“Mineralogia magn ética por termomagnetismo, DRX e MEV ... · 1Departamento de Geologia e...
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Rafael Rodrigues de Assis 1,3 ([email protected]); Wanilson Luiz-Silva 1 ([email protected]); Ricardo Ivan Trindade 2 ([email protected]). 1 Departamento de Geologia e Recursos Naturais, Instituto de Geociências, UNICAMP; 2 Instituto de Astronomina, Geofísica e Ciências Atmosférias, USP 3 Bolsista SAE/Unicamp – Serviço de Apoio ao Estudante “ “ Mineralogia magn Mineralogia magn é é tica por termomagnetismo, DRX e MEV, em sedimentos da tica por termomagnetismo, DRX e MEV, em sedimentos da á á rea estuarina de rea estuarina de Santos Santos - - Cubatão (SP) Cubatão (SP) ” ” . . Palavras Chave: Estuário Santos-Cubatão – Poluição Antrópica – MEV – Termomagnetismo – Geoquímica Inorgânica – I N T R O D U Ç Ã O – – I N T R O D U Ç Ã O – As propriedades magnéticas têm sido empregadas como ferramentas de caracterização dos sulfetos e óxidos de ferro presentes em rochas, solos e sedimentos. Os estudos são realizados por meio de uma série de técnicas de medidas magnéticas, tais como termomagnetismo, difração de raios X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Com um histórico de intensa contaminação industrial multi-elementar, oriunda do maior complexo metal- petroquímico da América Latina, a área estuarina no entorno de Cubatão (SP) apresenta elevadas concentrações de Fe (e metais-traço) que podem alcançar 29% em peso, como revela Luiz-Silva et al. (2006). Figura 01: Figura 01: Mapa do sistema de estu Mapa do sistema de estuá rios da região de Santos rios da região de Santos- Cubatão (SP), com a localiza Cubatão (SP), com a localizaç ão de algumas ind ão de algumas indú strias strias que o compõem. que o compõem. – A M O S T R A G E M E M É T O D O A N A L Í T I C O – – A M O S T R A G E M E M É T O D O A N A L Í T I C O – Este projeto de Iniciação Científica objetivou caracterizar a suscetibilidade magnética e sua correlação com a concentração de elementos-traço e maiores em testemunhos curtos de sedimentos dos principais rios que compõem o sistema estuarino de Santos-Cubatão (Cubatão, Morrão, Casqueiro e Capivari). Almejou testar a associação entre a geofísica magnética e a geoquímica inorgânica como ferramentas integradas na avaliação de áreas contaminadas. Suscetibilidade Mássica (SI/kg) – Rio Morrão Rios Cubatão, Casqueiro e Capivari Suscetibilidade Mássica (SI/kg) Figura 04: Figura 04: Difratogramas para as amostras provenientes das porções: (A) contaminada (M4A 110-120 e M4A 120-130) e (B) geogênica M4A 210-220 e M4A 220-230. A Figura 06: Figura 06: Cristais de pirita framboidal que ocorrem em clusters que Cristais de pirita framboidal que ocorrem em clusters que posteriormente são envolvidos por uma fina pel posteriormente são envolvidos por uma fina pelí cula de cula de sericita/muscovita, e sericita/muscovita, e (f) (f) piritas de h piritas de há bito octa bito octaé drico. Sedimentos do Rio drico. Sedimentos do Rio Cubatão. Cubatão. Figura 06: Figura 06: Algumas fases minerais encontradas nos sedimentos do rio Algumas fases minerais encontradas nos sedimentos do rio Morrão: Morrão: (a) (a) Cristal de Cristal de Magnetita Magnetita- ulvoespin ulvoespiné lio lio (Fe (Fe 3 O 4 - Fe Fe 2 TiO TiO 4 ), ), (b) (b) Piritas Piritas frambiodais frambiodais e, e, (c) (c) Monazita Ce,La,Th)PO Monazita Ce,La,Th)PO 4 . – R e s u l t a d o s – – R e s u l t a d o s – – C o n c l u s õ e s – – C o n c l u s õ e s – Conclui-se que os sedimentos das porções superficiais são distintos daqueles das porções mais profundas. As porções superficiais são marcadas por altos valores de susceptibilidade magnética, decorrentes da presença de magnetita-ulvoespinélio (titanomagnetita), especialmente sob a forma de grãos. Nos rios com as maiores taxas de contaminação (especialmente Morrão >> Cubatão), grãos de titanomagnetita ocorrem associados a cristais de pirita (framboidais e octaédricas). Esse fato remete a um ambiente redutor e básico. Concentrações subordinadas de aluminossilicatos e sulfetos ocorrem em todos os rios estudados. Quase todas as amostras apresentam evidências de sulfetos, especialmente aquelas relacionadas às porções mais profundas dos perfis. Foram investigadas amostras de testemunhos curtos (perfis de sedimentos) coletados em 2005 e 2006 nos rios Morrão, Cubatão, Casqueiro e Capivari. Geociências da Universidade Federal do Pará, em um difratômetro PHILIPS, modelo PW 3710, equipado com ânodo de cobre (λCuKα1 = com monocromador de grafite e gerador de tensão e corrente ajustados para 45 kV e 40 mA, respectivamente. As curvas termomagnéticas foram obtidas no IAG-USP, no equipamento Kapabridge, modelo kly-4, equipado com o CS-3 FURNACE APPARATUS. Figura 03: Figura 03: Testemunhos e Testemunhos e fra fraç ões ões utilizadas utilizadas ( rios rios Cubatão, Casqueiro e Cubatão, Casqueiro e Capivari Capivari ) ) nas an nas aná lises lises pelas diversas t pelas diversas té cnicas empregadas: cnicas empregadas: (a) (a) Cubatão PP Cubatão PP (CUB PP), (CUB PP), (b) (b) Cubatão QQ (CUB QQ), Cubatão QQ (CUB QQ), (c) (c) Casqueiro (CAS I) e Casqueiro (CAS I) e (d) (d) Capivari Capivari (CAP). (CAP). Figura 02: Figura 02: Testemunhos Testemunhos e e fra fraç ões ões utilizadas utilizadas ( rio rio Morrão) Morrão) nas an nas aná lises pelas lises pelas diversas t diversas té cnicas empregadas: cnicas empregadas: (a) (a) Morrão M3A, Morrão M3A, (b) (b) Morrão M4A, Morrão M4A, (c) (c) Morrão S e Morrão S e (d) (d) Morrão D. Morrão D. B Pelos difratogramas verifica-se uma relação inversa entre as concentrações de magnetita (Fe 3 O 4 ) e de quartzo (SiO 2 ) em função da profundidade. Percebe-se que as concentrações de magnetita diminuem com o aumento da profundidade, diferentemente do quartzo, que apresenta padrão oposto, com aumento de sua concentração em função do aumento da profundidade. Fato pode ser visto pelo aumento da intensidade dos picos do mineral (Q). A B C As análises termomagnéticas revelaram que as amostras oriundas das porções superficiais, intermediárias e basais do perfil sedimentar são distintas especialmente em relação à primeira temperatura de transformação magnética (Temperatura de Curie 1 – TC 1 ). No caso do primeiro grupo de sedimentos, a TC 1 ocorre em aproximadamente 400-450 ºC (magnetita- ulvoespinélio), e à medida que os sedimentos se aproximam da base do testemunho (mais próximos do geogênico) ocorre a queda da TC 1 para aproximadamente 320-370 ºC (pirrotita e pirita). Altos teores de ferro foram notificados, especialmente em pellets de ferro. Adicionalmente, cristais de pirita, de textura framboidal, da ordem de 15-18 μm também são muito comuns. Figura 05: Figura 05: Curvas Curvas Termomagn Termomagné ticas dos sedimentos do ticas dos sedimentos do rio Morrão. rio Morrão. Os sedimentos superficiais apresentam duas temperaturas de ocorrência de transformação mineralógica: (a) uma muito pequena por volta dos 300-350 ºC (TC 1 , pirrotita) e outra (b) em aproximadamente 580-600 ºC (TC 2 , magnetita-ulvoespinélio). Conforme se caminha em direção aos sedimentos mais profundos, a TC 1 torna-se cada vez mais definida, em detrimento da TC 2 . Os sedimentos superficiais e profundos deste rio não apresentaram diferenças substanciais entre si, no que se refere ao tamanho e forma das partículas sedimentares. No entanto, a única diferença constatada foi a menor quantidade de pirita e zircão nos sedimentos do topo do testemunho em relação àqueles da base. Nos sedimentos superficiais as fases minerais dominantes são argilominerais, quartzo, feldspatos e filossilicatos (muscovita e biotita). Associados a esta porção do testemunho em concentrações subordinadas estão pellets de ferro, que apresentam pequenas concentrações de Ti, sugerindo ulvoespinélio. A estes sedimentos, em menor quantidade, ocorrem cristais de pirita octaédrica (FeS2) e zircão (ZrSiO 4 ), com dimensões de 0,5-3,0 a 5-10 μm , respectivamente. Figura 07: Figura 07: Curvas Curvas Termomagn Termomagné ticas dos sedimentos do ticas dos sedimentos do rio Cubatão. rio Cubatão. As análises por microscopia eletrônica de varredura (MEV) foram realizadas no Laboratório de Microscopia Eletrônica do IG - UNICAMP, em um equipamento Leo 430i, da Oxford. Análises por difração de raios X (método do pó) foram efetuadas Centro de
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Rafael Rodrigues de Assis1,3 ([email protected]); Wanilson Luiz-Silva1 ([email protected]); Ricardo Ivan Trindade2 ([email protected]).
1Departamento de Geologia e Recursos Naturais, Instituto de Geociências, UNICAMP; 2Instituto de Astronomina, Geofísica e Ciências Atmosférias, USP
3Bolsista SAE/Unicamp – Serviço de Apoio ao Estudante
““Mineralogia magnMineralogia magnéética por termomagnetismo, DRX e MEV, em sedimentos da tica por termomagnetismo, DRX e MEV, em sedimentos da áárea estuarina de rea estuarina de SantosSantos--Cubatão (SP)Cubatão (SP)””..
Palavras Chave: Estuário Santos-Cubatão – Poluição Antrópica – MEV – Termomagnetismo – Geoquímica Inorgânica
– I N T R O D U Ç Ã O –– I N T R O D U Ç Ã O –
As propriedades magnéticas têm sido empregadas como ferramentas de caracterização dos sulfetos e
óxidos de ferro presentes em rochas, solos e sedimentos. Os estudos são realizados por meio de uma série
de técnicas de medidas magnéticas, tais como termomagnetismo, difração de raios X (DRX) e
microscopia eletrônica de varredura (MEV).
Com um histórico de intensa
contaminação industrial multi-elementar,
oriunda do maior complexo metal-
petroquímico da América Latina, a área
estuarina no entorno de Cubatão (SP)
apresenta elevadas concentrações de Fe (e
metais-traço) que podem alcançar 29% em
peso, como revela Luiz-Silva et al. (2006).
Figura 01:Figura 01: Mapa do sistema de estuMapa do sistema de estuáários da região de Santosrios da região de Santos--Cubatão (SP), com a localizaCubatão (SP), com a localizaçção de algumas indão de algumas indúústrias strias
que o compõem.que o compõem.
– A M O S T R A G E M E M É T O D O A N A L Í T I C O –– A M O S T R A G E M E M É T O D O A N A L Í T I C O –
Este projeto de Iniciação Científica objetivou caracterizar a suscetibilidade magnética e sua
correlação com a concentração de elementos-traço e maiores em testemunhos curtos de sedimentos dos
principais rios que compõem o sistema estuarino de Santos-Cubatão (Cubatão, Morrão, Casqueiro e
Capivari). Almejou testar a associação entre a geofísica magnética e a geoquímica inorgânica como
ferramentas integradas na avaliação de áreas contaminadas.
Suscetibilidade Mássica (SI/kg) – Rio Morrão
Rios Cubatão, Casqueiro e Capivari
Suscetibilidade Mássica (SI/kg)
Figura 04:Figura 04: Difratogramas para as amostras provenientes das porções: (A) contaminada (M4A 110-120 e M4A
120-130) e (B) geogênica M4A 210-220 e M4A 220-230.
A
Figura 06:Figura 06: Cristais de pirita framboidal que ocorrem em clusters que Cristais de pirita framboidal que ocorrem em clusters que
posteriormente são envolvidos por uma fina pelposteriormente são envolvidos por uma fina pelíícula de cula de
sericita/muscovita, e sericita/muscovita, e (f)(f) piritas de hpiritas de háábito octabito octaéédrico. Sedimentos do Rio drico. Sedimentos do Rio
Cubatão.Cubatão.
Figura 06:Figura 06: Algumas fases minerais encontradas nos sedimentos do rio Algumas fases minerais encontradas nos sedimentos do rio
Morrão: Morrão: (a)(a) Cristal de Cristal de MagnetitaMagnetita--ulvoespinulvoespinééliolio (Fe(Fe33OO44--FeFe22TiOTiO44), ), (b)(b) Piritas Piritas
frambiodaisframbiodais e, e, (c)(c) Monazita Ce,La,Th)POMonazita Ce,La,Th)PO44..
– R e s u l t a d o s –– R e s u l t a d o s –
– C o n c l u s õ e s –– C o n c l u s õ e s –
Conclui-se que os sedimentos das porções superficiais são distintos daqueles das porções mais profundas. As
porções superficiais são marcadas por altos valores de susceptibilidade magnética, decorrentes da presença de
magnetita-ulvoespinélio (titanomagnetita), especialmente sob a forma de grãos. Nos rios com as maiores taxas de
contaminação (especialmente Morrão >> Cubatão), grãos de titanomagnetita ocorrem associados a cristais de pirita
(framboidais e octaédricas). Esse fato remete a um ambiente redutor e básico.
Concentrações subordinadas de aluminossilicatos e sulfetos ocorrem em todos os rios estudados. Quase todas as
amostras apresentam evidências de sulfetos, especialmente aquelas relacionadas às porções mais profundas dos
perfis.
Foram investigadas amostras de testemunhos curtos (perfis de sedimentos)
coletados em 2005 e 2006 nos rios Morrão, Cubatão, Casqueiro e Capivari.
Geociências da Universidade Federal do Pará, em um
difratômetro PHILIPS, modelo PW 3710, equipado com
ânodo de cobre (λCuKα1 = com monocromador de
grafite e gerador de tensão e corrente ajustados para 45
kV e 40 mA, respectivamente. As curvas
termomagnéticas foram obtidas no IAG-USP, no
equipamento Kapabridge, modelo kly-4, equipado com
o CS-3 FURNACE APPARATUS.
Figura 03:Figura 03: Testemunhos e Testemunhos e frafraççõesões utilizadasutilizadas
((riosrios Cubatão, Casqueiro e Cubatão, Casqueiro e CapivariCapivari) ) nas annas anáálises lises
pelas diversas tpelas diversas téécnicas empregadas: cnicas empregadas: (a)(a) Cubatão PP Cubatão PP
(CUB PP), (CUB PP), (b)(b) Cubatão QQ (CUB QQ), Cubatão QQ (CUB QQ), (c)(c)
Casqueiro (CAS I) e Casqueiro (CAS I) e (d)(d) CapivariCapivari (CAP).(CAP).
Figura 02:Figura 02: Testemunhos Testemunhos
e e frafraççõesões utilizadasutilizadas ((riorio
Morrão) Morrão) nas annas anáálises pelas lises pelas
diversas tdiversas téécnicas empregadas:cnicas empregadas:
(a) (a) Morrão M3A, Morrão M3A, (b)(b) Morrão M4A, Morrão M4A, (c)(c) Morrão S e Morrão S e (d)(d) Morrão D.Morrão D.
B
Pelos difratogramas verifica-se uma relação
inversa entre as concentrações de magnetita (Fe3O4) e
de quartzo (SiO2) em função da profundidade.
Percebe-se que as concentrações de magnetita
diminuem com o aumento da profundidade,
diferentemente do quartzo, que apresenta padrão
oposto, com aumento de sua concentração em função do
aumento da profundidade. Fato pode ser visto pelo
aumento da intensidade dos picos do mineral (Q).
A B C
As análises termomagnéticas revelaram que as amostras oriundas das
porções superficiais, intermediárias e basais do perfil sedimentar são
distintas especialmente em relação à primeira temperatura de transformação
magnética (Temperatura de Curie 1 – TC1). No caso do primeiro grupo de
sedimentos, a TC1 ocorre em aproximadamente 400-450 ºC (magnetita-
ulvoespinélio), e à medida que os sedimentos se aproximam da base do
testemunho (mais próximos do geogênico) ocorre a queda da TC1 para
aproximadamente 320-370 ºC (pirrotita e pirita).
Altos teores de ferro foram notificados, especialmente em pellets de
ferro. Adicionalmente, cristais de pirita, de textura framboidal, da ordem de
15-18 µm também são muito comuns. Figura 05:Figura 05: Curvas Curvas
TermomagnTermomagnééticas dos sedimentos do ticas dos sedimentos do
rio Morrão.rio Morrão.
Os sedimentos superficiais apresentam duas temperaturas de
ocorrência de transformação mineralógica: (a) uma muito pequena por volta
dos 300-350 ºC (TC1, pirrotita) e outra (b) em aproximadamente 580-600 ºC
(TC2, magnetita-ulvoespinélio). Conforme se caminha em direção aos
sedimentos mais profundos, a TC1 torna-se cada vez mais definida, em
detrimento da TC2.
Os sedimentos superficiais e profundos deste rio não apresentaram diferenças substanciais entre si, no que
se refere ao tamanho e forma das partículas sedimentares. No entanto, a única diferença constatada foi a menor
quantidade de pirita e zircão nos sedimentos do topo do testemunho em relação àqueles da base.
Nos sedimentos superficiais as fases minerais dominantes são argilominerais, quartzo, feldspatos e
filossilicatos (muscovita e biotita). Associados a esta porção do testemunho em concentrações subordinadas estão
pellets de ferro, que apresentam pequenas concentrações de Ti, sugerindo ulvoespinélio. A estes sedimentos, em
menor quantidade, ocorrem cristais de pirita octaédrica (FeS2) e zircão (ZrSiO4), com dimensões de 0,5-3,0 a 5-10
µm, respectivamente.
Figura 07:Figura 07: Curvas Curvas
TermomagnTermomagnééticas dos sedimentos do ticas dos sedimentos do
rio Cubatão.rio Cubatão.
As análises por microscopia eletrônica de varredura (MEV) foram realizadas no
Laboratório de Microscopia Eletrônica do IG - UNICAMP, em um equipamento Leo 430i,
da Oxford. Análises por difração de raios X (método do pó) foram efetuadas Centro de
![Apostila de Caracterização_mev, Drx e an[1]. Química e Gran.](https://static.fdocumentos.com/doc/165x107/55cf94a5550346f57ba36cd0/apostila-de-caracterizacaomev-drx-e-an1-quimica-e-gran-569d47d23a660.jpg)
