Caracterização físico-química da água e mineralógica e química do material em suspensão e de sedimento de fundo do lago Amapá (Acre)

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ CENTRO DE GEOCIÊNCIAS CURSO DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOLOGIA E GEOQUÍMICA GRUPO DE MINERALOGIA E GEOQUÍMICA APLICADA DISSERTAÇÃO DE MESTRADO Caracterização físico-química da água e mineralógica e química do material em suspensão e de sedimento de fundo do lago Amapá (Acre) DISSERTAÇÃO APRESENTADA POR: LUIS CARLOS FARIAS DE CARVALHO ORIENTADOR: PROF. DR. MARCONDES LIMA DA COSTA Belém-Pará Outubro-2006

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4 RESUMO A região Amazônica caracteriza-se não somente por sua pujante floresta tropical como, também, por sua grande rede de drenagem fluvial e lacustre. Na Amazônia Sul- Ocidental, onde se destacam três grandes bacias hidrográficas, rios Juruá, Purus e Madeira, são muito freqüentes os lagos em forma de ferradura. À margem direita do rio Acre, um dos principais afluentes do rio Purus, próximo à capital do Estado do Acre, Rio Branco, está o lago Amapá, um típico lago em ferradura formado por um meandro abandonado. Foram realizadas medidas de parâmetros físico-químicos das águas do lago Amapá durante estiagem e período chuvoso em três estações para se ter idéia das implicações da variação sazonal sobre os parâmetros observados. Foram coletadas, ainda, amostras para análise química elementar das águas e material em suspensão, além de análises mineralógicas do sedimento em suspensão. Sedimentos de fundo foram coletados em três furos de sondagem, com auxílio de sonda manual do tipo Livingstone, em período de estiagem, que foram submetidos a análises químicas, mineralógicas (DRX e MEV), granulométricas e geocronológicas. As águas do lago Amapá apresentam elevados valores de turbidez, STS, amônia, (fosfato) e cloreto, indicando ação antrópica em seu entorno. As concentrações elevadas de Na, Mg, K, Fe, Al, Mn, Ba e Sr estão relacionadas a minerais de argila tipo esmectita e illita. Os sedimentos do lago Amapá são finos síltico-argilosos caracterizados por alternância de camadas claras e escuras, preservando, ainda, detritos orgânicos vegetais. A mineralogia dos sedimentos é homogênea ao longo dos três furos e está representada, principalmente, por quartzo, caulinita, illita e esmectita, além de albita e K-feldspatos. A vivianita ocorre como pseudomorfos de detritos de material orgânico vegetal. São sedimentos com ph ácido (4-5), ao contrário das águas, que são alcalinas, e com baixos valores de matéria orgânica. Os sedimentos são constituídos, principalmente, de SiO 2, Al 2 O 3 e Fe 2 O 3, além de K 2 O, MgO, TiO 2, CaO, Na 2 O, P 2 O 5 e MnO. Essa composição reflete abundância de quartzo e argilominerais como illita e

5 2 esmectita. Provavelmente o ferro encontra-se representado por sulfetos amorfos ou, ainda, em parte por argilominerais (esmectita). Comparados com a crosta terrestre superior, os sedimentos de fundo do lago Amapá mostram-se empobrecidos em Na 2 O, CaO, MgO, K 2 O e SiO 2, e enriquecidos em MnO, TiO 2, Fe 2 O 3 e Al 2 O 3. Os teores médios de Al 2 O 3, Fe 2 O 3, MnO e TiO 2 são similares aos de folhelhos pós-arqueanos da Austrália, sendo os sedimentos do lago Amapá comparáveis a esses folhelhos. São sedimentos imaturos relacionados aos argilominerais como illita e esmectita e feldspatos. Dentre os elementos-traço, As e Sb estão mais enriquecidos em relação à crosta terrestre superior. Mostram-se similares aos PAAS. Os sedimentos também se assemelham a esses folhelhos via ETR s estando mais enriquecidos em Eu, Gd, Tb e Dy. O sedimento em suspensão assemelha-se ao do rio Acre na mineralogia e composição química, divergindo parcialmente na granulometria. O lago Amapá formou-se no Holoceno Superior a 3160 anos AP. Apresenta uma taxa de sedimentação média de 1,1 mm/ano, apresentando-se em estágio de colmatação, recebendo ainda carga em suspensão do seu rio formador, o rio Acre, principalmente à época das enchentes decenais. No seu entorno, a ação antrópica centrada em pisciculturas, desmatamentos, expansão humana desordenada, além de uma rodovia de terra, contribuem para seu assoreamento e eutrofização. Palavras-Chave: Sedimentos, Mineralogia, Geoquímica, Lago Amapá, Acre.

6 3 ABSTRACT The Amazon area is characterized by its tropical rainforest and its great fluvial and lacustrine drainage basins. In the Southwest Amazonia, there are at least three great hydrographic basins (Juruá, Purus and Madeira rivers), where the oxbow lakes are very common. The Amapá Lake is on the right margin of Acre River - one of the principal tributaries of the Purus River -, close to the capital of the State of Acre, Rio Branco, as a typical oxbow lake that it was isolated from that river. Physical-chemical parameters measurements of the waters of Amapá Lake were accomplished during dry and rainy seasons in three stations to have an idea of the implications of the seasonal variation on the observed parameters. Samples were collected for elementary chemical analysis of the waters and suspended material, besides mineralogical analyses of the suspensate. Bottom sediments were collected in three survey holes, using a Livingstone-type manual probe, in a dry season, and they were submitted to chemical, mineralogical (XRD and SEM), grain size and geochronologic analyses. The waters of Amapá Lake present high turbid, STS, ammonia, (phosphate) and chloride values that indicate antropic action. The high concentrations of Na, Mg, K, Fe, Al, Mn, Ba and Sr are related to clay minerals (smectite and illite). The sediments of Amapá Lake are silt-clayey fine, distributed in beds (clear and dark), sometimes with organic particulate matter. The mineralogy of the sediments is homogeneous along the three holes and it is mainly represented by quartz, kaolinite, illite and smectite, besides albite and K- feldspars. The vivianite occurs as pseudomorphs after organic matter debris. They are sediments with acid ph (4-5), unlike the waters, that are alkaline, and with low values of organic matter. The sediments are mainly composed by SiO 2, Al 2 O 3 and Fe 2 O 3, besides K 2 O, MgO, TiO 2, CaO, Na 2 O, P 2 O 5 and MnO. That composition reflects abundance of quartz and clay minerals as illite and smectite. Iron contents are probably represented by amorphous sulphides or by clay minerals (smectite). The chemical results were compared with mean of the terrestrial upper crust and Post-Archean Australian Shales (PAAS). The sediments are impoverished in Na 2 O,

7 4 CaO, MgO, K 2 O and SiO 2 in small proportion, and enriched in MnO, TiO 2, Fe 2 O 3 and Al 2 O 3. The values of Al 2 O 3, Fe 2 O 3, MnO and TiO 2 are similar to the PAAS, being the sediments of the Amapá Lake comparable to those. They are immature sediments related to the clay minerals such illite and smectite and feldspars. Among the trace elements, As and Sb are more enriched in relation to the upper terrestrial crust. They are similar to PAAS. The sediments also resemble those shales via REE's being more enriched in Eu, Gd, Tb and Dy. The suspended sediment is compatible with the Acre River suspensate in mineralogy and chemical composition, partially diverging in the grain size. The Amapá Lake was formed on Early Holocene, at 3160 years BP, presenting average sedimentation rate of 1,1 mm/yr, in colmatation stage, still receiving load in suspension from Acre River, mainly when the inundations occur. The anthropic action centered in fish farmings, deforestations, disordered human expansion, besides an earth highway around the lake, contributes to its colmatation and eutrophication. Keywords: Sediments, Mineralogy, Geochemistry, Amapá Lake, Acre.