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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.44.1986.tde-08062013-105310
Document
Author
Full name
Daniel Atencio
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 1986
Supervisor
Committee
Hypolito, Raphael (President)
Lichtig, Jaim
Valarelli, Jose Vicente
Title in Portuguese
Sulfatos secundários: relação com rochas preexistentes e sintese
Keywords in Portuguese
Geoquímica
Abstract in Portuguese
Este trabalho compreende o estudo de sulfatos secundários, tipos litológicos associados e soluções intempéricas da Formação Itaquaquecetuba (Bacia de São Paulo), além de experiências de intemperismo simulado e síntese de minerais do grupo da copiapita. Em rochas da Formação Itaquaquecetuba, ocorrem como cimento os sulfetos de ferro pirita e marcassita. A exposição destes minerais a ambiente oxidante acarreta a formação de soluções ácidas que instabilizam feldspatos, micas e outros materiais associados. A partir das soluções, precipitam sulfatos de ferro, alumínio, cálcio, magnésio, potássio e sódio. A paragênese de alteração é semelhante à verificada em fontes termais (alteração argilosa avançada). Estudos mineralógicos e químicos permitiram identificar os sulfatos melanterita, rozenita, coquimbita, metavoltina, alunogênio, epsomita e gipsita, além de minerais dos grupos da halotriquita, da copiapita e da alunita. Várias transformações mineralógicas ocorreram após coleta, formando-se, inclusive, materiais não registrados nos afloramentos de Itaquaquecetuba, como roemerita, paracoquimbita e um sulfato amorfo de ferro. Sulfatos de origem singenética ou diagenética, como barita e gipsita, também foram registrados. A coloração dos sulfatos inclui tonalidades de verde, amarelo, branco, laranja, rosa e castanho, que mudam de intensidade devido, principalmente, a variações nos teores de água estrutural ou de umidade e a associação com fases amorfas. O hábito dos minerais e agregados reflete cristalização rápida, observando-se crostas, agregados sacaróides ou fibrosos e estalactites. A sequência de formação aproximada para os sulfatos de Itaquaquecetuba obedece a seguinte ordem: sulfatos "normais" hidratados de ferro (II); sulfatos "normais" e hidroxi-sulfatos de ferro (II), ferro (III) e outros cátions; hidroxi-sulfatos hidratados de ferro (III) e outros cátions. Após esta etapa, duas linhagens divergentes foram verificadas, uma delas com a formação de sulfatos "normais" hidratados de ferro (III), e outra com a origem de hidroxi-sulfatos de ferro (III), eventualmente com outros cátions. A etapa final de alteração gera goethita. Vários tipos de águas naturais foram identificados nos portos de areia de Itaquaquecetuba. As amostras estudadas, com valores de pH entre 2,30 e 2,90, representam apenas os estágios finais do processo de alteração. Experiências de intemperismo simulado em amostra de concreção de sulfeto em arenito revelaram a existência de soluções com valores de pH de 0,40. Estas experiências permitiram, também, o cálculo dos valores de mobilidade relativa dos elementos, os quais refletiram, de maneira aproximada, a ordem de decomposição dos minerais da rocha. Sob as condições dos experimentos, similares às verificadas em Itaquaquecetuba, os sulfetos são menos alteráveis que os plagioclásios e mais instáveis com relação ao microclínio. Experiências de síntese em temperatura e pressão ambientais resultaram na obtenção, pela primeira vez, de vários compostos análogos a minerais do grupo da copiapita, incluindo-se aluminocopiapita, magnesiocopiapita, zincocopiapita, ferricopiapita, "niquelcopiapita", "manganocopiapita" e "cobaltocopiapita", estes três últimos não conhecidos em ocorrência natural. No caso de tentativa de síntese de copiapita, calciocopiapita e cuprocopiapita, cristalizaram-se misturas de minerais do grupo da copiapita com composição química próxima à esperada e outras espécies.
Keywords in English
Not available.
Abstract in English
This dissertation comprises a study of secondary sulfates and associated rocks and weathering solutions from the Itaquaquecetuba Formation ( São Paulo Basin). Results of simulated weathering experiments and synthesis of minerals of the copiapite group are also reported. In the Itaquaquecetuba Formation the iron sulfides pyrite and marcasite occur as cement. The exposure of these minerals to oxidizing conditions causes the formation of acid solutions that attack feldspars, micas and other materials. From these solutions iron, aluminium, calcium, magnesium, potassium and sodium sulfates precipitate. The alteration paragenesis is similar to that verified in thermal springs (advanced argillic alteration). Mineralogical and chemical studies permited the identification of the sulfates melanterite, rozenite, coquimbite, metavoltine, alunogen, epsomite and gypsum, as well as minerals of the halotrichite, copiapite and alunite groups. Several mineralogical transformations take place following sample collection, including the formation of materials not reported in Itaquaquecetuba outcrops, such as roemerite, paracoquimbite, and as amorphous iron sulfate. Sulfates of syngenetic or diagenetic origin, such as barite and gypsum, were also reported. The colour of the sulfates includes hues of green, yel1ow, white, orange, pink and brown that change in intensity due mainly to variations in the content of structural or adsorbed water and to the association with amorphous phases. The habit of the minerals and aggregates - crusts, saccharoidal or fibrous aggregates and stalactites - reflects rapid crystallization. The approximate sequence of formation of the ltaquaquecetuba sulfates is as follows: hydrated "normal" sulfates of iron (II); "normal" and hydroxysulfates of iron (II), iron (III) and other cations; hydrated hydroxysulfates of iron (III) and other cations. After this stage, two divergent lineages are apparent, one with the formation of hydrated "normal" sulfates of iron (III) and the other with the formation of hydroxysulfates of iron (III) and eventually other cations. The final step of alteration produces goethite. Several kinds of natural waters reported in the sand pits of Itaquaquecetuba. The studied samples, with pH between 2.30 and 2.90, represent only the final stages of the alteration process. Simulated weathering experiments on a sample of sulfide aggregate in sandstone revealed the existence of solutions with pH of 0.40. These experiments also allow the calculation of the relative mobility of elements, which approximately reflects the sequence of decomposition of the minerals in the rock. Under experimental conditions similar to those verified at Itaquaquecetuba the sulfides are less alterable than the plagioclases yet more unstable than microcline. Synthesis experiments at room temperature and pressure produced, for the first time, several compounds analogous to minerals of the copiapite group, including aluninocopiapite, magnesiocopiapite, zincocopiapite, ferricopiapite, "nickelcopiapite", "manganocopiapite" and "cobaltocopiapite", these last three not known in natural occurrences. Attempts to synthesize copiapite, calciocopiapite and cuprocopiapite resulted in the crystallization of mixtures of minerals of the copiapite group having chemical composition near the expected values together with other species.
 
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Publishing Date
2013-06-10
 
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