MINERAIS PESADOS NA PLATAFORMA CONTINENTAL INTERNA ADJACENTE AO LITORAL CENTRO-NORTE DE SANTA CATARINA Denis Roberto de Souza 1 ; José Gustavo Natorf de Abreu 2 1 Mestrando em Geografia, UFSC (oceanodrs@yahoo.com.br); 2 CTTMar, UNIVALI Abstract. This work summarizes recent studies on the occurrence of heavy minerals in the superficial sediments of the continental shelf adjacent to the north coast of the Santa Catarina State (Brazil). The objective of the work was to identify the types of minerals, also considering their abundance and distribution. The main identified mineralogic species were: ilmenite, epidoto, tourmaline, augite, magnetite, diopside, zircon, hornblende, cyanite, estaurolite, hiperstene, garnet and rutile, among other minerals. In spite of the predominance of ilmenite, translucid minerals are more abundant than the opaque ones. The higher concentrations of heavy minerals were observed in the vicinities of fluvial mouths, especially at grain size class of 3 to 4 phi. According to these results, a tendency of distribution of unstable minerals and low ZTR index (zircon+tourmaline+rutile) associated to the form and density of grains was also observed. Furthermore, it was also detected that the influence of local currents in the spatial distribution of these minerals controls the dispersion patterns leading to concentration. On the other hand, the most stable minerals (high ZTR index) are associated to the sandy areas, reworked by coastal dynamics. Through the principal components analysis (PCA) it was possible to identify two mineralogical associations with different sources and forms from dispersion: Group 1 (augite, diopside and hornblende) and Group 2 (zircon, rutile and tourmaline). Thus, this study can contribute for the production of important bibliographical references for the South Brazilian Continental Shelf. Palavras-chave: Mineral Pesado, Sedimentologia, Plataforma Continental 1. Introdução Os minerais pesados são reconhecidamente importantes indicadores de processos sedimentares, uma vez que a sua presença em determinados depósitos, seja continentais, costeiros ou marinhos, sugere a intensidade e a duração do transporte sedimentar. Por isso a dispersão do material detrítico proveniente do intemperismo e erosão das rochas pode ser avaliada analisando-se a presença de assembléias de minerais pesados. A sua concentração e volume, por outro lado, são parâmetros importantes que se destacam quando o objetivo da pesquisa está focado na prospecção mineral. Importantes referências podem ser citadas nas quais os minerais pesados são utilizados como ferramentas na identificação da proveniência e direção preferencial de transporte, na reconstituição de ambientes antigos (Krumbein and Pettijohn 1938, Krumbein and Sloss 1956, Feo-Codecido 1956, Pettijohn 1957, Tomazelli 1978, Mezzadri and Saccani 1989, Calliari et al. 1990) e na análise de bacias sedimentares voltadas à exploração petrolífera (Addad 2001). Na Estratigrafia a distribuição dos minerais pesados pode descrever a evolução dos ambientes costeiros e marinhos já que a presença concentrada em estratos indica intensidade dos processos ambientais pretéritos (Palma 1979). Por estas razões são freqüentes os estudos a respeito
deste constituinte sedimentar havendo citações para várias regiões do Brasil. Na plataforma do Rio Grande do Sul e Uruguai, Corrêa et al. (2002) e Ayup-Zouain et al. (2002) caracterizaram recentemente, a ocorrência e distribuição de minerais pesados e suas respectivas áreas fonte, o que desenvolveu ainda mais o estado da arte a respeito da mineralogia da plataforma continental sul-brasileira. Comparativamente aos outros Estados da Região Sul, a plataforma continental catarinense tem ainda poucos resultados no que diz respeito à mineralogia do sedimento. Por esta razão foi desenvolvido um estudo na plataforma continental adjacente ao litoral Norte do Estado de Santa Catarina tendo como objetivo identificar as principais espécies de minerais pesados e mapear a sua distribuição. Desta maneira, os resultados obtidos contribuem com o atual conhecimento a respeito dos processos sedimentares e a conseqüente distribuição de fácies, bem como para a avaliação do potencial mineral de interesse econômico da Plataforma Continental Interna de Santa Catarina e da Margem Continental Brasileira. 2. Metodologia A área de estudo corresponde ao trecho da Plataforma Continental Interna adjacente ao litoral Norte do Estado de Santa Catarina, compreendendo a região localizada entre a foz do rio Itapocu (26 30' 00") e do rio Tijucas (27 20' 00"), e a isóbata de 50 metros a leste (Fig. 1). O método de análise constou, inicialmente, em separar a fração leve e pesada do sedimento através de líquido denso (Bromofórmio d=2,86) nos intervalos de classe granulométrica de 1-2, 2-3 e 3-4 phi, em 38 amostras coletadas entre 10 e 50m de profundidade. Após a concentração da fração pesada, foi obtido o peso e os percentuais calculados em cada fração de tamanho. Por fim, se procedeu a contagem de 300 grãos (Galehouse 1971) e a identificação das espécies minerais para a classe 3-4 phi, intervalo de maior concentração de pesados. Estatisticamente os dados foram tratados através de Análise de Componentes Principais (ACP) nos minerais translúcido da classe 3-4 phi para identificar as assembléias de minerais pesados e avaliar os padrões de transporte dos sedimentos em relação as suas diferentes fontes (Cascalho 2000). 3. Resultados Destacam-se dois locais de maior ocorrência de minerais pesados ambos situados próximo à costa. Um deles localiza-se ao largo do rio Itapocu e o outro situa-se ao Norte da desembocadura do rio Itajaí-Açu (Fig. 2). Neste local a concentração é de 1,57% do sedimento, considerando as três classes que mais concentraram a fração pesada, ou seja, o intervalo de 1-4 phi. Analisando apenas a fração 3-4 phi, nestas mesmas áreas, a concentração aumenta consideravelmente chegando a cerca de 6% de pesados no sedimento (Fig. 3). As principais espécies mineralógicas encontradas foram: ilmenita (31,79%), epidoto (16,96%), turmalina (10,12%), augita (8,76%), magnetita (3,36%), diopsídio (2,66%), zircão (1,91%), hornblenda (1,61%), cianita (1,53%), estaurolita (0,97%), hiperstênio (0,84%), granada (0,52%), rutilo (0,47%), entre outros minerais (18,50%). Apesar da maior ocorrência ser de ilmenita, os minerais translúcidos (54,11%) são mais abundantes que os opacos (43,20%).
O índice ZTR, relacionado a maturidade dos minerais (Pettijohn 1957), mostrou que os mais instáveis (augita, hornblenda e hiperstênio) distribuem-se a partir da desembocadura do rio Itajaí-Açu, em direção Norte. Por outro lado, os minerais mais estáveis (maturos) como zircão, rutilo e turmalina, ocorrem com mais freqüência nas amostras coletadas à Noroeste, na porção central da área de estudo e, principalmente, ao Sul, próximo a Ilha do Arvoredo. A Análise das Componentes Principais (ACP) estabeleceu duas associações de minerais ou assembléias mineralógicas determinadas por dois fatores ou cargas que, juntos, explicam 72,75% da variância dos dados: O fator 1, relacionado à maturidade, é influenciado por um grupo de minerais formado pela augita, diopsídio e hornblenda (Grupo 1) e por zircão, rutilo e turmalina (Grupo 2). O fator 2, relacionado à forma dos minerais, é também influenciado pelos mesmos minerais que constituem o Grupo 1, cujos formatos são prismáticos e/ou alongados. O fator 2 é ainda fortemente influenciado pelo epidoto, o mineral mais abundante depois da ilmenita e que ocorre em grãos arredondados. A assembléia mineralógica representada pelo Grupo 1 predomina nas proximidades da costa especialmente junto às desembocaduras fluviais, enquanto que o Grupo 2 ocupa a porção central e Sul da área de estudo (Figs. 4 e 5). 4. Discussões e Conclusões De acordo com o índice de maturidade obtido os minerais mais instáveis, imaturos, ocorrem nas proximidades da desembocadura do rio Itajaí-Açu distribuindo-se a partir dali, segundo a direção NNE coincidente com a direção de dispersão da pluma estuarina daquele rio. Este padrão confirma a influência do aporte sedimentar do rio Itajaí-Açu e a sua atual contribuição para a cobertura sedimentar da plataforma continental. Quanto aos minerais considerados estáveis, com alto índice ZTR, estes se relacionam a áreas de deposição arenosa, mais antigas, presentes na porção mais externa da área de estudo. O resultado do sucessivo retrabalhamento destes é a abrasão prolongada e o intenso ataque químico sobre a fração leve (Suguio 1980) refletindo-se o fato sobre a concentração da fração mais pesada do sedimento. As associações mineralógicas foram, basicamente, determinadas em função da forma e do grau de maturidade dos minerais. A densidade, apesar de ser um fator a ser considerado principalmente para a concentração em determinadas classes granulométricas, não teve influência significativa para a formação das assembléias mineralógicas identificadas. A ACP concordou com o índice ZTR uma vez que os dois elementos de análise utilizados determinaram as mesmas assembléias de minerais estáveis e instáveis presentes e com o mesmo padrão de distribuição pela área de estudo. 5. Referências ADDAD JE. 2001. Minerais Pesados: uma ferramenta para prospecção, proveniência, paleogeografia e análise ambiental. São Paulo: Imprensa Universitária. Centro Gráfico da UFMG, 80p. AYUP-ZOUAIN RN, CORRÊA, ICS, TOMAZELLI LJ, and DILLEMBURG SR. 2002. Área fonte e dispersão dos minerais pesados nos sedimentos superficiais da plataforma continental
norte do Atlântico Sul-Ocidental. An XLI Cong Brás de Geol, João Pessoa, PB, p-121. CALLIARI LJ, FISCHLER CT and BERQUIST CR. 1990. Heavymineral variability and provenance of the Virginia inner shelf and lower Chesapeake Bay, Virginia, EUA. Virginia Div of Min Res, 103: 124 p. CASCALHO JPVR. 2000. Mineralogia dos Sedimentos Arenosos da Margem Continental Setentrional Portuguesa. Lisboa, Portugal. Tese de Doutorado. Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa. CORRÊA ICS, AYUP-ZOUAIN RN, TOLDO Jr. EE, and TOMAZELLI LJ. 2002. Minerais pesados nos sedimentos superficiais da plataforma continental Sul-brasileira, Uruguaia e Rio-Platense. An XLI Cong Bras de Geol., João Pessoa, PB, p-83. FEO-CODECIDO G. 1956. Heavy mineral techniques and their application to Venezuela stratigraphy. Am. Assoc. Petroleum Geologists, 40: 985-1000. GALEHOUSE JS. 1971. Point counting. In: PROCEDURES IN SEDIMENTARY PETROLOGY. Carver, R.E. (ed.) New York: Wiley- Interscience, p. 385-407. KRUMBEIN WC. and PETTIJOHN F. 1938. Manual of Sedimentary Petrography. New York: Appleton-Century Crofts. 549 p. KRUMBEIN WC. and SLOSS LL. 1956. Stratigraphy and Sedimentation. San Francisco. W. H. and Freeman and Co. MEZZADRI G. and SACCANI E. 1989. Heavy mineral distribution in late quaternary sediment dispersal in sedimentary basins at active margins. Jour of Sed Petr, 59:(3) 412-422. PALMA JJC. 1979. Depósitos de Minerais Pesados. In: SÉRIE PROJETO REMAC, 10., Rio de Janeiro. PETROBRÁS/DNPM/CPRM/DHN/CN Pq, p.33-50. PETTIJOHN FJ. 1957. Sedimentary Rocks, 2nd ed., New York: Harper & Brothers, 718 p. SUGUIO K. 1980. Rochas Sedimentares. São Paulo: Editora Blücher, 500p. TOMAZELLI LJ. 1978. Minerais Pesados da Plataforma Continental do Rio Grande do Sul. Unisinos, Acta Geológica Leopoldensia, 5, vol.ii, 159 p.
Fig. 1. Localização da área de estudo juntamente com os pontos amostrais. Fig. 2: Mapa de concentração total de minerais pesados. Fig. 3: Mapa de concentração de minerais pesados na classe 3-4 phi.
Fig. 4: Mapa de distribuição das cargas do fator 1: maturidade (Grupo 1 augita, hiperstênio e diopsídio e Grupo 2 zircão, turmalina e rutilo). Fig. 5: Mapa de distribuição das cargas do fator 2: forma (Grupo 3 epidoto e Grupo 4 augita, hiperstênio e diopsídio).