ESTUDOS GRANULOMÉTRICOS E DE MINERAIS PESADOS AO LONGO DE UM TRECHO DO RIO GUANDÚ
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- Cláudia Castel-Branco Palmeira
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1 ESTUDOS GRANULOMÉTRICOS E DE MINERAIS PESADOS AO LONGO DE UM TRECHO DO RIO GUANDÚ ALBERTO FERREIRA DO AMARAL JR. 1 SÉRGIO BRANDOLISE CITRONI 2 1. Discente do Curso de Geologia da UFRuralRJ. Rua: UX, 1, Universidade Rural, Seropédica, RJ, Brasil. albertoamaraljr@ RESUMO: AMARAL JR., ALBERTO F.; CITRONI, SÉRGIO B. Estudos granulométricos e de minerais pesados ao longo de um trecho do rio guandú. Revista Universidade Rural: Série Ciências Exatas e da Terra, Seropédica, RJ: EDUR, v.23, n.1-2, p , jan.- dez., O estudo dos sedimentos de corrente em um trecho do Rio Guandú, e dos minerais pesados neles presentes, demonstrou que, nesse trecho, o curso apresenta uma homogeneidade em suas características hidráulicas ao mesmo tempo em que apresenta marcada variação no conteúdo de minerais pesados. Palavras chave: minerais pesados, fl úidos dinâmicos. ABSTRACT: DELGADO, A. R. S. & SANTOS, R. N. F. Study granulometry and heavy minerals along a portion of the Guandú River. Revista Universidade Rural: Série Ciências Exatas e da Terra, Seropédica, RJ: EDUR, v.23, n.1-2, p , jan.- dez., The analysis of stream sediments in a portion of the Guandú River, and of their heavy minerals, account for a homogeneous hydraulic behaviour and large variation in the heavy mineral assemblage. Key words: Heavy minerals, fl uvial dynamic. INTRODUÇÃO O presente trabalho trata do estudo de minerais pesados dos sedimentos atuais do Rio Guandú. A bacia hidrográfica desse curso ocupa uma área de cerca de km 2, com mais de 90% de sua área correspondendo a planícies aluvionares. A área de estudo segue o curso do rio, estando compreendida entre as coordenadas: 22º 35-22º 55 de latitude sul e 43º 50-43º 35 de longitude oeste, com sua posição montante extrema no Município de Barra do Piraí, no Bairro de Cacaria, e posição extrema de jusante na cidade do Rio de Janeiro, no Bairro de Santa Cruz. Neste trabalho foram identifi cadas as unidades geológicas presentes a uma distância de 2 Km de cada margem do Rio Guandu, a partir do mapa Geológico do Estado do Rio de Janeiro (DNPM, 1998), delimitando assim as possíveis litologias fontes dos sedimentos para análise de procedência e da distribuição dos minerais pesados ao longo do rio, mostrando onde há maior, menor incidência e ausência de assembléias minerais. As unidades geológicas presentes são, segundo mapa do DNPM (1998), pertencentes aos domínios Duas Barras, Rio Negro e São Fidelis, correspondendo a rochas metamórfi cas do Proterozóico: Suíte Serra das Araras e Suíte Rio de Janeiro, correspondendo a granitóides brasilianos e depósitos Flúvio-lagunares do cenozóico. A variação do conteúdo de minerais pesados de uma sucessão sedimentar refl ete, primordialmente, a erosão progressiva de rochas presentes na área fonte e sua substituição por outras. Nesses casos, a modifi cação da mineralogia dos arenitos é lenta e gradual, mudanças mais bruscas da mineralogia de minerais pesados ocorrem nos casos de modifi cações tectônicas nas áreas do embasamento da bacia, que aumentam ou reduzem a
2 Amaral Júnior, A. F., et al. importância de determinadas litologias fontes, ou modifi cações climáticas, que podem promover a sobrevivência ou desaparecimento de determinadas espécies minerais nos processos de alteração, erosão e transporte. No primeiro caso, temos mudanças diacrônicas, mas no segundo caso, as modificações têm caráter regional, afetando toda a bacia de deposição quase que instantaneamente, podendo, portanto, servir como marcos estratigráficos seguros (MORTON e HURST, 1995). Neste estudo adotamos a defi nição clássica de mineras pesados (RITTENHOUSE, 1943), na qual minerais pesados são todos aqueles com pequena participação na composição de arenitos e areias e com peso específi co superior a 2,89 g/cm 3 (ou, superior ao peso específi co do líquido denso utilizado). MATERIAIS E MÉTODOS Devido às condições do rio, não foi possível a coleta das amostras do leito, sendo as mesmas retiradas das barras marginais, submersas e semi-submersas. Foram coletadas para melhor caracterização da estabilidade dos minerais em relação a suas áreas fonte e distância de transporte, 12 amostras ao longo de 49 Km de rio com um intervalo de amostragem variando de 3,5 á 5 Km. Sistematizando o conhecimento a respeito da composição de rochas sedimentares ou de sedimentos, e em particular seu conteúdo em minerais pesados, JOHNSSON (1993), estabelece que tal composição é função de seis variáveis: (1) Litologia da rocha fonte; (2) intemperismo químico; (3) abrasão e quebra mecânica; (4) efeitos de seleção e mistura (estas duas variáveis atuantes no transporte); (5) diagênese (e demais modificações pós-deposiconais); e (6) erros estatísticos. O objetivo do estudo de minerais pesados, geralmente, é tentar restringir as variações encontradas a apenas uma variável: a litologia da área fonte (no espaço e no tempo), controlando as influências das demais variáveis. Em geral o controle litológico é a variável buscada para a correlação e interpretação da história geológica das rochas sedimentares e da área fonte. Análise de minerais pesados Todas as técnicas-padrão utilizadas em laboratório para separação de minerais pesados baseiam-se no uso de um líquido pesado de peso específi co intermediário entre os minerais ou grupos de minerais a serem separados, geralmente com um peso específi co superior àquele dos minerais mais comuns de arenitos, quartzo e feldspatos. Comumente, é efetuada por decantação gravitacional ou centrifugação da amostra em um líquido pesado como o bromofómio, que apresenta peso específi co de 2,89 g/cm3. Os trabalhos laboratoriais e de campo seguiram os procedimentos usuais para o trabalho com sedimentos inconsolidados (GRAHAM, 1988; HARWOOD, 1988; MC- MANUS, 1988; MILLER, 1988; SUGUIO, 1980 e TUCKER, 1982 e 1988), modifi cados para as especifi cidades do estudo e dos equipamentos de coleta disponíveis. A análise granulométrica e a separação dos minerais pesados seguiram o procedimento padrão adotado na maioria dos laboratórios de sedimentologia, também tendo sido adaptados para os equipamentos disponíveis. Esse conjunto de procedimentos compreende: - Lavagem e secagem das amostras; - Destorroamento e quarteamento das amostras; - Peneiramento e pesagem das frações granulométricas; - Separação dos minerais pesados; - Análise mineralógica de grãos em lupa binocular; - Análise mineralógica de montagem de grãos em microscópio petrográfi co; - Análise estatística dos dados para cor-
3 relações. O conjunto de 12 amostras passou pelo processamento de análise granulométrica e separação mineral, tendo sido identificada a mineralogia de sete dessas amostras. RESULTADOS E DISCUSSÃO Quanto aos resultados das análises granulométricas, identificamos o predomínio diâmetros médios entre areia fina e média (fig.4), com cinco amostras de cada classe granulométrica, ocorrendo ainda uma amostra de areia muito fina (fig.3) e outra de areia muito grossa (fig.2). O predomínio de sedimentos mais finos faz-se a montante, concentrando-se as amostras de maior granulometria a jusante. Com relação a sua seleção, as amostras mostram-se em geral pobremente selecionadas (fig.2 e 3), ocorrendo duas amostras com seleção moderada e uma com seleção muito pobre (fig.4), não havendo um controle nítido da posição ao longo do trecho estudado nesse parâmetro. A assimetria varia de muito negativa a positiva; a curtose é predominantemente mesocúrtica a leptocúrtica. Com relação a esses parâmetros, também não foi possível identificar a presença de controle da distância percorrida pelos sedimentos. Esses resultados parecem apontar para um comportamento hidráulico homogêneo para o rio ao longo do trecho estudado. A aparente contradição apresentada pelo predomínio de frações mais grossas a jusante pode refletir contribuições locais na carga de sedimentos. No geral pode-se pensar que o rio transporta com maior eficiência sua carga de fundo (as areias) apenas nos períodos de cheia, sendo que a disposição das barras e a granulometria de suas areias tem controle local, condicionado por corredeiras, identificáveis ao longo de todo o trecho estudado. Observamos ainda que ocorre uma nítida redução na percentagem de finos, à medida que descemos no curso (fi g.1), isso pode indicar que a montante, a quantidade de fi nos derivados dos litotipos metamórfi cos alterados é maior do que aquela cedida pelos terrenos nos quais predomina a Formação Piranema, do Quaternário, dominantemente arenosa. Também podemos imaginar que ao longo de seu curso, o rio torna-se mais eficiente para colocar os finos em suspensão, além de alguns controles locais. Esses resultados mostram-se favoráveis a interpretação dos dados de minerais pesados, já que a influência do transporte seria pequena no controle da assembléia mineral presente, ganhando importância a distância de transporte. Com relação aos minerais pesados, foram identifi cadas as seguintes espécies Figura 1. Gráfi co representativo de fi nos ao longo do rio, mostrando uma redução de sua porcentagem no sentido a jusante do rio.
4 Amaral Júnior, A. F., et al. Figura 2. G4 - Gráfico representativo da granulométrica (preto) e granulométrico acumulado (cinza), mostrando uma assimetria positiva, granulometria muito grossa, pobremente selecionada, mesocúrtica. Figura 3. G3 - Gráfico representativo da granulométrica (preto) e granulométrico acumulado (cinza), mostrando uma assimetria negativa, granulometria muito fi na, pobremente selecionada, leptocúrtica. Figura 4. G9 - Gráfico representativo da granulométrica (preto) e granulométrico acumulado (cinza), mostrando uma assimetria simétrica, granulometria média, muito pobremente selecionada, mesocúrtica.
5 Figura 5. Composição da imagem de satélite com mapa geológico da área de estudo. minerais: Opacos, granada, sillimanita, epidoto/alanita, cianita, monazita, zircão, titanita, biotita, turmalina, rutilo, serpentina e olivina. Os minerais mais abundantes são opacos, granada, zircão, epidoto/ alanita e titanita, nessa ordem. Com conteúdo subordinado ocorrem turmalina, sillimanita, monazita, limonita, biotita e rutilo, também nessa ordem. Os demais ocorrem em quantidades pequenas. Em todas as amostras observam-se apenas opacos e zircão. Granada e epídoto/alanita estão ausentes em apenas uma amostra. Presentes em apenas uma ou duas das amostras estão a sillimanita, a limonita, a cianita, a monazita, a serpentina, o rutilo e a olivina. A montante são mais comuns granada, zircão, titanita e epídoto/alanita, a jusante são mais comuns granada, turmalina, epidoto/alanita, e sillimanita. O zircão é comum até aproximadamente 37 km do curso do rio, perdendo importância no fi nal do trecho estudado. A turmalina aparece praticamente apenas na porção mais a jusante, assim como a sillimanita. Ver dados na tabela 1. CONCLUSÕES
6 Amaral Júnior, A. F., et al. Tabela 1. Minerais pesados presentes, amostras distribuídas de acordo com a distância ao longo do trecho estudado.valores recalculados sem minerais opacos. A distribuição homogênea da granulometria ao longo de todo o trecho estudado, bem como dos vários parâmetros estatísticos a ela associados, indicam uma homogeneidade na dinâmica de transporte do rio. A nítida e persistente redução de partículas mais finas nos sedimentos, deve ser atribuída ao afastamento de fontes de material argiloso (embasamento alterado), recobertas pelos sedimentos arenosos da Formação Piranema. Desse modo, variações no regime de transporte não podem ser invocadas para explicar às mudanças no conteúdo mineralógico. A presença de turmalina, monazita e sillimanita apenas nos trechos fi nais pode ser atribuída ao aparecimento de novas fontes desses minerais, já a forte redução do zircão, em parte acompanhada pela titanita, é mais difícil de ser explicada, visto que se tratam de minerais de elevada resistência mecânica e ao intemperismo químico. Espera-se que os dados complementares das amostras em processamento possam dar uma melhor explicação para tais observações. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS DNPM Departamento Nacional de Produção Mineral. (1998) Mapa Geológico do Estado do Rio de Janeiro. Rio de Janeiro/RJ, 141p. GRAHAM, J.. Collection and analysis of field data. In Tucker, M. (ed.), Techiniques in sedimentology. Blackwell Scientifi c Publications, 1988, p HARWOOD, G.. Microscopical techiniques: II. Principles of sedimentary petrography. In Tucker, M. (ed.), Techiniques in sedimentology. Blackwell Scientifi c Publications, 1988, p JOHNSSON, M.J.. The system controlling the composition of clastic sediments. In: Johnsson M.J. e Basu, A. (eds.), Process controlling the composition of clastic sediments. Geol. Soc. of America Special Paper, 1-19, 1993.
7 MCMANUS, J.. Grain size determination and interpretation. In Tucker, M. (ed.), Techiniques in sedimentology. Blackwell Scientifi c Publications, 1988, p MILLER, J.. Microscopical techiniques: I. Slices, slides, stains and peels. In Tucker, M. (ed.), Techiniques in sedimentology. Blackwell Scientifi c Publications, 1988, p MORTON, A. e HURST, A.. Correlation of sandstones using heavy minerals: na example from the Statfjord Formation of the Snorre Field, northern North Sea. In Dunay, R.E. e Hailwood, E.A. (eds), Nonbiostratigraphical methods of dating and correlation. Geological Society, Special Publication, 1995, 89: RITTENHOUSE, G.A. Transportation and deposition of heavy minerals. Geol Soc. America Bull., 1943, 54: SUGUIO, K.. Rochas Sedimentares - Propriedades, Gênese, Importância Econômica. 1 a Ed.. Editora Edgard Blucher Ltda., 1980, 500p. TUCKER, M.E.. The fi eld description of Sedimentary Rocks. 1 a Ed.. John Wiley & Sons, Inc., 1982, 103p. TUCKER, M.. Techiniques in sedimentology. Blackwell Scientific Publications, 1988, 394 pp.
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