DEGEO - Departamento de Geologia
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Resultados da Pesquisa
Item Distribution and assessment of trace elements contamination in sediments of Conceição River Basin, Brazil.(2021) Leão, Lucas Pereira; Costa, Raphael de Vicq Ferreira da; Leite, Mariangela Garcia Praça; Nalini Júnior, Hermínio Arias; Fonseca, Rita Maria FerreiraThe Conceição river basin, in Quadrilátero Ferrífero (Iron Quadrangle), Brazil, has a long mining history which dates back to the late 17th century, with large gold and iron mines. These activities may be associated with river sediment contamination by trace elements, which were evaluated in this paper by the enrichment factor (EF) and contamination factor (CF). Potential ecological risks, assessed by combining sediment quality control guidelines (SQCG) and potential ecological risk indexes (Er and RI), are presented. Anomalous values for As (92.5 mg·kg−1 ), Cd (22.49 mg·kg−1 ), Cr (2582 mg·kg−1 ), Cu (65.9 mg·kg−1 ), Pb (58.6 mg·kg−1 ) and Zn (133.4 mg·kg−1 ) are observed. The EF and CF indexes indicate contamination by Cd, Cr, Fe, Mn, Ni and Zn in at least one site, with the highest values for Fe and Mn downstream of the iron mines, and Cr and Ni close to the gold mines. According to the SQGC and Er, As, Cd, Cr, and Ni are the most probable to result in adverse effects on sediment-dwelling organisms in this study. The results of principal component analysis (PCA) indicate distinct lithological units as sources of the analyzed elements, which, associated with the indexes, made it possible for the first time to delimit and classify the high concentrations of some analyzed elements as contamination in the Conceição river basin.Item Mapeamento geoquímico e determinação de valores de referência do cádmio, chumbo e cromo em sedimentos fluviais da bacia do Rio Maracujá, parte alta da bacia do Rio das Velhas, Minas Gerais, Brasil.(2021) Costa, Raphael de Vicq Ferreira da; Leão, Lucas PereiraA confecção de mapeamentos geoquímicos que envolvem a determinação de valores de referência tem assumido grande importância nos estudos ambientais. Os mapas gerados permitem a visualização da distribuição espacial dos elementos químicos em uma área específica, contribuindo para o reconhecimento de regiões com valores anômalos e possibilitando a identificação de suas principais fontes. Neste trabalho os resultados do mapeamento geoquímico e dos valores de referência da sub bacia do rio Maracujá, porção alta da Bacia do Rio das Velhas são apresentados. Para avaliar as características geoquímicas e determinar valores de referência do cádmio, chumbo e cromo dos sedimentos fluviais da bacia do Rio das Velhas foram coletadas 53 amostras de sedimentos de corrente. Os resultados demonstram que foi possível verificar a presença de anomalias referentes a cádmio, cromo e chumbo em regiões onde não existiam nenhum relato. Com esta pesquisa foi possível uma integração entre dados e litotipos da bacia em questão, obtendo-se valores para referência que poderão ser utilizados em futuros estudos.Item Mapeamento geoquímico de sedimentos fluviais : diferentes métodos e suas aplicações ambientais.(2019) Leão, Lucas Pereira; Nalini Júnior, Hermínio Arias; Leite, Mariangela Garcia Praça; Costa, Raphael de Vicq Ferreira da; Nalini Júnior, Hermínio Arias; Santiago, Aníbal da Fonseca; Ribeiro, Elizene Veloso; Roeser, Hubert Mathias Peter; Souza, Caroline DelpupoO mapeamento geoquímico de sedimentos fluviais é um dos métodos de investigação mais utilizados para prospecção mineral e geoquímica ambiental. A utilização dos sedimentos fluviais, se justifica por esses serem considerados uma amostra representativa de rochas e solos presentes na bacia de drenagem, a montante de seu local de amostragem. A escolha do local de amostragem, é um dos critérios mais importantes para obtenção de resultados satisfatórios, uma vez, que bacias de diferentes ordens, apresentam características distintas dos sedimentos, como tamanho dos grãos, mineralogia e graus de intemperismo. Neste trabalho, foram avaliadas distintas campanhas de mapeamento geoquímico para a região do Quadrilátero Ferrífero, a fim de se verificar as principais diferenças entre os resultados obtidos. Foram utilizadas metodologias de estatística uni e multivariadas, ferramentas de SIG para elaboração de mapas geoquímicos além processamento de imagens digitais. As concentrações dos metais pesados apresentaram diferentes comportamentos em relação às distintas granulometrias, e bacias amostrais sendo observado para a fração < 63um coletadas nas bacias de 3º ordem, maiores concentrações de Cd, Fe, Zn e Mn, já o As foi encontrado em maiores concentrações associados a sedimentos <0,175 mm em bacias de 1º e 2º ordem. Além disso, o mapeamento geoquímico conduzido com frações granulométricas mais finas, apresentaram maior distribuição espacial de elementos potencialmente tóxicos, com valores muito acima do background geoquímico da região. Neste sentido, as amostras mais finas foram utilizadas para avaliação do grau de poluição dos sedimentos fluviais a partir dos índices fator de contaminação (CF), fator de enriquecimento (EF), índice de geo-acumulação (Igeo), índice de carga de poluição (PLI), índice de potencial risco ecológico (RI), grau de contaminação modificado (mCd), índice de poluição (PI) e índice de poluição modificado (MPI). Os diversos índices permitiram a verificação de uma intensa contaminação de As, Cd e Cr em grande parte da região, o que não havia sido quantificado até então, e a delimitação de duas áreas bem definidas que apresentaram contaminação para todos os parâmetros analisados, que somadas ocupam aproximadamente 20% de toda área do Quadrilátero Ferrífero. Ressalta-se ainda a importância da utilização de diferentes índices de qualidade de sedimentos, uma vez observado que os índices Igeo e mCd tendem a subestimar a contaminação dos sedimentos. Elevadas concentrações de Mn foram observadas em bacias com registros de atividades minerárias de Fe e/ou Mn, sendo classificadas pelo CF e EF como contaminação extremamente alta. Uma análise criteriosa dos sedimentos fluviais da bacia do rio Conceição, indicaram amostras com concentrações muito acima dos valores do background geoquímico da região, sendo classificadas como potencialmente contaminadas com Cd, Cr, Cu, Mn e Ni. Verificou-se ainda, pela primeira vez, o padrão de distribuição dos Elementos Terras Rara em amostras de sedimentos com concentrações elevadas de metais pesados, sendo observado forte correlação entre o As e anomalias positivas de Eu/Eu* e Ce/Ce*.Item Mapeamento geoquímico do manganês e avaliação da qualidade de sedimentos fluviais e águas superficiais do Quadrilátero Ferrífero, Brasil.(2019) Leão, Lucas Pereira; Costa, Raphael de Vicq Ferreira da; Leite, Mariangela Garcia Praça; Nalini Júnior, Hermínio AriasO manganês é um contaminante natural das fontes de água, podendo ser tóxico em concentrações elevadas, estando associado a neuropatias. No Quadrilátero Ferrífero (QF), em Minas Gerais, o manganês ocorre associado sobretudo ao ferro, sendo que este apresenta ampla distribuição e elevadas concentrações na área de estudo. Neste contexto, foi realizado pela primeira vez um estudo regional da concentração do Mn no QF, sendo analisadas 541 amostras de águas superficiais e sedimentos fluviais, coletadas em trechos de bacias de terceira ordem ao longo de toda a área de estudo. A concentração total de Mn foi determinada nas águas e sedimentos através da técnica de ICP-OES. As concentrações de Mn nos sedimentos fluviais variaram de 0,1 a 28.213 mg.kg1 sendo obtido um valor de background a partir da metodologia do boxplot UIF de 1770 mg.kg-1. Observa-se que as concentrações de Mn nos sedimentos fluviais do QF são muito superiores a outros rios do mundo com comprovada contaminação por metais, como os rios Danúbio, Nilo, Tess e South Plate. Foi realizada a avaliação da qualidade dos sedimentos em relação ao Mn a partir do Fator de Enriquecimento (FE) e Fator de Contaminação (FC), sendo observados 33 amostras com enriquecimento significativo a extremamente alto (FE>10) e 27 com contaminação considerável a elevada (FC>3). Estas amostras estão concentradas nas cidades de Ouro Preto, Mariana, Itabirito, Congonhas e Santa Bárbara. As amostras de águas superficiais apresentaram concentrações de Mn variando de 0,9 a 20.296 mg.L-1, com um valor de Q3 igual a 1770 mg.L-1, que é cerca de 17 vezes maior do que o valor máximo permitido pela legislação nacional vigente de potabilidade de água (padrão organoléptico). Observa-se que as elevadas concentrações deste elemento nas águas e sedimentos estão fortemente relacionadas às litologias do Supergrupo Minas, sobretudo ao Grupo Itabira onde se encontram as grandes minerações de ferro do QF. Essa relação explica a ampla distribuição e as elevadas concentrações de Mn na área de estudo, podendo estas então estarem relacionadas a atividades antrópicas.Item Análise comparativa de metodologias de determinação de valores de referência para sedimentos de corrente.(2019) Costa, Raphael de Vicq Ferreira da; Leão, Lucas Pereira; Leite, Mariangela Garcia Praça; Nalini Júnior, Hermínio AriasA definição de valores de referência em séries de dados geoquímicos tem sido um dos principais desafios nos estudos relativos à geoquímica ambiental. Antigas metodologias eram fundamentadas em parâmetros estatísticos, na construção de tabelas, gráficos e histogramas. Contudo, estas técnicas não definem estes valores de maneira correta ou apresentam valores muito diferentes para a mesma região. Desta forma, o presente trabalho testou diferentes metodologias de determinação de valores de referência para sedimentos de corrente: média +2 desvio padrão, mediana +2 MAD, boxplot UIF, análise fractal, análise espacial com a interpolação pelo modelo IDW e as metodologias associadas, o que foi feito na região do Quadrilátero Ferrífero – Brasil, conhecida mundialmente por sua diversidade de minérios e tipos litológicos. Os resultados indicam que as técnicas mais antigas de determinação de valores de referência, notadamente a “Média + 2x desvio padrão e a Mediana + 2x MAD” demonstraram não serem efetivas para a separação das anomalias, pois superestimam ou subestimam a faixa de referência, podendo causar erros consideráveis quando são discutidos aspectos relativos à legislação ambiental. Já as metodologias “Análise fractal” e “Boxplot UIF” apresentaram, para a grande maioria dos elementos, valores bem próximos, confirmando que o intervalo de referência está correto e, demonstrando que ambas são as mais adequadas para ambientes geológicos complexos. Contudo, foram verificados para alguns elementos (Cu, Fe, Pb e Ti) valores discrepantes de 30 a 46 % entre as metodologias. No entanto, sempre que ocorreram divergências, os valores obtidos via Análise fractal demonstraram ser mais condizentes com a distribuição espacial dos elementos, além de ter apresentado os outliers em locais onde notadamente são observados litotipos ricos no elemento e impactos ambientais capazes de disponibilizá-lo para o meio.Item Geochemistry and C and O isotope composition of carbonate rocks from Bemil and Lagoa Seca quarries, Gandarela Formation, Quadrilátero Ferrífero - Brazil.(2019) Nogueira, Leonardo Brandão; Oliveira, Vinícius Queiroz; Araújo, Letícia Pereira; Leão, Lucas Pereira; Ali, Arshad; Leite, Mariangela Garcia Praça; Nalini Júnior, Hermínio Arias; Banerjee, Neil R.Geochemical and isotopic (carbon and oxygen) compositions of Paleoproterozoic carbonate rocks of the Bemil and Lagoa Seca quarries – Gandarela Formation – Quadrilátero Ferrífero – Brazil, were determined. Few samples (12 out of 69) show relatively higher REE contents that are associated with strongly positive correlation with the immobile elements including Al, Ni, Th, Cr, Sc and Y coupled with a negative correlation between ΣREE and CaO, suggesting that the observed variations in the ΣREE values in these samples were controlled mainly by the input of terrigenous materials. The Eu and Ce anomalies (normalized by the PAAS) of the analyzed samples vary from 1.1 to 2.13 and 0.79 to 1.03, respectively for Bemil quarry samples and 0.74 to 2.7 and 0.32 to 0.99, respectively, for samples from the Lagoa Seca quarry. In the present study, Al2O3 content do not show significant correlation with Eu/Eu* (correlation coefficient r = 0.23). Hence the positive europium anomalies in these samples seem to have not been influenced by the amount of terrigenous materials in them. Y/Ho ratios range from 27 to 93 for Bemil quarry samples and 24 to 132 for samples from the Lagoa Seca quarry. Some samples have Y/Ho ratio more or less similar to chondritic values (∼28). High REE contents, non-seawater-like REE patterns, the large abundance of certain trace elements such as Sc, Th and Hf, high (La/Yb)sn ratios and low Y/ Ho ratios collectively suggest that few samples were mainly influenced by the incorporation of terrigenous materials. Most of the studied samples (38 out of 69) of the Bemil and Lagoa Seca quarries have δ18O (VPDB) values lower than −12‰, corresponding to carbonates that underwent changes by post-depositional processes. The δ13C values (0.69‰ to −4.46‰ and 0.07‰ to −6.18‰) of the majority of the analyzed samples, both of the Bemil quarry and the Lagoa Seca quarry, are similar to those marine carbonates of the same age (∼2.42 Ga). Samples that have δ13C values around −4‰ are likely to result from decarbonation reactions. Two samples (LS11 and LS12) may record glacial periods.Item Geochemical mapping of potentially hazardous elements in surface waters and stream sediments of the Quadrilátero Ferrífero, Brazil.(2018) Costa, Raphael de Vicq Ferreira da; Matschullat, Jörg; Leite, Mariangela Garcia Praça; Nalini Júnior, Hermínio Arias; Leão, Lucas PereiraGeochemical mapping and the determination of baseline concentrations of potentially hazardous elements in the environment receive increasing attention. The need to know regional geochemical background data as well as the spatial allocation of areas with anomalous element concentrations and chances to identify their major sources motivate the interest. Here, results from a geochemical mapping exercise and derived related baseline values are presented. 541 stream sediment and surface waters samples have been collected across the Iron Quadrangle (IQ), Brazil, with a density of 1 sample per 13 km2. Geochemical maps were compiled using the inverse distance weighted (lDW) interpolation method. “Normal” background concentrations were distinguished from anomalies with the separation-by-concentrationrange technique, where positive anomalies were defined by the “boxplot” Upper Inner Fence (UIF) rule. The results demonstrate that more than 70% of the IQ area shows geogenic background concentration ranges for the elements studied. About 20% of the area represent positive anomalies, likely related to both near surface rock types and to human interference. Distinct anthropogenic anomalies, notably from mining activities are identified in 5– 10% of all samples. This first sampling in the IQ allows delineation of the role of lithology on the elemental composition of stream sediments, and to establish baseline values for the main river basins – thus pinpointing localities, cities and fluvial basins that are exposed to environmental risks and need to be protected.Item Estudo mineralógico e químico das formações ferríferas bandadas da área do sinclinal conta história.(2016) Leão, Lucas Pereira; Nalini Júnior, Hermínio AriasO Quadrilátero Ferrífero (QF) situa-se na porção sul do Cráton São Francisco, e possui elevada importância econômica devido às ocorrências de mineralizações de ferro e ouro. Os depósitos de ferro do QF são classificados como do tipo lago superior de ordem mundial, e estão hospedados nos itabiritos da Formação Cauê. Os itabiritos são o produto metamórfico das formações ferríferas bandadas e que apresentam ampla distribuição no QF. Sua idade de deposição ainda é uma questão contraditória, arqueana (2.65 Ga) para alguns autores, ou paleoproterozóica (2.42 Ga) para outros, isso se deve ao fato da pouca variação mineralógica desta litologia e elevado grau deformacional o que dificulta a ocorrência e identificação de minerais datáveis. Contudo, a Formação Cauê apresenta unidades correlativas com diversas bacias paleoproterozóicas no mundo, que são relacionadas a um grande evento de oxigenação da atmosfera terrestre. O objetivo deste estudo foi a caracterização mineralógica, petrográfica e químio-estratigráfica dos diversos tipos de itabiritos ocorrentes na Formação Cauê na região do sinclinal Conta História. Para a realização deste estudo foram amostrados 3 testemunhos de sondagem disponibilizados pela Vale, nos quais a espessura dos itabiritos da Formação Cauê variou de 180 a 453 metros. Os itabiritos foram classificados de acordo com a literatura em silicosos, magnetíticos e anfibolíticos. Análises químicas via ICP-OES, ICP-MS e métodos titulométricos mostram que os itabiritos do sinclinal Conta História apresentam somatório dos teores de Fe2O3 e SiO2 entre 80 e 97 %, o que explica a mineralogia monótona observada com predominância de hematita, magnetita e seus processos de alteração e quartzo. Em geral, as amostras estudadas apresentam comportamento químico similares ás outras amostras de lago superior estudadas na literatura. Observa-se enriquecimento supergênico de Fe, Ti e Al nos três testemunhos estudados, e em algumas amostras ocorre o enriquecimento de Fe em profundidade, o que sugere a atuação de uma solução hidrotermal atuando de modo a carrear a Si e possibilitando a concentração de Fe. Algumas amostras apresentam correlações positivas entre Rb e Ba, Ba e Al2O3 e Ba e Zr, sobretudo nas amostras de itabirito anfibolítico, o que sugere a proveniência de uma fonte vulcânica félsica, ou contribuição clástica por depósitos continentais, que indica variações de profundidade intrabacinal na deposição. O espectro dos ETR+Y apresenta enriquecimento dos ETRP em relação aos ETRL, que é característico das FFB do tipo Lago Superior no QF e nas ocorrências mundiais, além disso, as razões Eu/Sm>1 e Sm/Yb<1 além das anomalias positiva de Y e Eu são presentes em todas as amostras o que também é um comportamento característico sobretudo nos itabiritos do QF. Anomalias positivas de Eu indicam a participação de soluções hidrotermais de elevadas temperaturas durante os processos deposicionais das amostras deste estudo. As anomalias negativas verdadeiras de Ce (Ce/Ce<<<1) observadas indicam a existência de períodos de elevadas taxas de oxidação capazes de formar o Fe (III) e estabilização do Ce (IV).Os itabiritos analisados apresentam valores médios de Y/Ho = 44,80, que sugere a contribuição de águas continentais e marinhas durante os processos deposicionais de FFB de idades paleoproterozóicas médias a superiores.Tais informações sugerem que os processos deposicionais das FFB do sinclinal Conta História ocorreram ao longo de uma margem continental com variações plataformais, e consequentemente variações das condições redox e de temperatura. Outro aspecto que contribui para esse padrão são os possíveis movimentos de transgressão e regressão deste paleo-oceano.