FORMAÇÃO DE ESPELEOTEMAS EM GRUTAS DA ILHA TERCEIRA: PROCESSO ABIÓTICO OU BIÓTICO?

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Kátia de Vieira Benke
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Bustillo 2, J.C. Nunes 3, F. Pereira 4 A. Aparício 2, A.

abustillo@ mncn.csic.es 3 Universidade dos Açores, Dep.

1 FORMAÇÃO DE ESPELEOTEMAS EM GRUTAS DA ILHA TERCEIRA: PROCESSO ABIÓTICO OU BIÓTICO? M.R. Carvalho 1, A. Bustillo 2, J.C. Nunes 3, F. Pereira 4 A. Aparício 2, A. de los Rios 2, R. Daza 2 1 Universidade de Lisboa, Dep. Geologia, CeGUL, mdrcarvalho@fc.ul.pt 2 Museo Nacional de Ciencias Naturales-CSIC-Madrid, abustillo@ mncn.csic.es 3 Universidade dos Açores, Dep. Geociências, jcnunes@notes.uac.pt 4 Associação Os Montanheiros, Angra do Heroísmo, Açores

2 Óxidos e Hidróxidos de Ferro Gruta dos Buracos

$A difracção de Raio-X identifica Fe (hydr)oxides$ ferrihidrites enriquecidas em Si OXIDES (%) BL-1

3 A difracção de Raio-X identifica Fe (hydr)oxides pouco ordenados que podem ser classificados como ferrihidrites enriquecidas em Si OXIDES (%) BL-1 SiO Al 2 O Fe 2 O FeO 0.78 MnO MgO CaO Na 2 O - K 2 O - TiO P 2 O P.C Fe 2 O 3 total/sio

4 Óxidos e Hidróxidos de Ferro Opala Gruta dos Buracos Gruta da Opala Branca

5 Óxidos e Hidróxidos de Ferro Distinguem-se depósitos de ferrihidrite compacta intercalados com horizontes de estrutura bacteriana envolvida em ferrihidrite. Gruta dos Buracos

6 As estruturas e minerais detectadas nos espeleotemas parecem ter origem biogénica Gallionella e Leptothrix parecem ser os principais responsáveis pela formação dos espeloetemas

7 Gallionella mostra acumulação de depósitos de ferrihidrite rica em Si Mineralização mais intensa está associada com Leptothrix do que com depósitos minerais independentes

8 Gallionella mostra acumulação de depósitos de ferrihidrite rica em Si Mineralização mais intensa associada com Leptothrix do que com depósitos minerais independentes

Basalto + Água = Dissolução + água mineralizada Alteração abiótica de piroclastos, causada pela interacção com água, origina dissolução dos minerais primários (olivinas, piroxenas e

9 Basalto + Água = Dissolução + água mineralizada Alteração abiótica de piroclastos, causada pela interacção com água, origina dissolução dos minerais primários (olivinas, piroxenas e plagioclases) e dá origem a produtos de alteração secundários tal como a ferrihidrite Fe(OH) 3 + 3H + = Fe H 2 O (1) Fe 2+ + e - = Fe 3+ (2) Fe H 2 O = Fe(OH) 3 (s) + 3H + + e - (3)

Eh (mv) Formação de espeleotemas em grutas da ilha Terceira: ph

(hidrox) - Fe FeCO 3 Fe(OH) 3 + 3H + = Fe 3+ + 3H 2 O (1) -500

10 Eh (mv) Formação de espeleotemas em grutas da ilha Terceira: ph = Fe (total) = 19.5 mg/l SiO 2 = mg/l Na = 15.1 mg/l Mg = 5.89 mg/l Ca = 3.1 mg/l K = 2.83 mg/l Mn = 303 µg/l Al = 65 µg/l Fe 3+ Fe 2+ Oxi (hidrox) - Fe FeCO 3 Fe(OH) 3 + 3H + = Fe H 2 O (1) -500 Fe 2+ + e - = Fe 3+ (2) Fe H 2 O = Fe(OH) 3 (s) + 3H + + e - (3) pH

11 Simulação geoquímica da oxidação de Fe(II) ph < 7 = 40 dias para converter 30 μmol of Fe(II) em Fe(III) ph > 7 = 5 horas para converter 30 μmol of Fe(II) em Fe(III) Quanto maior a concentração de Fe(II) maior a velocidade de oxidação

12 Os depósitos da gruta dos Buracos podem resultar da lexiviação ácida de piroclastos e rochas basálticas, por água de precipitação/escorrência acidificada por elevadas concentrações de CO 2 (organico ou hidrothermal, que óxida ao emergir no topo e paredes da gruta (oxigénio atmosférico no interior da gruta), tornando-se sobressaturada e precipitando ferrihidrite

13 Os depósitos da gruta dos Buracos podem resultar da lexiviação ácida de piroclastos e rochas basálticas, por água de precipitação/escorrência acidificada por elevadas concentrações de CO 2 (organico ou hidrothermal, que óxida ao emergir no topo e paredes da gruta (oxigénio atmosférico no interior da gruta), tornando-se sobressaturada e precipitando ferrihidrite

14 Sherif e Brown (1998) e Brown et al, (1999) Impossível precipitar ferro em meio natural estéril Como oxidação de Fe(II) é muito sensível ao ph, a comunidade microbiana afecta o ph e o potencial redox condicionando a forma de Ferro em solução e a fase sólida precipitada Kasama and Murakami (2001) A precipitação de estalactites de Ferro em grutas (Japão) é 3 ordens de magnitude maior na presença da bacteria Gallionella. Não há conclusões definitivas sobre o efeitos dos microorganismos na oxidação do Fe(II), principalmente a ph neutro Kirby and Elder Brady (1998) A oxidação do Fe(II) é predominantemente inorganica a ph neutro

16 Gruta da Branca Opala Formas de sílica Os depósitos de sílica da Gruta Branca Opala são estromatólitos de OPALA

17 Os estromatólitos são fundamentalmente formados por ÓPALA Ocasionalmente aparecem indícios de argilas. 1 cm Em lâmina delgada observam-se 3 partes no doma de opala: a) Parte interior de laminado ondulado com opala claro e escura que passa lateralmente a minicolunas (1-4 mm largura e 3-6 mm altura); b) Parte intermédia formada por pequenas estruturas globulares cimentadas; c) Parte exterior novamente formada por laminado ondulado com opala clara e escura.

18 Em SEM observam-se microesferas de ópalo A formando uma massa geral, ou recobrindo filamemtos microbianos Aparecem muitos tipos de Diatomáceas Nas partes mais densas observam-se moldes de micróbios, pólen, esporos, fungos. A identificação dos micróbios é difícil mas podem-se identificar cianobacterias e bacterias heterotróficas típicas de solos

Em SEM observam-se microesferas de ópalo A formando uma massa geral, ou recobrindo filamemtos microbianos Aparecem muitos tipos de Diatomáceas Nas partes mais densas

19 Em SEM observam-se microesferas de ópalo A formando uma massa geral, ou recobrindo filamemtos microbianos Aparecem muitos tipos de Diatomáceas Nas partes mais densas observam-se moldes de micróbios, pólen, esporos, fungos. A identificação dos micróbios é difícil mas podem-se identificar cianobacterias e bacterias heterotróficas típicas de solos

20 Traquito + Água + CO 2 (g) = Dissolução + água mineralizada (SiO 2 ) Alteração abiótica de piroclastos, causada pela interacção com água, origina dissolução dos minerais primários (olivinas, piroxenas e plagioclases) e dá origem a produtos de alteração secundários tal como a ferrihidrite Sanidina + H 2 O + H+ K + + H 4 SiO 4

21 Traquito + Água + CO 2 (g) = Dissolução + água mineralizada (SiO 2 ) Alteração abiótica de piroclastos, causada pela interacção com água, origina dissolução dos minerais primários (olivinas, piroxenas e plagioclases) e dá origem a produtos de alteração secundários tal como a ferrihidrite Sample T ph Conductivity Total CO 2 Free CO 2 SiO 2 Na K Ca Mg Fe Al HCO 3 - SO 4 2- Cl - º C us/cm mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l Algar's Lake

22 Águas termais + Arrefecimento = precipitação de sílica

23 Águas termais + Arrefecimento = precipitação de sílica

24 Águas termais + Arrefecimento = precipitação de sílica

25 OBRIGADA

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