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Dissertação de Mestrado
DOI
Documento
Autor
Nome completo
Marilia Prado Freire
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2019
Orientador
Banca examinadora
Góes, Ana Maria (Presidente)
Almeida, Leonardo Fonseca Borghi de
Romero, Guilherme Raffaeli
Título em português
A importância do controle biogênico na formação dos ironstones oolítico-estromatolí­ticos quaternários da Amazônia oriental
Palavras-chave em português
Ironstones
Microbialitos ferruginosos
Quaternário
Rio Xingu
Resumo em português
Os ironstones do rio Xingu são o objeto de investigação desta dissertação, cujo objetivo principal foi a descrição mineralógica e morfológica, em diversas escalas, através da integração de múltiplas técnicas, como microscopia ótica (MO), difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) acoplada a espectrometria de energia dispersiva (EDS) e Mineral Liberation Analyser (MLA) e espectrometria de Raman. Os ironstones foram agrupados em químicos, compostos de crostas enriquecidas de ferro; e clásticos, que são os conglomerados, arenitos conglomeráticos, e arenitos, cimentados por ferro. Estão situados ao longo do leito e nas margens do rio Xingu, sobre o substrato rochoso pré-cambriano do Escudo Brasileiro. Sua localização, no médio curso do rio, em 130 km de corredeiras contínuas, compõe junto ao substrato rochoso um habitat único para o ecossistema de espécies endêmicas de peixes ornamentais que movimentam a economia local. A área selecionada para este estudo piloto concentrou-se no trecho rio Iriri e a cachoeira do Jericoá, próximo à Altamira (PA), devido a melhor logística e boa exposição desses depósitos. Os ironstones químicos são compostos predominantemente de goethita com zonas de concentração de caulinita, quartzo e, subordinadamente, psilomelano e, mais restritamente, hematita. Os arenitos conglomeráticos cimentados por ferro são compostos de quartzo (policristalino e monocristalino), fragmentos de rochas metamórficas, grãos ferruginosos envelopados e intraclastos, com arcabouço aberto e cimentado por goethita. A principal feição dos ironstones químicos é a laminação estromatolítica. As lâminas são compostas de goethita, as vezes, com presença de caulinita e quartzo e suas espessuras variam desde escala nanométrica até 1 mm. As lâminas são onduladas, crenuladas e convolutas que formam arranjos paralelos, contínuos ou não. As lâminas de goethita apresentam diferentes colorações e espessuras, resultantes de variações na composição mineralógica, pela substituição do Fe pelo Al, Si e P. A laminação estromatolítica é comum em microbialitos, tufas, espeleotemas e geiseritos. Descartaram-se as três últimas por falta de sustento no ambiente em que se desenvolvem. Além disso, foram avaliados e descartada a vinculação dos ironstones do Xingu com os demais depósitos ferruginosos da região amazônica: BIFs e lateritas. Na busca de assinaturas biogênicas que pudessem sustentar a hipótese microbialítica, estudos de petrografia, MEV e Raman revelaram que na goethita primária dos ironstones químicos, é notável a presença de grumos nanométricos, pelóides, filamentos orgânicos na massa de goethita, com presença de bainhas e restos de tricomas e identificação de matéria orgânica nos filamentos. Adicionalmente, corroboram a origem biogênica, minerais detríticos nos ironstones químicos, sugestivos de aprisionamento por micro-organismos bentônico, e também, presença de grãos envelopados ferruginosos em arenitos conglomeráticos atribuídos a oncóides. O conjunto dessas feições sugere que os ironstones são formados sobre a presença de micróbios (filamentos) associados com biofilmes (pelóides e grumos) no ambiente encachoeirado do rio Xingu. Considera-se que a goethita primária foi produzida através da quimiossíntese das ferro-bactérias, as quais são as construtoras de estromatólitos ferruginosos, baseado nas seguintes considerações: 1) ampla ocorrência de morfologias em grumos, em escala nanométrica, o que sugere processos biogênicos; 2) as feições tubulares são construídas através da coalescência de grumos; 3) laminações crenuladas atribuídas a bioconstruções; 4) impurezas de Fe na goethita, por Al, Si e P, associado com biogenicidade. Além disso, considera-se que os ironstones do Xingu atingiram a eodiagênese com base em: 1) os depósitos estão litificados; 2) nos ironstones químicos, uma parte da goethita e todo psilomelano apresentam delicadas morfologias de cristais; 3) nos ironstones clásticos, os grãos não se tocam, com raros contatos pontuais evidenciando arcabouço aberto. Importante nessa dissertação, ainda que não gerada nela, são os dados geocronológicos obtidos pelo método U-Th-Sm/He em goethita que forneceram idades entre 100 e 600 ka. O microbialito ferruginoso do Xingu representa um raro registro geológico da Amazônia Oriental. O padrão cíclico da laminação estromatolítica tem potencial de registrar informações climáticas desde o Mesopleistoceno, o que torna esta pesquisa de alto valor científico no aprimoramento de modelos mais assertivos sobre mudanças climáticas globais.
Título em inglês
The importance of biogenic control in the formation of the Eastern Amazonian oolitic-stromatolitic ironstones
Palavras-chave em inglês
Ironstones
Microbialites ferruginous
Quaternary
Xingu River
Resumo em inglês
Ironstones of Xingu River are the object of this master thesis, whose main objective was describing the mineralogy and morphology on various scales, through the investigation of multiple techniques such as optical microscopy, X-ray diffraction, scanning electron microscopy (SEM) coupled with Energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) and Mineral Liberation Analyser (MLA), lastly Raman spectrometry. Ironstones were grouped into chemical, composed of iron-enriched crusts; and clastic, which are iron-cemented conglomerates, conglomeratic sandstones, and sandstones. They are located along the bed and on the banks of the Xingu River, over the pre-Cambrian rock of the Brazilian shield. The location, in the Middle Xingu River, in 130 km of continuous rapids, composes next to the outcrop a unique habitat for the ecosystem of endemic species of ornamental fish that move the local economy. The selected area for this pilot study was focused along the Iriri River and Jericoá waterfall, near Altamira (PA), which allowed better logistics and good exposure of these deposits. Chemical ironstones are composed predominantly of goethite with zones of concentration of kaolinite, quartz and subordinately, psilomelano and, more strictly, hematite. Iron-cemented conglomeratic sandstones are composed of quartz (monocrystalline and polycrystalline), fragments of metamorphic rocks, ferruginous coated grains and intraclasts, with open framework, cemented by goethite. The main feature of chemical ironstones is stromatolitic lamination. The layers are composed of goethite, sometimes with kaolinite and quartz, and thickness varies from nanoscale to 1mm. They form parallel, continuous or not, wavy, crenulate and convoluted arrangements. The layers of goethite present different colors and thicknesses, resulting from variations of the mineralogical, by the substitution of Fe by Al, Si and P. Stromatolitic lamination is common in microbialites, tufas, speleothems and geyserites. The last three have been discarded for lack of livelihood in the environment in which thay develop. In addition, the linkage of the Xingu ironstones with the other ferruginous deposits of the Amazon region: BIFs and laterites were evaluated and discarded. In the search for biogenic signatures that could support the microbialitic hypothesis, petrography, SEM and Raman studies revealed that in the primary goethite of chemical ironstones is remarkable the presence of nanometric clots, peloids, organic filaments in the goethite mass, with sheaths and remains of trichomes. and identification of organic matter in the filaments. Additionally, corroborate the biogenic origin, detrital minerals in chemical ironstones, suggestive of trapping by benthic microorganisms and also the presence of ferruginous coated grain in conglomeratic sandstones, classified as oncoids. All these features suggest that ironstones are formed on the presence of microbes (filaments) associated with biofilms (clots and peloids) in the rapids environment of the Xingu River. The primary goethite is considered to have been produced through chemosynthesis of iron-bacteria, which are builders of ferruginous stromatolites: 1) wide occurrence of clots morphologies on a nanometric scale, suggesting biogenic processes; 2) tubular feature are constructed by clots coalescence; 3) crenulated lamination attributed to bio-constructions; 4) Fe impurities in goethite, by Al, Si and P, associated with biogenicity. In addition, the Xingu ironstones are considered to have reached eodiagenesis based on: 1) the deposits are lithified; 2) in the chemical ironstones, a part of goethite and all psilomelano presents delicate crystals morphologies; 3) in clastic ironstones, the grains are grain-no-grain, with rare punctual contacts showing open framework. Important in this master thesis, although not generated in it, are the geochronological data obtained by the U-Th/He method in goethite that provided ages of 100 and 600 ka. The ferruginous microbialite of the Xingu represents a rare geological record of the Eastern Amazon. The cyclic pattern of stromatolitic lamination has the potential to record climate information since the Middle Pleistocene, which makes this research of high scientific value in the improvement of more assertive models on global climate change.
 
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Data de Liberação
2021-10-15
Data de Publicação
2019-10-16
 
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