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Title: Caracterização geoquímica das águas e sedimentos da Bacia do Ribeirão Sardinha, porção sul do Quadrilátero Ferrífero (MG).
Authors: Santos, Rayme Loureiro dos
metadata.dc.contributor.advisor: Costa, Adivane Terezinha
Leite, Mariangela Garcia Praça
Keywords: Sedimentos fluviais - química analítica
Fontes geogênicas e antropogênicas
Anomalias geoquímicas
Água - química analítica
Background geoquímico
Issue Date: 2017
metadata.dc.contributor.referee: Costa, Adivane Terezinha
Lana, Cláudio Eduardo
Horn, Adolf Heinrich
Citation: SANTOS, Rayme Loureiro dos. Caracterização geoquímica das águas e sedimentos da Bacia do Ribeirão Sardinha, porção sul do Quadrilátero Ferrífero (MG). 2017. 173 f. Dissertação (Mestrado em Evolução Crustal e Recursos Naturais) – Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2017.
Abstract: A bacia do ribeirão Sardinha, objeto de estudo, desenvolveu-se sobre um substrato geologicamente diversificado que inclui rochas cristalinas do embasamento arqueano, sequências metavulcanossedimentares arqueanas do Supergrupo Rio das Velhas e rochas metassedimentares paleoproterozóicas do Supergrupo Minas. O Supergrupo Rio das Velhas apresenta mineralizações auríferas associadas às assembleias de elementos traço como As, Cd, Pb, Zn e Cu, que podem apresentar, dependendo das concentrações, elevada toxicidade. Já o Supergrupo Minas, se destaca devido à grande ocorrência de rochas itabiríticas, principal fonte de minério de ferro na região. Portanto, vários elementos químicos são disponibilizados para a bacia continuamente por fontes geogênicas, entretanto, os processos de liberação dos elementos podem ser alterados devido às interferências antropogênicas e mudanças na dinâmica do ambiente superficial. É neste cenário que se insere este trabalho, que apresenta como objetivo principal a análise geoquímica das águas, dos sedimentos atuais e dos depósitos sedimentares de barrancos e terraços do ribeirão Sardinha. A partir da análise dos sedimentos, também foram propostos valores de referência para elementos químicos de maior relevância. A análise sazonal das águas do ribeirão Sardinha contou com 10 pontos bem distribuídos ao longo da bacia para aferição dos parâmetros físico-químicos (sólidos totais dissolvidos (STD), condutividade elétrica (CE), turbidez (T), pH e Eh) e coleta de amostras para análise química. Dentre os elementos químicos investigados, considerou-se os cátions principais (Na+, Ca2+, K+ e Mg2+), os metais Al, Fe e Mn e elementos traço como Ba, Cu, Li, Ti, Cd, Co, Cr, Ni, V, Zn, As e Pb. Foram realizadas análises de 54 amostras de sedimentos, sendo13 referentes aos sedimentos atuais da bacia (em barras e canal), 15 correspondentes às fácies dos barrancos e 26 em fácies dos terraços. Foi realizado o levantamento de 8 perfis estratigráficos, em 4 barrancos e 4 terraços, onde foi feito o reconhecimento faciológico baseando-se na caracterização textural, mineralógica e na identificação de estruturas sedimentares. As amostras de sedimentos foram coletadas em cada fácies. Dos elementos químicos investigados, achou-se conveniente selecionar apenas aqueles de maior ocorrência na região de estudo, como As, Ba, Co, Cr, Cu, Li, Ni, V, Zn, Mn, Al, Fe, Pb e Ti. Três terraços foram selecionados para datação através da aplicação da técnica de Luminescência Opticamente Estimulada (LOE). A análise dos parâmetros físico-químicos das águas da bacia do ribeirão Sardinha indicou que os dados de STD, CE e T estão abaixo dos limites estabelecidos pelo CONAMA (2005) e COPAM/CERH-MG (2008). Os valores de pH foram básicos e as medidas de Eh indicaram condições oxidantes. Com relação aos elementos químicos analisados nas águas, observou-se que os valores de Fe ultrapassaram o permitido pelo CONAMA (2005) e COPAM/CERH-MG (2008) apenas em dois pontos, situados no baixo curso da bacia, durante o período chuvoso. No caso do Mn, os valores foram superiores ao admitido pelos órgãos supracitados em todos os pontos de amostragens durante o período de chuva e apenas em dois pontos localizados no baixo curso da bacia no período de seca. Os elementos traço investigados não apresentaram concentrações críticas. Quanto às análises químicas dos sedimentos, os gráficos de dispersão que envolveram Mn, Ba, Co, Ni, Fe e Ti mostraram um padrão diferenciado para as amostras dos terraços, indicando que houve uma mudança no processo de disponibilização dos elementos mencionados após a formação destes depósitos. Através da técnica de PCA, foi possível identificar padrões geoquímicos formados por grupos de amostras que apresentaram altas concentrações de Fe, Mn e elementos traço, correspondentes aos sedimentos atuais da bacia de estudo, e de Al relacionadas às fácies sedimentológicas compostas por material coluvionar e por sedimentos depositados em lagoa de cheia. Notou-se correlações entre elementos traço e elevadas concentrações de Fe e/ou Mn, provavelmente devido a uma grande influência de mecanismos de sorção em óxido-hidróxidos de Fe e Mn. Os dados de assinatura geoquímica vertical mostraram que o Fe e o Mn tenderam a se acumular nas fácies de canal e barras e que o Al, apesar de estar presente em vários tipos de fácies, apresentou concentrações mais altas nas fácies constituídas por material coluvionar e formadas por depósitos de lagoa de cheia e planície de inundação. Elementos como Ba, Zn, Ni, Cr e Co frequentemente ocorreram associados às fácies de canal e barras. Com relação as anomalias verificadas nos gráficos de estabelecimento dos valores de referência, foi possível estabelecer três padrões: o primeiro, relacionado às altas concentrações de Li, Pb, Cu, Ni e Cr, refere-se às fontes geogênicas; o segundo, associado aos teores elevados de Co, Mn e Ba, refere-se às interferências antropogênicas; e o último, formado pelos elementos Al e Zn, está relacionado tanto às fontes geogênicas quanto às intervenções antropogênicas. Em quase todos os pontos de amostragem de sedimentos, as concentrações de As e Ni encontraram-se acima dos limites de intervenção agrícola e as de Ba e Cr acima dos limites de alerta estabelecidos em São Paulo/Holanda.
metadata.dc.description.abstracten: The Sardinha river basin, the focus of this study, is situated on a geologically diverse substrate that includes crystalline rocks of the archean basement, archean metavulcanosedimentary sequences of the Rio das Velhas Supergroup and paleoproterozoic metassedimentary rocks of the Minas Supergroup. The Rio das Velhas Supergroup presents mineralizations rich in gold associated with assemblies of trace elements such as As, Cd, Pb, Zn and Cu, which may present, depending on the concentrations, high toxicity. The Minas Supergroup stands out due to the large occurrence of itabirite rocks, the main source of iron ore in the region. Therefore, several chemical elements are provided to the basin continuously by geogenic sources. However, the release processes of the elements can be altered due to anthropogenic interferences and changes in the dynamics of the surface environment. In this context, the main objective of this work is the geochemical analysis of the waters, of the current sediments and of the sedimentary deposits from the cutbank and alluvial terraces of the Sardinha river. Based on the analysis of the sediments, background values were proposed for chemical elements of greater relevance. Seasonal analysis of the waters of the Sardinha river was carried out at 10 points distributed along the basin to measure the physico-chemical parameters (total dissolved solids - TDS), electrical conductivity (EC), turbidity (T), pH and Eh) and collect samples for chemical analysis. The chemical elements investigated included the main cations (Na+, Ca2+, K+ and Mg2+); metals such as Al, Fe, and Mn; and trace elements like Ba, Cu, Li, Ti, Cd, Co, Cr, Ni, V, Zn, As and Pb. A total of 54 sediment samples were analyzed, 13 of which correspond to the active drainage sediments (bars and channels), 15 of which correspond to cutbanks facies and 26 of which correspond to terraces facies. The stratigraphic description of 8 profiles was carried out, 4 of cutbanks and 4 of terraces, in which the texture, mineralogic composition, and sedimentary structures were characterized. The sediment samples were collected in each facies. Among the chemical elements investigated, only those with highest occurrence in the study region were selected, including As, Ba, Co, Cr, Cu, Li, Ni, V, Zn, Mn, Al, Fe, Pb and Ti. Three terraces were selected for dating through the application of the Optically Stimulated Luminescence technique (OSL). The analysis of the physico-chemical parameters of the waters of the Sardinha river basin indicated that the data of TDS, EC and T are below the limits established by CONAMA (2005) and COPAM/CERH-MG (2008). The pH values were basic and the Eh measurements indicated oxidant conditions. Regarding the chemical elements analyzed in the waters, it was observed that the Fe values exceeded the values established by CONAMA (2005) and COPAM/CERH-MG (2008) at only two points located in the downstream portion of the basin during the rainy season. In the case of Mn, the values were higher than those allowed by organs mentioned above at all sampling points during the rainy season and at only two points located in the lower course of the basin during the dry season. The trace elements investigated did not present critical concentrations. Concerning the chemical analysis of the sediments, the dispersion graphics involving Mn, Ba, Co, Ni, Fe and Ti showed a different pattern for the terraces samples, indicating that there was a change in the process of providing these elements after the deposition of the terraces. The Principal Components Analysis indicated geochemical patterns formed by groups of samples that presented high Fe, Mn and trace elements contents, corresponding to the active drainage sediments of the basin, and high Al concentrations related to sedimentological facies constituted by colluvium material and by sediments deposited in ox-bow. Correlations between trace elements and high concentrations of Fe and/or Mn were observed, probably due to a great influence of sorption mechanisms in Fe and Mn oxide-hydroxides. Vertical geochemical signature data showed that Fe and Mn tended to accumulate in channel and bars facies and that Al, although present in several types of facies, had higher concentrations in the facies constituted by colluvium material and formed by ox-bow deposits and flood plain deposits. Elements such as Ba, Zn, Ni, Cr and Co, frequently occurred associated with channel and bars facies. According to the anomalies verified in the graphs of establishment of the background values, it was possible to establish three patterns: the first, related to the high concentrations of Li, Pb, Cu, Ni and Cr, refers to the geogenic sources; the second, associated to the high levels of Co, Mn and Ba, to the anthropogenic sources and the last pattern, formed by the elements Al and Zn, can be related to both geogenic and anthropogenic sources. At almost all sediment sampling points, concentrations of As and Ni were above the agricultural intervention limits while the contents of Ba and Cr were above the alert limits established in São Paulo/The Netherlands.
Description: Programa de Pós-Graduação em Evolução Crustal e Recursos Naturais. Departamento de Geologia, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/8695
metadata.dc.rights.license: Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo autor(a), 07/03/2017, com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0, que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que seja citado o autor e licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação desta.
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