PROVENIÊNCIA E DISTRIBUIÇÃO DOS MINERAIS PESADOS NO COMPLEXO DELTAICO DO RIO PARAÍBA DO SUL

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1 PROVENIÊNCIA E DISTRIBUIÇÃO DOS MINERAIS PESADOS NO COMPLEXO DELTAICO DO RIO PARAÍBA DO SUL Abstract Cláudia Zetune Gonçalves 1 ;Cleverson Guizan Silva 1 1 Universidade Federal Fluminense Depto. de Geologia/LAGEMAR, UFF (zetune@igeo.uff.br; cleverson@igeo.uff.br) The present study is about the provenance and distribution of the sediments in the beaches of the deltaic complex of Paraíba do Sul River, through the heavy mineral analysis. The heavy mineral analysis is one of the most used techniques for provenance determination, being also a good tool to indicate the dominant direction of the sand transport along the coast by action of the waves and coastal currents; it also can designate erosion or deposition areas. The concentration and the distribution of heavy minerals at the beaches of the deltaic complex were determined in this study, characterizing the existent assemblages, which were used to estimate the direction of the dominant littoral transport. The variations in the contents happened in agreement with the difference of suites, with some mineral species always obeying a pattern of constant distribution. Two directions were verified: one to the north of the river mouth and another to the south of the river mouth, following the littoral drift. Palavras-chave: Proveniência, minerais pesados, transporte litorâneo 1. Introdução O complexo deltaico do rio Paraíba do Sul foi amplamente pesquisado nos aspectos sedimentológico, geomorfológico, geológico e dinâmico, como visto em trabalhos realizados por Martin et al. (1984a), Martin et al. (1984b), Dias et al. (1984a), Dias et al. (1984b), Martin e Suguio (1989), Figueiredo et al. (2001). A dinâmica foi analisada em especial na área de sua foz, onde ocorrem diferenças de simetria entre seus dois lados, em função da deriva litorânea e do regime fluvial (Martin et al. 1984a). Aspectos do delta, como flutuações do nível do mar e suas influências, evolução da sedimentação e seqüências sedimentares subsuperficiais, graus de arredondamento dos sedimentos, mecanismos deposicionais, morfologia e dinâmica, entre outros, foram estudados por Dias et al. (1984a), Dias et al. (1984b) e Dias (1981). Figueiredo et al. (2001), mapearam ocorrências de depósitos de minerais pesados de importância econômica na região. A origem e composição sedimentar dos cordões presentes no delta também foi avaliada por Martin et al. (1984a), através de estudos com base na granulometria e graus de arredondamento dos sedimentos. Silva e Cunha (2001), mapearam a geologia de todo o estado do Rio de Janeiro, em escala regional, onde se têm as prováveis suítes fornecedoras. Figueiredo et al. (2001) e Martin et al. (1984a), estimam que os sedimentos sejam oriundos de três áreas-fonte: a plataforma continental interna, a Formação Barreiras e o próprio rio. Para comprovação destas hipóteses, propôs-se este estudo, tendo por objetivos a identificação das principais áreas-fonte dos minerais pesados, a distribuição das principais assembléias destes minerais e a influência da hidrodinâmica costeira nesta distribuição. O complexo deltaico do Rio Paraíba do Sul se situa ao norte do Estado do Rio de Janeiro, ocupando uma área de cerca de 3000 km 2, possuindo 120 km na direção Norte-Sul e uma largura máxima de 60 km (Fig. 1). O clima é subtropical, com estação chuvosa entre dezembro e março, média anual de pluviosidade em 1100 mm em Campos e temperatura anual média em 1

2 23,9 C (Martin & Suguio, 1989). Os ventos dominantes são de ENE e SSE, com frentes frias mais freqüentes durante o inverno, quando predominam ventos do quadrante Sul. O Rio Paraíba do Sul se estende por cerca de 950 km e possui uma bacia hidrográfica de cerca de km 2. Origina-se da junção dos rios Paraibuna e Paraitinga, entre a Serra do Mar e a Serra da Bocaina (SP), tendo uma descarga fluvial variando entre 340 e 1785 m 3 /s (de 1937 até os dias atuais). A concentração média anual de sedimentos em suspensão é de 69 mg/l próximo a São Fidélis e 72 mg/l próximo a Campos (IPH, 1992). A área de estudo é dividida em três províncias conforme a fisiografia e rede de drenagem (Martin e Suguio, 1989): Área montanhosa - Composta por rochas cristalinas do Pré-Cambriano. Platô Terciário - Superfície homoclinal levemente inclinada em direção ao mar, marcada por drenagem subparalela, com uma linha de escarpas ao longo do contato com a Planície Quaternária e presença de lagos fechados dentro de paleovales escavados na Formação Barreiras, desenvolvidos pela obstrução de depósitos aluviais. O platô é maior na planície norte, de Campos a Barra do Itabapoana, com cerca de 50 m de altura, sendo vestigial na planície sul (próximo à Lagoa Feia) e ausente na parte central. Planície Quaternária - Se estende da cidade de Macaé até a localidade de Manguinhos, ao norte. Possui uma suave inclinação em direção ao mar e altura máxima de 12 m. Há muitos tipos de lagos e lagunas nesta planície formadas durante os períodos Pleistoceno e Holoceno, sendo a maior delas a Lagoa Feia. 3. Metodologia Foram coletadas 50 amostras pontuais no rio, no Barreiras e nas praias (Fig. 1), conforme a malha confeccionada segundo as suítes geológicas existentes na região. Em laboratório, seguiu-se o procedimento padrão para minerais pesados, utilizando-se bromofórmio para a separação da fração pesada. Foram determinados os teores de pesados, seguindo-se a contagem e identificação das espécies minerais em lupa binocular, obtendo-se a porcentagem de ocorrência (Figs. 2 a 4). O processamento dos resultados se deu através do método estatístico Cluster Analysis, hierarquizando e agrupando as assembléias existentes na região. Figura 1 Área de estudo com os pontos de coleta. 4. Resultados Após as análises laboratoriais, foram obtidos os teores de minerais leves e pesados encontrados nas amostras, seguindo-se a descrição mineralógica; a porcentagem de ocorrência das espécies minerais também foi calculada (Fig. 5). As espécies encontradas foram ilmenita, hematita, magnetita (agrupados em opacos), leucoxênio, limonita, hornblenda, granadas, anfibólios, piroxênios, epidoto, turmalina, estaurolita, monazita, espinélio, cianita, silimanita, andalusita, rutilo, zircão, biotita e outros minerais de ocorrência isolada. Foram definidas duas assembléias, referentes ao Rio Paraíba do Sul e ao Grupo 2

3 N S E s t a ç õ e s P3 P4 P5 P7 P8 P9 P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 P18 P19 P20 P21 P22 P23 P24 P25 P26 P27 P28 P29 Teor de Minerais Pesados ao Longo da Praia % FOZ DO RIO Início da influência fluvial Fim da influência fluvial Teor de Pesados ao Longo do Rio % W N % R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 Estações R8 R9 Teores de Pesados no Barreiras R B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 Estações B8 B8A B9 R Figuras 2, 3 e 4 Teores de minerais pesados nos ambientes pesquisados. B10 E B11 S Barreiras respectivamente. A suíte do rio compõe-se de hornblenda, anfibólios, silimanita, granadas, turmalina, zircão, biotita e opacos (maioria de ilmenita). A suíte do Barreiras é composta por monazita, zircão, turmalina, rutilo, silimanita, limonita e opacos (maioria de ilmenita). 4.7% 15.0% 6.9% 1.2% 2.1% Grupo Barreiras 6.4% 22.3% 46.1% 11.6% 2.5% 3.9% 1.0% 1.0% 2.1% 0.6% 3.2% 32.7% 18.0% 7.6% 12.0% 6.4% 12.7% 7.7% 9.5% 0.9% 1.3% 4.1% 1.0% 15.4% 11.8% 0.9% 1.5% Praias 1.0% Rio Paraíba do Sul 4.1% 4.5% 1.2% 1.6% 0.7% 0.6% 1.2% 0.7% 1.3% 0.8% 0.5% 1.0% 1.6% 3.2% Opacos Leucoxênio Limonita Hornblenda Granadas A nfibólios Piroxênios Turmalina Estaurolita Epidoto Monazita Espinélio Cianita Silimanita A ndalusita Rutilo Zircão Biotita OUTROS Figuras 5, 6 e 7 Porcentagem média de ocorrência mineral nos três ambientes 5. Discussão e Conclusões As assembléias encontradas se compõem de minerais pesados que 3

4 refletem a características geológicas locais. Assim sendo temos: Assembléia do Rio Formadas a partir dos minerais pesados derivados das rochas do embasamento cristalino e do Barreiras. A contribuição é dada pelos rios Muriaé, Dois Rios e Paraíba do Sul. Os rios Muriaé e Dois Rios exercem influências diferentes entre si, fornecendo espécies minerais não encontradas (ou encontradas em baixos teores) no Rio Paraíba do Sul. Além das espécies presentes no Rio Paraíba do Sul, o Rio Muriaé contribui também com leucoxênio, limonita, estaurolita, espinélio e andalusita. O epidoto e a biotita são fornecidos por ambos os rios; o Rio Dois Rios é mais semelhante ao Rio Paraíba do Sul do que o Rio Muriaé, no sentido de contribuição mineral, pois fornece os mesmos minerais do Rio Paraíba do Sul, além do epidoto e da biotita. Assembléia do Barreiras Minerais originados do embasamento précambriano, foram re-concentrados nos depósitos do Barreiras. Os minerais instáveis foram eliminados por intemperismo químico. A assembléia se caracteriza por uma alta maturidade, como demonstra o índice ZTR. Amostras B4 e B8 caracterizam variações dentro do Barreiras, onde ocorre grande concentração de concreções limoníticas. Praias atuais Mistura das duas assembléias. Variações nas espécies de pesados das areias das praias ocorrem em função da proximidade da foz e/ou das falésias ativas do Barreiras. Áreas de grande teor de pesados nas praias apresentam assembléias semelhantes à do Barreiras (P28 e P18). Isto pode ser decorrente do efeito re-concentração em áreas de maior erosão. No presente estudo, o padrão atual de transporte litorâneo foi estimado a partir da distribuição mineral encontrada na região. Foram verificadas duas direções: uma para o norte (ao norte da foz do rio) e uma para o sul (ao sul da foz do rio), seguindo a deriva litorânea (Fig. 4). Para Cassar & Neves (1993), o transporte litorâneo atual possui duas direções; uma preferencial para norte, ao longo do litoral ao sul do Cabo de São Tomé e outra residual para o sul, na região de Atafona e Grussaí. Assembléias minerais Dendrograma das estações Estações R1 P21 R11 R8 P25 R7 R2 R5 P12 R3 R4 R9 R10 P10 R6 P24 P15 P26 P9 P29 B1 B3 B2 B6 B10 B7 B9 P28 P18 B11 B5 B4 B8 Assembléia do Rio Opacos, Hornblenda, Zircão, Silimanita, Turmalina, Anfibólio, Rutilo, Granadas Assembléia do Grupo Barreiras Opacos, Limonita, Monazita, Zircão, Silimanita, Turmalina, Rutilo Grau de diferença entre as estações Figura 8 Dendrograma com as assembléias encontradas 4

5 Foram indicadas áreas de erosão e deposição, enfatizando a concentração das espécies minerais ao longo da costa (Fig.10). Para Komar e Wang (1984), diferenças em tamanho e densidade, podem ser importantes no selecionamento para a formação de um placer em rios e praias. A tendência seria a permanência dos minerais pesados mais densos e menores no placer. Figura 9 Transporte litorâneo estimado na área de estudo Segundo Bastos, (1997) a convergência do transporte sedimentar paralelo à costa provocou a progradação da planície, desenvolvendo as cristas de praia. Isto é verificado a partir da evidência de discordâncias marcadas pelo truncamento nas direções de alinhamento das cristas. Por outro lado, para Dias (1981), a deriva litorânea resultante tem o sentido N-S em função da maior freqüência dos ventos de NE, produzindo maior aporte sedimentar ao litoral, ao sul da desembocadura. O prolongamento do cordão arenoso ao sul da foz seria resultante da refração das ondas de NE, ocorrida a partir do esporão da porção norte. Assim, forma-se uma pequena área onde ocorre um fluxo para norte, gerando o esporão sul (Dias, G.T.M., comunicação pessoal). Dominguez et al. (1983), deduziu o sentido preferencial da deriva litorânea como sendo de sul para norte, a partir de observações de caráter geomórfico. Figura 10 Áreas de tendência erosiva e deposicional segundo a distribuição mineral Os grãos maiores e os mais leves seriam levados para offshore, e os menores e os mais densos seriam deixados na praia. Na planície deltaica do Rio Paraíba do Sul, as maiores concentrações de minerais pesados mais densos foram detectadas justamente nas áreas de litoral erosivo, onde há escassez dos minerais pesados mais leves. O Rio Paraíba do Sul é um importante contribuidor de sedimentos para as planícies a norte e ao sul da foz. A distribuição do anfibólio e da granada refletem o transporte litorâneo que ocorre 5

6 na região, permitindo estimar as direções predominantes e residuais (Fig. 9). A distribuição dos sedimentos do rio diminui em direção ao norte, onde desaparecem a granada e o anfibólio, passando a predominar a suíte do Grupo Barreiras. Os estudos confirmam as observações de Dias (1981) e o modelo de Cassar e Neves (1993) acerca da direção predominante de transporte de sedimentos pela deriva litorânea, mas discordam das observações de Dominguez et al.,(1983). Referências BASTOS, A.C., 1997 Análise morfodinâmica e caracterização dos processos erosivos ao longo do litoral Norte Fluminense, entre Cabiúnas e Atafona. Diss. de Mestr., LAGEMAR/ UFF, 133 pp. CASSAR, J.C.M. e NEVES, C.F., 1993 Aplicação das rosas de transporte litorâneo à costa Norte Fluminense. RBE v 11 n DIAS, G.T.M., 1981 O complexo deltaico do Rio Paraíba do Sul. IV Simp. do Quaternário no Brasil. Publ. Esp. n 2 (CTCQ/SBG), DIAS, G.T.M., SILVA, C.G., MALSCHITZKY, I.H., PIRMEZ, C., 1984a A planície deltaica do Rio Paraíba do Sul sequências sedimentares subsuperficiais. An. do XXXIII Congr. Bras. de Geol., Rio de Janeiro. v I, DIAS, G.T.M., SILVA, C.G., MALSCHITZKY, I.H., PIRMEZ, C., 1984b A frente deltaica do Rio Paraíba do Sul fisiografia submarina e distribuição sedimentar. An. do XXXIII Congr. Bras. de Geol., Rio de Janeiro. v IV, DOMINGUEZ, J.M.L., BITTENCOURT, A.C.S.P. E MARTIN, L., 1983 O papel da deriva litorânea de sedimentos arenosos na construção das planícies costeiras associadas às desembocaduras dos rios São Francisco (SE-AL), Jequitinhonha (BA), Doce (ES) e Paraíba do Sul (RJ) Rev. Bras. de Geoc., 13 (2), FIGUEIREDO, A.G., SILVA, C.G., MELLO, S.L.M., 2001 Rel. Técn. para as Indústrias Nucleares Brasileiras INB. CD. INSTITUTO DE PESQUISAS HIDRÁULICAS IPH, Diagnóstico das Condições Sedimentológicas dos Principais Rios Brasileiros. UFRGS / Eletrobrás, Rio de Janeiro. Ministério das Minas e Energia, 100 pp. KOMAR, P.D. & WANG, C., 1984 Processes of selective grain transport and the formation of placers on beaches. J. Geol., 92: MARTIN, L., SUGUIO K., FLEXOR, J.- M., TESSLER M.G. & EICHLER, B.B., 1984a Significado geológico das variações dos graus de arredondamento das areias holocênicas da planície costeira do rio Paraíba do Sul (RJ). An. do XXXIII Congr. Bras. de Geol., Rio de Janeiro. MARTIN, L.; SUGUIO, K.; FLEXOR, J- M.; DOMINGUEZ, J. M. L. & AZEVEDO, A, E, G., 1984b Evolução da planície costeira do rio Paraíba do Sul (RJ) durante o Quaternário: influência das flutuações do nível do mar. An. do XXXIII Congr. Bras. Geol. v.1: MARTIN, L.& SUGUIO K., 1989 Excursion route along the brazilian coast between Santos (State of São Paulo) and Campos (State of Rio de Janeiro). Spec.Pub. 2. Int. Symp. on Global Changes in South Am. During the Quaternary. São Paulo, Brazil. SILVA, L.C. DA, E CUNHA, H.C. da, Geologia do Estado do Rio de Janeiro: texto explicativo do mapa geológico do Estado do Rio de Janeiro Brasília: CPRM