered tentative. A thorough examination, with additional and/or improved analytical techniques, should be undertaken to find an environmentally sound explanation for the diffraction peaks assigned to scorodite, which might be from a clay a mineral, probably with no arsenic.<hr/>En este trabajo identificamos el tipo de arseniatos de calcio que se encuentran en muestras de sedimento de un acuífero altamente contaminado con arsénico ubicado en Matehuala, San Luis Potosí, México. Los sedimentos en contacto con hasta 158 mg/L de arsénico en agua a pH neutro se estudiaron por difracción convencional de rayos X, microscopía electrónica de barrido acoplado a análisis de dispersión de energía de rayos X (SEM- EDS) y micro difracción de rayos X en sincrotrón. La identificación de arseniatos de calcio por análisis convencionales de difracción de rayos X no fue posible debido a que los especímenes de interés son de tamaño microscópico y se encuentran en una matriz de calcita, yeso y cuarzo que comprende casi el 100 % de las muestras, lo que imposibilita separar la señal de los arseniatos de la señal de la matriz y/o el ruido. No obstante, especímenes aciculares compuestos de calcio, arsénico y oxígeno se observaron comúnmente en las muestras de sedimento durante los analices SEM-EDS utilizando un detector de electrones retrodispersados. En contraste, los análisis de rayos X en sincrotrón permitieron revelar algunos picos característicos de guerinita, haidingerita y farmacolita, lo que sugiere que estos son los arseniatos de calcio presentes en los sedimentos, los arseniatos de calcio que controlan la solubilidad del arsénico en el acuífero contaminado en Matehuala y los arseniatos de calcio que prevalecen a largo plazo en el ambiente después de ciclos de disolución y precipitación. La identificación de estos arseniatos es consistente con las condiciones ambientales del sitio de estudio y las observaciones SEM-EDS, sin embargo, dicha identificación no es inequívoca debido a la comparación de patrones experimentales de difracción de rayos X tomados en monocristales contra tarjetas de difracción de polvos, lo que previene la identificación estrictamente apropiada de los especímenes analizados. En este sentido, también se identificó escorodita pero su presencia es cuestionable a pH 7 y en presencia de guerinita, haidingerita y farmacolita por lo que este último resultado debe tomarse con reserva y un estudio más profundo, con técnicas analíticas adicionales y/o mejoradas, debe llevarse a cabo para encontrarle una explicación ambientalmente consistente a los picos de difracción de rayos X asignados a la escorodita, mismos que podrían corresponder a algún mineral arcilloso que podría no contener arsénico. <![CDATA[<b>Surface Complexation Modelling of Arsenic and Copper Immobilization by Iron Oxide Precipitates Derived from Acid Mine Drainage</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-33222015000300012&lng=pt&nrm=iso&tlng=pt Acid mine drainage (AMD) constitutes a serious environmental problem in mining areas due to the acidification of soils and aquatic systems, and the release of toxic metals. Many of the pollutants that occur in AMD display a high affinity for the surfaces of the aluminium and iron oxides that are typically present in systems affected by AMD. This binding affinity reduces the mobility of trace metals and metalloids, such as copper and arsenic, thus helping to mitigate contamination of aquatic systems. In the present study, water samples and iron-rich bed sediments were collected in areas affected by copper mining activities. A loose ochre-coloured precipitate occurring on the banks of a river close to an abandoned tungsten and tin mine was also sampled. The composition of the precipitate was established, and adsorption experiments were performed with copper and arsenate ions to determine the ability of natural iron precipitates to reduce the concentration of these ions in solution. Surface complexation models provided a good description of the behaviour of natural iron oxides in terms of copper and arsenate retention. Use of this type of model enables prediction of the distribution of pollutants between the solid and solution phases and analysis of their mobility in relation to environmental conditions (pH, ionic strength, presence of competing species, etc.).<hr/>El drenaje ácido de mina (AMD) constituye un importante problema ambiental debido a la acidificación y la liberación de metales tóxicos que produce en el suelo y en los sistemas acuáticos próximos a las zonas mineras. Existe una elevada afinidad de muchos de los contaminantes presentes en AMD por la superficie de los óxidos de aluminio y hierro que son constituyentes típicos presentes en los sistemas afectados por AMD. Esta afinidad puede contribuir a atenuar la contaminación por metales traza y metaloides, tales como el cobre o el arsénico, en los sistemas acuáticos mediante la reducción de su movilidad. En el presente estudio se han recogido muestras de agua y de sedimentos con alto contenido en hierro en un área afectada por minería de cobre. Además, se recogió un precipitado amarillo de las orillas de un río situado en las proximidades de una antigua mina de wolframio y estaño. Estos precipitados fueron caracterizados para establecer su composición y se realizaron experimentos de adsorción con los iones cobre y arseniato para determinar la capacidad de los precipitados naturales de hierro para reducir su concentración en disolución. Se comprobó que los modelos de complejación superficial son capaces de reproducir el comportamiento de estos precipitados naturales en términos de retención de cobre y arseniato. Estos resultados permitirán predecir la especiación de estos contaminantes en presencia de óxidos de hierro formados en ambientes afectados por AMD y analizar su movilidad en función de las condiciones (pH, fuerza iónica, presencia de especies que compitan, etc.). <![CDATA[<b>pH dependence of Glyphosate adsorption on soil horizons</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-33222015000300013&lng=pt&nrm=iso&tlng=pt Pesticides bring many problems to the environment and to human health. The first rationale for their use is increased food production. Glyphosate N-(phosphonomethyl)glycine (PMG) is a non-selective, post emergent, and broad spectrum herbicide, very well known for its extensive application in agriculture worldwide. PMG adsorption experiments were carried out in three horizons of a Typic Haplustoll soil from the Province of Santiago del Estero, Argentina. Adsorption isotherms were fitted using Freundlich and Langmuir models. The affinity constants (K F and K L), the adsorption intensity (1/n) and the maximum surface coverage (Γmax) were obtained. The results show the dependence of the parameters K L and Γmaxwith pH and also with the different horizons and particle size.<hr/>Los pesticidas producen muchos problemas al ambiente y a la salud humana. La primera racionalización que considera el aumento en su aplicación es incrementar la producción de alimentos. El glifosato, N-fosfonometilglicina (PMG) es un herbicida no selectivo, post-emergente y de amplio espectro que es de uso extensivo en agricultura a nivel mundial. La adsorción de PMG fue llevada a cabo en tres horizontes de un suelo de la Provincia de Santiago del Estero, Argentina, clasificado como Haplustol Típico. Las isotermas de adsorción fueron ajustadas utilizando los modelos de Freundlich y de Langmuir. Se determinaron las constantes de afinidad (K F y K L), la intensidad de adsorción (1/n) y el recubrimiento superficial máximo (Γmax). Los resultados muestran la dependencia con el pH de los parámetros de K L y Γmax así como con la identidad de los horizontes y el tamaño de partícula. <![CDATA[<b>Diagenetic phenomena in Jurassic-Cretaceous limestones of an area in the Huimanguillo-Comalcalco-Alto de Jalpan basins and first observations from scanning electron microscope and 3D temography</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-33222015000300014&lng=pt&nrm=iso&tlng=pt Los sistemas petroleros de la cuenca del Sureste (Tabasco, México) se caracterizan por presentar rocas generadoras principalmente del Jurásico Superior, rocas almacén del Cretácico y rocas sello del Cretácico Superior-Cenozoico. Generalmente, la mayoría de estos reservorios refleja una compleja historia diagenética que depende de la porosidad y permeabilidad imperantes. El propósito de este trabajo es ilustrar de qué manera herramientas analíticas como el microscopio electrónico de barrido (MEB) y la microtomografía 3D de rayos-X permiten entender por qué aún a bajas permeabilidades los hidrocarburos se acumulan y fluyen. Las muestras de roca observadas al MEB se encuentran fuertemente alteradas por procesos diagenéticos de corrosión-disolución precipitación, con desarrollo de fracturas, disolución, estilolitas, cierre de microporosidad (vugs), decarbonatación, y dedolomitización. La sucesión paragenética de dichos procesos diagenéticos puede esquematizarse de la siguiente forma: dolomita1 → calcita1 → cuarzo1 → pirita → dolomita2 → calcita2 → cuarzo2 → calcita3 → cuarzo3 → clorita → ceolitas → arcillas → celestina → calcita4 con hidrocarburos. Destaca la presencia generalizada de cuarzo y el reemplazamiento parcial de algunos fósiles por pirita framboidal. Esta última, las arcillas y las zeolitas generalmente ocupan espacios dejados por los cristales de dolomita corroída, e igualmente se encuentran dentro de la porosidad (vugs) y en fracturas, como una etapa intermedia a tardía en la secuencia paragenética y esta caracterizada por las siguientes etapas: (1) cementación de los carbonatos, (2) alteraciones termobáricas, asociadas con la introducción de fluidos caracterizados mediante microtermometría de inclusiones fluidas: a. en dolomita, con salinidades entre 12 % a 19 % en peso equivalente NaCl y temperaturas de homogeneización (Th) entre 99 y 141 °C, b. en cuarzo diagenético como relleno de porosidad y fracturas se obtuvieron salinidades entre 12 % a 15 % en peso equivalente NaCl y Th entre 112 y 131 °C, c. en calcita de la primera generación se obtuvieron salinidades entre 12 % a 14 % en peso equivalente NaCl y Th entre 110 y 149 °C, (3) una etapa ulterior de corrosión.Información novedosa obtenida por microtomografía de rayos-X revela que la mayoría de vugs no está interconectada, y que las muestras presentan abundantes fósiles distribuidos al azar en la matriz micrítica y orientados de acuerdo a la estratificación. Microfracturas y nano-poros de la matriz son en parte los responsables del desarrollo de vugs donde las cavidades se forman a partir de soluciones corrosivas que inicialmente generaron micro-brechas seguidas de un relleno parcial por cuarzo y calcita.<hr/>The petroleum systems of the Southeast basin (Tabasco, Mexico) are characterized by having source rocks mainly from the Upper Jurassic, Cretaceous storage rocks, and Upper Cretaceous to Cenozoic seal rocks. In general, most of these reservoirs reflect a complex diagenetic history that depends on the prevailing porosity and permeability. A new approach using tools such as scanning electron microscopy (SEM) and X-ray 3D microtomography contribute to the understanding of how hydrocarbons accumulate and flow even at low permeabilities. The rock specimens observed by means of SEM are strongly altered by diagenetic processes of corrosion-dissolution-precipitation, which generated fractures, dissolution, stylolites, vug lining, decarbonatization, and dedolomitization. The paragenetic succession of such diagenetic processes can be schematized thus: dolomite1 → calcite1 → quartz1 → pyrite → dolomite2 → calcite2 → quartz2 → calcite3 → quartz3 → chlorite → zeolites → clay minerals → celestine → calcite4 with hydrocarbons. It is worth noting the widespread presence of quartz and the partial replacement of some fossils by framboidal pyrite. The latter, along with clays and zeolites usually occupy spaces left after the corrosion of dolomite crystals, and also occur within vugs and fractures, as an intermediate to late stage in the paragenetic sequence. The latter is characterized by the following stages: (1) cementation of carbonates, (2) thermobaric alteration, associated with the incursion of fluids that were characterized by means of microthermometry of fluid inclusions: a. in dolomite, with salinities that range between 12 and 19 wt. % NaCl equiv., and temperatures of homogenization (Th) between 99 and 141 °C, b. in diagenetic quartz in vugs and fractures, with salinities that range between 12 and 15 wt. % NaCl equiv., and Th between 112 and 131 °C, c. in the earliest calcite, with salinities that range between 12 and 14 wt. % NaCl equiv., and Th between 110 and 149 °C, (3) a late stage of corrosion. New information obtained by means of X-ray microtomography reveals that most of the vugs are not interconnected, and that the samples have abundant fossils randomly distributed in the micritic matrix and oriented according to the stratification. Microfracturesand nano-pores in the matrix are partially responsible for the development of the vugs where cavities are formed after corrosive solutions that initially generated micro-breccias, followed by a partial lining by quartz and calcite. <![CDATA[<b>Thermal control of weathering of hardened surfaces on granitic rocks (Pedriza de Manzanares, Spain)</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-33222015000300015&lng=pt&nrm=iso&tlng=pt La Pedriza de Manzanares es parte del Parque Nacional del Guadarrama en el Sistema Central Español. Se caracteriza por formar un paisaje laberíntico constituido por una alternancia de bloques y grandes paredes de granito. Gran parte de las superficies de estas rocas están recubiertas por costras endurecidas de espesores milimétricos, que controlan la alteración superficial y favorecen el desarrollo y distribución de micro-relieves sobre las paredes. Para explicar el proceso de alteración que favorece la formación de irregularidades sobre la superficie del granito, en este trabajo se analizan algunas variables tales como la temperatura, índice de esclerometría y morfología de los micro-relieves. Por otra parte, el artículo establece relaciones entre la primera fase de formación de las superficies endurecidas en condiciones subedáficas, asociada al frente de alteración, con los espesores de las costras endurecidas y la erosión del regolito. Las relaciones definidas y resultados obtenidos son de aplicación en otras regiones graníticas del mundo de características similares.<hr/>Pedriza de Manzanares is part of the Guadarrama National Park in the Spanish Central System. It is characterized by a labyrinthine landscape composed of alternating blocks and large walls of granite. Case-hardened crusts of millimetric thickness covering most of these rock surfaces control the surface alteration and favor the development and distribution of micro-reliefs on the walls. Some variables such as temperature, sclerometric index and micro-relief morphology are analyzed in this paper in order to explain the destructive process of alteration that favors the formation of irregularities on the granite surface. On the other hand, the paper establishes the relation between the first stage of case-hardening in sub-edaphic conditions, which is associated with the alteration front, and the thickness of such crusts and regolith erosion. These results can be applied to other granitic regions with similar characteristics all over the world. <![CDATA[<b>Time control and geology of the Permo-Triassic magmatism at Sierra Los Tanques, NW Sonora, Mexico</b>: <b>Evidence for the beginning of the Cordilleran arc magmatism in SW Laurentia</b>]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1405-33222015000300016&lng=pt&nrm=iso&tlng=pt Sierra Los Tanques se localiza en el NW del Estado de Sonora, México y representa uno de los principales afloramientos de rocas graníticas permo-triásicas reportados en esa región. Geocronología U-Pb en zircón realizada en dos grupos de granitoides, los cuales afloran en el área de estudio y en diversas localidades del NW de Sonora, proporcionan un rango de edades entre 284 - 221 Ma. Las variedades litológicas predominantes son las granodioritas, seguido por las cuarzomonzodioritas y monzogranitos. Se pueden diferenciar dos suites principales: granitoides melanocráticos y leucocráticos. La relación de campo existente entre los dos tipos es que los melanocráticos son más antiguos ya que son intrusionados por los leucocráticos. Esta característica es corroborada, en la mayoría de los casos, por las edades U-Pb en zircón obtenidas de las muestras de ambas suites. La mayoría de los zircones de los granitoides permo-triásicos indican altas concentraciones de U (~ 47 - 9508 ppm), pudiéndose así explicar las pérdidas de Pb apreciadas en muchos de los zircones analizados. Los zircones permo-triásicos muestran relaciones Th/U altamente variables (0.01 - 0.73). La morfología prismática típica, además de las zonaciones oscilatorias de crecimientos magmáticos observadas en las imágenes de catodoluminiscencia, sugieren un carácter ígneo para estos zircones. La presencia de edades proterozoicas, que corresponden a núcleos heredados como se muestra en las imágenes de catodoluminiscencia, se asocia al basamento meta-ígneo de ~ 1.7 - 1.6 Ga, ~ 1.4 Ga y ~ 1.1 Ga presente en la región, confirmado por las edades proterozoicas obtenidas de rocas de basamento para la zona de estudio. Estos granitoides permo-triásicos asociados a subducción representan evidencia del inicio del magmatismo cordillerano en el SW de Laurencia instaurado a lo largo del borde oeste de Pangea, inmediatamente después de culminar la colisión entre Gondwana y Laurencia. Este magmatismo es importante para entender la evolución tectónica del NW de México, ya que regionalmente su ocurrencia se asocia tentativamente a una zona de debilidad cortical relacionada al basamento paleoproterozoico del Yavapai mexicano en el NW de Sonora. El entendimiento de este pulso magmático también es de particular importancia ya que representa una fuente regional de zircones detríticos permo-triásicos no reconocida anteriormente para cuencas sedimentarias mesozoicas y cenozoicas en Sonora y sur de Arizona. Este pulso magmático, relacionado a los estadios iniciales de la subducción que propició el establecimiento de un arco magmático continental en el SW de Norteamérica, es parte de un gran evento a nivel cordillerano que se extiende desde el oeste-suroeste de Estados Unidos pasando por Sonora, Chihuahua y Coahuila a través del centro y sur de México y hasta el norte de Sudamérica.<hr/>Sierra Los Tanques is located in NW Sonora, Mexico, and represents one of the main outcrops of Permo-Triassic granitic rocks reported in the region. U-Pb zircon geochronology conducted in two groups of granitoids from various locations in NW Sonora provide a range of ages between 284 - 221 Ma. Rock types are dominated by granodiorite, followed by quartzmonzodiorites, and monzogranites. There are two main granitic suites-leucocratic and melanocratic granitoids. Field relationships between the two types suggests that the melanocratic granitoids are older as they are clearly intruded by the leucocratic suite. This field evidence is supported, in most cases, by the U-Pb zircon ages obtained in samples of both granitic suites. Most of the zircons from these Permo-Triassic granitoids have high U concentrations (~ 47 - 9508 ppm), suggesting significant Pb loss in their crystal structure. The Permo-Triassic zircons show highly variable Th/U ratios (0.01 - 0.73). These zircons have an igneous origin not only because of their prismatic morphologies, but also due to their oscillatory zoning characteristic of magmatic growth as observed in cathodoluminescence studies. The presence of inherited cores, as shown in cathodoluminescence images, can be associated with the ages of meta-igneous Proterozoic basement present in Sierra Los Tanques (~ 1.7 - 1.6 Ga, ~ 1.4 Ga and ~ 1.1 Ga) that could have been incorporated during magma-genesis in Permo-Triassic time. These granitoids associated with subduction give evidence for the beginning of cordilleran arc magmatism in SW North America (Laurentia) established along the western margin of Pangea immediately following the latest stages of the collision between Laurentia and Gondwana. This Permo-Triassic magmatism is important for understanding the tectonic evolution of NW Mexico. Tentatively, the occurrence of this magmatism is associated with a zone of crustal weakness spatially associated with the Mexican Yavapai basement province in NW Sonora. Understanding this magmatic pulse is also of particular importance as it represents a regional source of detrital Permo-Triassic zircons previously unrecognized for Mesozoic and Cenozoic sedimentary basins in Sonora and southern Arizona. Lastly, this Permo-Triassic subduction-related magmatic pulse present in NW Sonora is part of a larger magmatic arc event along the American Cordillera that extends from western-southwestern United States, passing through northern, central, and southern Mexico and reaching northern South America.