DEGEO - Departamento de Geologia
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Item Geochemical evolution of soils developed from pyroclastic rocks of Trindade Island, South Atlantic.(2021) Mateus, Ana Carolina Campos; Varajão, Angélica Fortes Drummond Chicarino; Oliveira, Fábio Soares de; Petit, Sabine; Schaefer, Carlos Ernesto Gonçalves ReynaudThe geochemical behavior of the major, minor, trace and rare earths elements (REEs) in soil profiles from ultramafic volcanoclastic rocks of the Vulcão do Paredão and Morro Vermelho Formation from Trindade Island (TI) was analyzed in this study. Losses and gains of chemical elements were calculated through the mass balance for two profiles along the slope: one located at higher altitude (460 m) and the other at lower altitude (258 m). In all profiles, Al, Fe and Ti accumulate due to their low mobility, whereas Ca, Na, K and Mg are the most intensely leached. Soils located at lower altitude show higher K and Mg values in the surface due to the contribution of saline sprays. Leaching of the REEs from higher to the lower slope led to the enrichment of these elements, especially the light REEs, in the soil at the lowest altitude (258 m). The high altitude profile showed Ce positive anomaly due to longer exposure to weathering. The geochemical balance shows a relative enrichment of Ti, Mn, Fe, Co, Cr, Ni, V, Zr, S related to the loss of mobile elements during the soil formation process, despite the youthful nature of these volcanic rocks.Item Non-allophanic Andosols of Trindade Island, south Atlantic : a new soil order in Brazil.(2020) Mateus, Ana Carolina Campos; Varajão, Angélica Fortes Drummond Chicarino; Oliveira, Fábio Soares de; Petit, Sabine; Schaefer, Carlos Ernesto Gonçalves ReynaudThe pedological studies carried out so far in Trindade Island (TI) have obtained patchy evidences of allophane, without detailed mineralogical and micromorphological studies to confirm the occurrence of Andosols in TI. Therefore, in this study, the mineralogical, micromorphological, physical and chemical characterization of four soil profiles from Vulcão do Paredão (P1) and Morro Vermelho formations (P2, P3, and P4) were carried on the latest volcanic events in Brazil from Trindade Island (TI) with the aim of to evaluate the presence of Andosols in this oceanic island. Profiles P1 and P2 are developed on pyroclastic bombs, and show, respectively, A-Bi- C and decapitated A-C horizons, whereas P3 and P4 are developed on lapillitic and bomb pyroclasts, show A-C horizons. The soil profiles have a reddish and brownish clayey matrix, are highly friable and show a plastic consistency. Their microstructures are granular, single grain and intergrain microaggregate, in which aggregates display an undifferentiated b-fabric. The mineralogical constituents of the bulk fraction are biotite, hematite, magnetite, ilmenite, pyroxene, olivine, halloysite, goethite, anatase, and rutile. The clay fraction is marked by the presence of halloysite, ferrihydrite, and little amounts of allophane. All soils presented andic properties and can be classified as non-allophanic Andosols. In addition, micromorphological features closely resemble those reported in Andosols from other volcanic islands from elsewhere. The predominance of halloysite in the clay fraction formed by alteration of sideromelane, suggests that allophane would be an intermediate phase of this rapid transformation favored by the wet climate conditions of the highest parts of TI.Item Mineralogical and geochemical signatures of Quaternary pyroclasts alterations at the volcanic Trindade Island, South Atlantic.(2020) Mateus, Ana Carolina Campos; Varajão, Angélica Fortes Drummond Chicarino; Petit, S.; Oliveira, Fabio Soares; Schaefer, Carlos Ernesto Gonçalves ReynaudThis paper reports the composition and alteration products of pyroclasts in the Holocene Paredão volcano (pyroclast 1) and Late Quaternary Morro Vermelho Formation (pyroclasts 2 and 3) of Trindade Island, South Atlantic, Brazil using combined macromorphological, micromorphological, mineralogical and geochemical techniques. The pyroclasts 1 and 2 are interpreted as volcanic tuff breccia deposits, whereas pyroclast 3 is a lapilli deposit. They are dark gray in color with some altered reddish regions and show vesicles and amygdales structures with small greenish crystals of 2.0 mm scattered throughout the matrix. The eruptions can be regarded as Strombolian-type by producing pyroclastic deposits with coarse fragments with high vesicularity and fluidal shape that indicate magmatic degassing and fragmentation. Petrologic and XRD data revealed a mixture of biotite, goethite, ilmenite, anatase, magnetite, hematite, pyroxene, zeolites, and olivine as their main mineral components. Optical microscopy analysis confirms the vesicular and amygdaloid structures, with a hypocrys- talline texture and a pale brown stained vitreous mass classified as sideromelane, due to its basaltic composition. The sideromelane changes to a reddish brown and yellowish-brown staining material identified as palagonite, clearly indicating a hydrovolcanic eruption that occurs when the ascending magma comes into contact with water. Infrared analyses in the palagonitized regions revealed the presence of halloysite, suggesting alteration of sideromelane to tubular clay minerals. Amygdales and microfractures are partially or totally filled with zeolites, which are formed by the percolation of water that reacts with the palagonite and precipitation of chemical elements of hydrothermal fluid. Reddish dark brown iddingsite and anhedral crystals of titaniferous magnetites occur in the fractures and edges of the olivine. These crystals are also dispersed in the matrix while some of them are zoned with Cr-rich core and Cr-poor edge, suggesting a deep mantle origin of the magma. The high trace elements content can be related to clinopyroxene (diopside) that include these elements. Geochemical data show that the pyroclasts are undersaturated in silica, plotting in the ultrabasic and foidites fields on the TAS classification diagram.Item The Cenozoic deposits of the ancient landscapes of Quadrilátero Ferrífero highlands, Southeastern Brazil : sedimentation, pedogenesis and landscape evolution.(2020) Varajão, Angélica Fortes Drummond Chicarino; Mateus, Ana Carolina Campos; Santos, Maria do Carmo; Varajão, César Augusto Chicarino; Oliveira, Fabio Soares; Yvon, JacquesThe Quadrilátero Ferrífero (QF), Southeastern Brazil, is a very important tropical highland region in the world’s geological context for its large and diverse Archean and Proterozoic rocks with great reserves of gold, iron, manganese, aluminum and industrial rocks, on a apparently stable geological structure. There, Cenozoic deposits perched on highland valleys show unclear genetic relationships with the underlying bedrock, with no apparent regional correlation. We studied five representative Cenozoic deposits (BR356, Água Limpa, Padre Domingos, Pau Branco and Casa de Pedra) on the highlands of the Serra da Moeda syncline, Western QF, to answer the question of their sedimentological origin, and investigate their pedological evolution. Field sampling was complemented by macromorphological, mineralogical and micromorphological analysis supported by X-ray diffraction (XRD), differential thermal analysis (DTA), infrared analysis (IR), scanning electron microscopy (SEM), micropobre and transmission electron microscopy (TEM). The evolution of these isolated highland de- posits comprises a deep-weathered source area, a tectonic activity, besides sedimentological and pedological processes, during and after the deposition. The deposits overlie deep saprolites of Precambrian rocks (Piracicaba and Itabira Groups), representing unconformable contact. The onset of the deposition was marked by torrential, coarse colluvial and large blocks landslides into the small basins generated by reactivating tectonic events during the Oligocene, producing local grabens. These tectonic basins were filled by cohesive debris and mudflow from the adjacent and previously laterized cover, developed under the hot and humid climate in the Eocene. The cover reveals an upside-down lateritic profile where morphology and kaolinite crystal properties (values of size of coherent scattering thickness ranging from 135 Å to 162 Å) in the bottom is related to the pedolith horizons of the former lateritic cover. Later, due to climate changes (during and after the Miocene), renewed weathering on these pre-weathered sediments occurred, characterized by alternating ferruginization and Fe-losses, with the superimposed generation of new pedogenic features such as nodules, ferruginous duricrusts and mottling (redox features). In addition to demonstrating that the Brazilian platform was not stable during the Cenozoic, these deposits reveal the role of polygenetic tropical pedological processes in their formation and transformation.Item Sistemas de alteração e gênese de solos em piroclastos da Ilha de Trindade, Atlântico Sul.(2020) Mateus, Ana Carolina Campos; Varajão, Angélica Fortes Drummond Chicarino; Petit, Sabine; Oliveira, Fábio Soares de; Varajão, Angélica Fortes Drummond Chicarino; Medeiros Júnior, Edgar Batista de; Petit, Sabine; Joussein, Emmanuel; Patrier, Patrícia; Garnier, JérémieEste estudo objetivou caracterizar as feições de alteração e a gênese de solos sobre piroclastos da Ilha de Trindade (IT), Atlântico Sul, através de estudos macromorfológicos, micromorfológicos, mineralógicos e geoquímicos. As coletas das amostras foram realizadas no Vulcão do Paredão de idade Holocênica (perfil P1) e a Formação Quartenária Morro Vermelho (perfis P2, P3 e P4). Os piroclastos de P1 e P2 são interpretados como depósito de brecha vulcânica, enquanto o piroclasto de P3 é um depósito de lápili. P4 apresenta fragmentos de rochas com composição mineralógica diferente dos outros perfis sugerindo outro evento de deposição de bombas piroclásticas. As erupções associadas podem ser consideradas como estrombolianas. Os piroclastos são de cor cinza escuro com algumas regiões avermelhadas alteradas. Análises ao microscópio óptico suportada por difração de raios-X revelaram uma mistura de biotita, goethita, ilmenita, anatásio, magnetita, hematita, piroxênios, zeólitas e olivina como seus principais componentes minerais. A análise petrológica mostra estruturas vesiculares e amigdaloides, com uma textura hipocristalina e uma massa vítrea de sideromelano que muda para palagonita, indicando claramente uma erupção freatomagmática. Análises de infravermelho nas regiões palagonitizadas revelaram a presença de haloisita, sugerindo alteração do sideromelano para minerais de argila tubular. Amígdalas e microfraturas estão parcial ou totalmente preenchidas de zeólitas, que são formados pela percolação de água que reage com a palagonita e precipitação de elementos químicos do fluido hidrotermal. Iddingsitas e Ti-magnetitas ocorrem nas fraturas e bordas das olivinas. O avanço da alteração em direção ao perfil do solo, deixando apenas relíquias de cristais de olivinas ou atingindo sua transformação total nos horizontes superiores, mostra que o intemperismo é o principal processo de formação das iddingsitas. Algumas Ti-magnetitas são zonadas com núcleo rico e borda pobre em Cr, sugerindo uma origem mantélica do magma. O diopsídeo explica o alto conteúdo de elementos traços. Dados geoquímicos mostram que os piroclastos estão subsaturados em sílica e encontram-se nos campos dos ultrabásicos e dos foiditos no diagrama de classificação TAS. Os solos de P1 e P2 apresentam, respectivamente, horizontes A-Bi-C e A-C decapitado; e os solos de P3 e P4 apresentam horizontes AC. Os solos mostram uma matriz argilosa avermelhada e acastanhada e são friáveis com uma consistência plástica. Suas microestruturas são granulares, grãos simples e microagregados intergrãos e, os agregados mostram b-fábrica indiferenciada. Os constituintes mineralógicos da fração pó total são biotita, hematita, magnetita, ilmenita, piroxênio, olivina, haloisita, goethita, anatásio e rutilo. A fração argila é marcada pela presença de haloisita, ferrihidrita e pequenas quantidades de alofana. Todos os solos apresentaram propriedades ândicas e podem ser classificados como Andossolos não alofânicos. Além disso, as características micromorfológicas se assemelham aos Andossolos de outras ilhas vulcânicas descritas na literatura (Pico, Faial, Terceira, Canarias, Santa Fé). A predominância da haloisita na fração argila formada pela alteração do sideromelano, sugere que a alofana seria uma fase intermediária dessa rápida transformação favorecida pelas condições climáticas da IT. A geoquímica total mostrou que em todos os perfis o Al, Fe e Ti se acumulam devido a suas baixas mobilidades e o Ca, Na, K e Mg são os mais intensamente lixiviados. Os perfis localizados nas cotas mais baixas tendem a ter valores de K e Mg mais elevados no horizonte A devido a influência dos sprays salinos e a deposição de elementos químicos provenientes das regiões mais elevadas. Ti, Mn, Fe, Co, Cr, Ni, V, Zr, S foram enriquecidos nos solos de P1 e P3 devido à perda de elementos mais móveis durante o processo de formação do solo. Zn e Cu se concentram no horizonte A dos perfis P3 e P4 que apresentaram maior concentração de matéria orgânica e fragmentos de piroclastos inalterados. A lixiviação das ETRs do alto para a encosta inferior levou ao enriquecimento desses elementos, especialmente ETRs leves, no solo de baixa altitude (258 m). O perfil de alta altitude mostrou anomalias positivas de Ce devido a maior exposição ao intemperismo.Item Genesis of soils from bauxite in southeastern Brazil : resilication as a soil-forming process.(2017) Mateus, Ana Carolina Campos; Oliveira, Fábio Soares de; Varajão, Angélica Fortes Drummond Chicarino; Soares, Caroline Cibele VieiraPedological studies using X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence (XRF), optical microscopy, and scanning electron microscopy (SEM-EDS) showed a Xanthic Ferralsol formed from the degradation of bauxite on a slope in the Caparaó region, in southeastern Brazil. We found a decrease in the number and size of bauxite fragments toward the top of the profiles, bauxite fragments that were more degraded at the top of the profiles, transformation of gibbsite into kaolinite, and absolute enrichment in silicon in the mass balance. These indicators suggest that resilication could be the major process responsible for formation of the soil; detailed studies are needed to verify the origin of the silica. The reintroduction of silica into the system occurs by the biogeochemical cycling of vegetation and, in some cases, water table fluctuations, highlighting the role of resilication as a soil-forming process in bauxite-derived soils.Item Gênese de depressões fechadas em vertentes associadas à couraça aluminosa na porção sul da Serra do Caparaó, Minas Gerais/Espirito Santo.(2016) Mateus, Ana Carolina Campos; Oliveira, Fábio Soares de; Varajão, Angélica Fortes Drummond Chicarino; Soares, Caroline Cibele Vieira; Schünemann, Adriano LuisA origem das depressões fechadas associadas à cobertura laterítica aluminosa nos topos dos morros e ao longo das vertentes na região de Espera Feliz, MG, divisa com Espírito Santo, foi pesquisada através de um levantamento geofísico da cobertura pedológica associado às análises morfológicas (macro e micro) de perfi s de solos. O levantamento geofísico por GPR, realizado em 2 seções ao longo de uma vertente, abrangeu duas depressões consecutivas e foi seguido do levantamento sistemático da cobertura pedológica por meio da abertura de 5 perfi s (N1, L1, L2, N2 e L3). Foram coletadas amostras deformadas para análises físicas, mineralógicas e químicas e amostras indeformadas para análise micromorfológica. No interior das depressões fechadas foi identifi cado o Neossolo Litólico húmico típico e entre as depressões ocorre o Latossolo Vermelho Amarelo distrófi co húmico. A análise lateral realizada pelo GPR e a interpretação conjunta dos atributos da cobertura revelam um sistema pedológico contínuo do topo a base da vertente. As diferenças morfológicas que levam a existência de distintas classes de solos traduzem, neste contexto, a evolução pedogeomorfológica da vertente e consequente gênese das depressões, o que teria ocorrido de maneira distinta ao modelo de subsidência por lixiviação geoquímica, mais amplamente conhecido. Dois momentos são reconhecidos: i) a origem de uma cobertura latossólica relacionada ao avanço vertical da degradação da bauxita e à bioturbação sob condições climáticas úmidas e ii) remoção de partes dessa cobertura em condições climáticas (possivelmente áridas) posteriores.Item Pedogeomorfologia e evolução da paisagem : gênese de depressões fechadas em vertentes associadas à couraça bauxítica na extremidade sul da Serra do Caparaó, sudeste do Brasil.(2015) Mateus, Ana Carolina Campos; Varajão, Angélica Fortes Drummond Chicarino; Oliveira, Fábio Soares deEsse trabalho objetivou a compreender a gênese da cobertura pedológica associada ao depósito de bauxita em uma vertente na região de Espera Feliz/MG, enfatizando as transformações morfológicas, mineralógicas e geoquímicas envolvidas na formação assim como, a relação com a evolução da paisagem, particularmente, com as feições côncavas (depressões fechadas) frequentes na área. O estudo pedológico envolveu a abertura de 5 trincheiras onde foram descritas as feições petrográficas, mineralógicas, estruturais e morfológicas dos horizontes identificados. Nas amostras coletadas foram realizadas análises granulométricas, de densidade aparente, micromorfológicas ao microscópio óptico, mineralógicas por Difração de Raios-X, química parcial através de análises de fertilidade de solo, química total por Fluorescência de Raios-X e microquímica por MEV acoplado com EDS. O levantamento geofísico foi realizado através do radar de penetração no solo (GPR) em seções que abrangeram todas as depressões. Os atributos morfológicos (macro e micro), físicos, químicos e mineralógicos permitiram definir que os perfis situados fora das concavidades constituem LATOSSOLOS VERMELHOAMARELO Distrófico húmico e os que ocorrem no interior são NEOSSOLOS LITÓLICO Húmico típico. A morfologia dos horizontes, particularmente a presença de fragmentos grosseiros de bauxita na base do perfil e a grano-decrescência destes em direção ao topo, sugerem que o solo tem sua origem associada à degradação de uma couraça bauxítica. A ocorrência no solo dos mesmos minerais presentes na bauxita, acrescidos da caulinita, também sugere essa relação genética através do processo de ressilicificação. As análises químicas de rotina apresentaram o aumento da quantidade de alumínio trocável, evidenciando a presença de Al livre em direção ao horizonte A. O mapa microquímico mostrou que as porções mais degradadas da bauxita apresenta acúmulo de silício. Tanto a composição geoquímica total, quanto o balanço de massa obtido a partir dela, revelam que em todos os perfis há um acréscimo no teor de SiO2 e um decréscimo no teor de Al2O3 do horizonte C para o A. A evolução pedogeomorfológica da vertente teria ocorrido em três etapas: i) formação da couraça bauxítica sob condições de clima quente e úmido; ii) degradação da bauxita e formação dos horizontes pedológicos devido a mudanças climáticas mais úmidas; iii) origem das feições côncavas através da remoção da cobertura pedológica por movimentação de massa, cuja natureza e contexto necessitam de estudos morfológicos mais específicos para serem discriminados.