Natural fission reactors in the Franceville basin, Gabon: A review of the conditions and results of a "critical event" in a geologic system

Geochimica et Cosmochimica Acta

Volumn 60, Issue 23, 1996, Pages 4831-4852

  Gauthier Lafaye, F ^a   Holliger, P ^b   Blanc, P L ^c  

^a CNRS   (France)

^b IRFM   (France)

^c INSTITUT DE RADIOPROTECTION ET DE SÛRETÉ NUCLÉAIRE   (France)

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ACTINIDE; GEOCHEMISTRY; MINERALOGY; NATURAL FISSION REACTOR; RADIONUCLIDE;

GABON, FRANCEVILLE BASIN, BANGOMBE; GABON, FRANCEVILLE BASIN, OKLO;

EID: 0030438026     PISSN: 00167037     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1016/S0016-7037(96)00245-1     Document Type: Article

References (82)

1. Bodu R., Bouzigues H., Morin N., and Pfiffelmann J. P. (1972) Sur l'existence d'anomalies isotopiques rencontrées dans l'uranium du Gabon. C. R. Acad. Sci. Paris 275, 1731-1734.
2. Bonhomme M., Gauthier-Lafaye F., and Weber F. (1982) An example of Lower Proterozoic sediments: the Francevillian in Gabon. Precambrian Res. 18, 87-102.
3. Brookins D. G. (1975) Fossil reactor's history is probed. Geotimes (Oct. 1975), 14-18.
4. Bros R. (1993) Géochimie isotopique (Sm-Nd, Rb-Sr, K-Ar, U) des argiles du bassin Protérozoïque de Franceville et des réacteurs d'Oklo (Gabon). Ph.D. dissertation, Univ. Strasbourg.
5. Bros R., Stille P., Gauthier-Lafaye F., Weber F., and Clauer N. (1992) Sm-Nd isotopic dating of Proterozoic clay material: An example from Francevillian sedimentary Series, Gabon. Earth Planet. Sci. Lett. 113, 207-218.
6. Bros R., Turpin L., Gauthier-Lafaye F., Holliger Ph., and Stille P. (1993) Occurrence of naturally enriched 235 uranium: implications for Pu behaviour in natural environments. Geochim. Cosmichim. Acta 57, 1351-1356.
7. Bros R., Gauthier-Lafaye F., Larqué P., Samuel J., and Stille P. (1994) Mobility of uranium, thorium and lanthanides around the Banghombé natural nuclear reactor (Gabon). Proc. XVIII International Symposium on the Scientific Basis for Nuclear Waste Management (ed. R. Ewing), pp. 1187-1194.
8. Bros R., Carpena J., Sere V., and Beltritti A. (1996) Occurrence of Pu and fissiogenic rare earth elements in hydrothermal apatites from the fossil natural nuclear reactor 16 of Oklo (Gabon). Proc. Migration 95, Radiochim. Acta 74, 277-282.
9. Carpena J. and Sère V. (1994) Les apatites néoformées lors des réactions nucléaires dans les zones 10 et 16 d'Oklo. 15e Réunion des Sciences de la Terre, Nancy 114 (abstr.).
10. Cathelinau M., Boiron M., Holliger P., and Poty B. (1990) Metallogenesis of the French part of the Variscan orogen. Part II: time-space relationships between U, Au and Sn-W ore deposition and geodynamic events - mineralogical and U-Pb data. Tectonophysics 177, 59-79.
11. Cortial F., Gauthier-Lafaye F., Oberlin A., Lacrampe-Couloume G., and Weber F. (1990) Characterization of organic matter associated with uranium deposits in the Francevillian Formation of Gabon (Lower Proterozoic). Org. Geochem. 15, 73-85.
12. Curtis D., Benjamin T., Gancarz A., Loss R., Rosman K., De Laeter J., Demore J. E., and Maek W. J. (1989) Fission product retention in the Oklo natural fission reactors. Appl. Geochem. 4, 49-62.
13. Dahlkamp F. J. (1993) Uranium Ore Deposits. Springer-Verlag.
14. De Laeter J. R. and Rosman K. J. R. (1975) Cumulative fission yields of cadmium in Oklo samples. Proc. The Oklo Phenomenon, pp. 425-436. IAEA.
15. Devillers C., Ruffenach J. C., Menes J., Lucas M., Hagemann R., and Nief G. (1975) Age de la mineralisation de l'uranium et date de la réaction nucléaire. Proc. The Oklo Phenomenon, pp. 293-302. IAEA.
16. Dran J. C., Durand J. P., Langevin Y., Maurette M., and Petit J. C. (1978) Contribution of radiation damage studies to the understanding of the Oklo phenomenon. Proc. The natural Fission Reactors, pp. 375-388. IAEA.
17. 2-bearing fluid inclusions in three uranium deposits. Geochim. Cosmochim. Acta 52, 1155-1167.
18. Eberly P., Janeczek J., and Ewing R. (1994) Petrographic analysis of samples from the uranium deposit at Oklo, republic of Gabon. Radiochim. Acta 66/67, 445-461.
19. Eberly P., Janeczek, and Ewing R. (1995) Precipitation of uraninite in chlorite-bearing veins of the hydrothermal alteration zone (argile de pile) of the natural nuclear reactor at Bangomné, republic of Gabon. Proc. XVIII International Symposium on the Scientific Basis for Nuclear Waste Management (ed. R. Ewing), pp. 1195-1202.
20. 9 years) of the Oklo uranium deposit. Proc. The natural Fission Reactors, pp. 513-520. IAEA.
21. Gancarz A., Cowan G., Curtis D., and Maek W. (1980) 99Tc, Pb, and Ru migrations around the Oklo natural fission reactors. Scientific Basis For Nuclear Waste Management 2, 601-608.
22. Gauthier-Lafaye F. (1978) Suivi géologique de l'exploitation des réacteurs naturels d'Oklo. Proc. The natural Fission Reactors, pp. 75-130. IAEA.
23. Gauthier-Lafaye F. (1986) Les gisements d'uranium du Gabon et les réacteurs d'Oklo. Modèle métallogénique de gites à fortes teneurs du Protérozoique inférieur. Mém. Sciences Géologiques 78.
24. Gauthier-Lafaye F. (1995) Géologie des réacteurs. Etude des épontes et des transferts anciens. Repport CEA-CEE. Contrat CCE noF112W-CT91-0071.
25. Gauthier-Lafaye F. and Weber F. (1978) Etudes minéralogiques et pétrographiques effectuées à Strasbourg sur les réacteurs naturels d'Oklo. Proc. The natural Fission Reactors, pp. 199-227. IAEA.
26. Gauthier-Lafaye F. and Weber F. (1981) Les concentration uranifères du Francevillien du Gabon: leur association avec des gîtes à hydrocarbures fossiles du Protérozoïque inférieur. C. R. Acad. Sci. Paris 292, 69-74.
27. Gauthier-Lafaye F. and Weber F. (1988) Le mécanisme de la fracturation hydraulique dans la métallogenèse de l'uranium en série sédimentaire. L'exemple du gisement d'Oklo, Gabon. Documents du BRGM 158, 445-465.
28. Gauthier-Lafaye F. and Weber F. (1989) The Francevillian (Lower Proterozoic) uranium ore deposits of Gabon. Econ. Geol. 84, 2267-2285.
29. Gauthier-Lafaye F., Weber F., Naudet R., Pfiffelmann J. P., Chauvet R., Michel B., and Reboul J. C. (1979) Le gisement d'Oko et ses réacteurs de fission naturels. Proc. Uranium in the Pine Creek Geosyncline, pp. 663-673. IAEA.
30. Gauthier-Lafaye F., Weber F., and Ohmoto H. (1989) Natural fission reactors of Oklo. Econ. Geol. 84, 2286-2295.
31. Geoffroy J. (1975) Etude microscopique des minerais uranifères d'Oklo. Proc. The Oklo Phenomenon, pp. 133-152. IAEA.
32. Hagemann R. and Roth E. (1978) Relevance of the studies of the Oklo nuclear reactors to the storage of radioactive wastes. Radiochim. Acta 25, 241-247.
33. Hagemann R., Lucas M., Nief G., and Roth E. (1974) Mesures isotopiques du rubidium et du strontium et essais de mesure de l'âge de la minéralisation de l'uranium du réacteur naturel d'Oklo. Earth Planet. Sci. Lett. 23, 170-176.
34. Hagemann R., Devillers C., Lucas M., Lecomte T., and Ruffenach J. C. (1975) Estimation de la durée de la réaction. Limitation par les données neutroniques. Proc. The Oklo Phenomenon, pp. 415-422. IAEA.
35. Hidaka H. (1995) Isotopic evidence for the retention of fissiogenic nuclides in and around reactor zones. Nuclear Sience and Technology-Oklo Working Group, EUR 16704, 47-58.
36. Hidaka H. and Masuda A. (1988) Nuclide analyses of rare earth elements of the Oklo uranium ore samples: a new method to estimate the neutron fluence. Earth Planet. Sci. Lett. 88, 330-336.
37. Hidaka H., Masuda A., Fujii I., and Shimizu H. (1988) Abundance of fissiogenic and pre-reactor natural rare-earth elements in a uranium ore sample from Oklo. Geochem. J. 22, 47-54.
38. Hidaka H., Konishi T., and Masuda A. (1992) Reconstruction of Cumulative Fission Yield Curve and Geochemical Behaviors of Fissiogenic Nuclides in the Oklo Natural Reactors. Geochem. J. 26, 227-239.
39. Hidaka H., Holliger P., and Masuda A. (1993a). Evidence of fissiogenic Cs estimated from Ba isotopic deviations in a Oklo natural reactor zone. Earth Planet. Sci. Lett. 114, 391-396.
40. Hidaka H., Shinotsuka K., and Holliger P. (1993b) Geochemical behaviour of 99Tc in the Oklo natural fission reactors. Radiochim. Acta 63, 19-22.
41. Hidaka H., Sugiyama T., Ebihara M., and Holliger P. (1994a) Isotopic evidence for the retention of 90Sr inferred from excess 90Zr in the Oklo natural fission reactors: implication for geochemical behaviour of fissiogenic Rb, Sr, Cs and Ba. Earth Planet. Sci. Lett. 122, 173-182.
42. Hidaka H., Takahashi K., and Holliger P. (1994b) Migration of fission products into micro-minerals of the Oklo natural reactors. Radiochim. Acta 66/67, 463-468.
43. Holliger P. and Devillers C. (1981) Contribution à l'étude de la température dans les réacteurs fossiles d'Oklo par la mesure du rapport isotopique de Lutétium. Earth Planet. Sci. Lett. 52, 76-84.
44. Holliger P. (1992) Les nouvelles zones de réaction d'Oklo: datation U-Pb et caractérisation in-situ des produits de fission à l'analyseeur ionique. Programme "Oklo-Analogues Naturels," Note technique CEN Grenoble DEM no01/92. Commissariat à l'Energie Atomique.
45. Holliger P. (1993) SIMS studies on the Oklo natural fission reactors Proc. SIMS IX Conference, Yokohama, (Invited lecture) pp. 8-12.
46. Holliger P. (1995) Terme source: caractérisation isotopique, paramètres nucléaires et modélisation. Repport CCE noF112W-CT91-0071. Programme Oklo-Analogues Naturels.
47. Holliger P., Devillers C., and Retali G. (1978) Evaluation des temperatures neutroniques dans les zones de réaction d'Oklo par l'étude des rapports isotopiques 176Lu/175Lu et 156Gd/155Gd. Proc. The natural Fission Reactors, pp. 553-565. IAEA.
48. Janeczek J. and Ewing R. (1992) Dissolution and alteration of uraninite under reducing conditions. J. Nucl. Materials 190, 157-173.
49. Janeczek J. and Ewing R. (1995a) Florencite-(La) with fissiogenic REE from a natural fission reactor at Bagombé, Gabon. Amer. Mineral. (in press).
50. Janeczek J. and Ewing R. C. (1995b) Mechanisms of lead release from uraninite in the natural fission reactors in Gabon. Geochim. Cosmochim. Acta 59, 1917-1931.
51. Janeczek J. and Ewing R. (1996) Phosphatian coffinite with rare earth elements and françoisite-(Ce, Nd) from sandstone beneath a natural fission reactor at Bangmbé, Gabon. Mineral. Mag. 60, 665-669.
52. Kleykamp K. (1985) The chemical state of fission products in oxide fuels. J. Nucl. Materials 131, 221-246.
53. Lancelot J. R., Vitrac A., and Allègre C. J. (1975) The Oklo natural reactor: Age and evolution studies by U-Pb and Rb-Sr systematics. Earth Planet. Sci. Lett. 25, 189-196.
54. Loss R. D., Rosman K. J. R., and de Laeter J. R. (1984) Transport of symmetric mass region fission products at the Oklo natural reactors. Earth Planet. Sci. Lett. 68, 240-248.
55. Loss R. D., DeLaeter J. R., Rosman K. J. R., Benjamin T. M., Curtis D. B., Gancarz A., Delmore J. E., and Maek W. J. (1988) The Oklo natural reactors: cumulative fission yields and nuclear characteristics of reactor Zone 9. Earth Planet. Sci. Lett. 89, 193-206.
56. Loss R. D., Rosman K. J. R., De Laeter J. R., and Curtis D. B. (1989) Fission product retentivity in peripheral rocks at the Oklo natural fission reactors, Gabon. Chem. Geol. 76, 71-84.
57. Nagy B., Gauthier-Lafaye F., Holliger Ph., Davis D. W., Mossman D. J., Leventhal J. S., Rigali M., and Parnell J. (1991) Role of organic matter in containment of uranium and fissiogenic isotopes at the Oklo natural reactors. Nature 354, 472-475.
58. Nagy B., Gauthier-Lafaye F., Holliger P., Mossman D., Leventhal J., and Rigali M. (1993) Role of organic matter in the proterozoic Oklo natural fission reactors, Gabon, Africa. Geology 21, 655-658.
59. Naudet R. (1975) Mécanismes de régulation des réactions nucléaires. Proc. The Oklo Phenomenon, pp. 589-600. IAEA.
60. Naudet R. (1976) The Oklo nuclear reactors: 1800 million years ago. Interdisciplinary Science Reviews 1, 72-84.
61. Naudet R. (1978) Etude paramétrique de la criticité des réacteurs naturels. Proc. The natural Fission Reactors, pp. 589-600. IAEA.
62. Naudet R. (1991) Oklo: des réacteurs nucléaires fossiles. Collection du Commissariat à l'Energie Atomique Paris.
63. Naudet R. and Renson C. (1975) Résultats des analyses systématiques de teneurs isotopiques de l'uranium. Proc. The Oklo Phenomenon, pp. 265-288. IAEA.
64. Neuilly M. and Naudet R. (1975) Etude de la distribution des fluences dans les réacteurs naturels d'Oklo, par analyse isotopique des terres rares. Proc. The Oklo Phenomenon, pp. 541-556. IAEA.
65. Neuilly M., Bussac J., Frejacques C., Nief G., Vendryes G., and Yvon J. (1972) Sur l'existence dans un passé reculé d'une réaction en chaîne naturelle de fission, dans le gisement d'uranium d'Oklo (Gabon). C.R. Acad. Sci. Paris 275, 1847-1849.
66. Novikoff A. (1974) L'altération des roches dans le massif du Chaillu (République Populaire du Congo). Formation et évolution des argiles en zone ferralitique. Ph.D. dissertation, Univ. Louis Pasteur.
67. Openshaw R., Pagel M., and Poty B. (1978) Phases fluides contemporaines de la diagenèse des grès, des mouvements tectoniques et du fonctionnement des réacteurs nucléaires d'Oklo (Gabon). Proc. The natural Fission Reactors, pp. 265-296. IAEA.
68. Piret P., Deliens M., and Piret-Meunier J. (1988) La françoisite-(Nd), nouveau phosphate d'uranyle et de terres rares; propriétés et structure cristalline. Bull. Minéral. 11, 443-449.
69. Reuss P. (1975) Modèles d'évolution de l'uranium et des produits de fission. Proc. The Oklo Phenomenon, pp. 565-572. IAEA.
70. Royer J-J., Gerard B., and Le Carlier de Veslud C. (1995) Modeling heat and fluid transfers during natural nuclear reaction in the Oklo uranium deposit (Gabon). Nuclear Science and Technology-Oklo Working Group, EUR 16704, pp. 75-101.
71. Ruffenach J. C. (1978) Etude des migrations de l'uranium et des terres rares sur une carotte de sondage et application à la détermination de la date des réactions nicléaires. Proc. The natural Fission Reactors, pp. 441-471. IAEA.
72. Ruffenach J. C. (1979) Les réacteurs nucléaires naturels d'Oklo. Paramètres neutroniques, date et durée de fonctionnement, migrations de l'uranium et des produits de fission. Ph.D. dissertation, Univ. Paris VII.
73. Savary V. and Pagel M. (1993) Redox conditions and thermal history in reactors 10 and 16. Nuclear Sciences and Technology-Oklo Working Group, Brussel, Report EUR 16098, pp. 51-62.
74. Savary V., Pagel M., Pironon J., Holliger P., and Gauthier-Lafaye F. (1993) Redox conditions in the Oklo nuclear reactor zones. Terra 5, 510 (abstr.).
75. Stille P., Gauthier-Lafaye F., and Bros R. (1993) The neodynium isotope system as a tool for petroleum exploration. Geochim. Cosmochim. Acta 57, 4521-4525.
76. Shukolyukov Y. A., Meshik A. P., Moshanskaya N. G., Dang Vu Minh, Ramendik G. I., Tyurin D. A., and Makarov V. A. (1985) Isotope anomalies in the natural nuclear reactors at the Oklo uranium deposit, Republic of Gabon, Africa. Geokhimiya 11, 1630-1644.
77. Taieb R., Gauthier-Lafaye F., Sharp Z. D., and Jakubick A. T. (1993) O and H isotope compositions of hydrothermal chlorites from Oklo natural reactors, Gabon. Terra 5, 658 (abstr.).
78. Tchibena-Makosso J-P. (1982) Effets sur l'encaissant des réctions de fission naturelles d'Oklo (République Gabonaise). Evolution minéralogique des phyllosilicates et bilans géochimiques. Ph.D. dissertation, Univ. Louis Pasteur.
79. Vanderbroucke M., Rouzaud J. N., and Oberlin A. (1978) Etude géochimique de la matière organique insoluble (kérogène) du minerai uranifère d'Oklo et de schistes apparentés du Francevillien. Proc. The natural Fission Reactors, pp. 307-332. IAEA.
80. Weber F. (1968) Une série précambrienne du Gabon: le Francevillien. Sédimentologie, géochimie et relation avec les gîtes minéraux associés. Mém. Serv. Carte Géol. Als. Lorr. 28.
81. Weber F., Geffroy J., and Le Mercier M. (1975) Synthèse des études minéralogiques et pétrographiques des minerais d'Oklo, et de leurs gangues et des roches encaissantes. Proc. The Oklo Phenomenon, pp. 173-192. IAEA.
82. Winkler H. G. F. (1976) Petrogenesis of Metamorphic Rocks. Springer-Verlag.