Orientador : Prof Dr. Francisco J. Fonseca Ferreira / Co-orientador : Prof Dr. Leonardo Fadel Cury e Prof Dr. Luis Gustavo de Castro / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências da Terra, Programa de Pós-Graduação em Geologia. Defesa: Curitiba, 25/02/2016 / Inclui referências / Área de concentração: Geologia exploratória / Resumo: O Terreno Paranaguá, localizado na porção litorânea dos estados de Santa Catarina, Paraná e São Paulo, é um segmento crustal constituído por unidades geológicas pré-cambrianas, delimitado a SW pelas zonas de cisalhamento transcorrentes Palmital e Alexandra e a NW pelas zonas de cavalgamento Serra Negra e Icapara. Esse terreno é constituído em sua maior parte por um complexo ígneo, com grande variedade de rochas graníticas representadas pelas Suítes Morro Inglês, Rio do Poço e Canavieiras-Estrela. As rochas encaixantes de natureza gnáissica são associadas ao Complexo São Francisco do Sul e as metassedimentares à Sequência Rio das Cobras. Considerando a dificuldade de acesso, escassez de afloramentos e espesso manto de intemperismo, o Terreno Paranaguá é pouco estudado. Assim, o presente estudo pretende, com os métodos gamaespectrométricos e magnetométricos, contribuir para o conhecimento geológico do Terreno Paranaguá, procedendo uma integração geofísico-geológica. O desenvolvimento da pesquisa foi calcado na análise crítica e processamento dos dados aerogeofísicos disponibilizados pela Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais (CPRM) através do Projeto Paraná-Santa Catarina. Através do processamento gamaespectrométrico foram gerados mapas básicos (K, eU, eTh) e ternários (R-K/G-eTh/B-eU). A integração geofísico-geológica mostrou excelente compatibilidade entre os mapas gamaespectrométricos e geológicos das suítes graníticas. A comparação estatística entre os dados litogeoquímicos (K, U, Th) e geofísicos (K, eU, eTh) mostrou consistência em todas as suítes graníticas estudadas (Canavieiras-Estrela, Morro Inglês e Rio do Poço). A investigação da mobilidade dos radionuclídeos, perante o relevo e o manto de intemperismo, consistiu na análise de perfis esquemáticos de elevação relacionados com cada radionuclídeo e a comparação de mapas básicos e seus correspondentes em 3D, e através do estudo de movimentos de massa registrados na região. Através da magnetometria foi avaliada a utilização dos métodos de realce de anomalias baseados em modelos sintéticos e sua aplicação para os dados do Terreno Paranaguá. Foi possível verificar as respostas magnetométricas à luz dos dados geológicos disponíveis e observar a contribuição desses métodos de realce para o estudo do Terreno Paranaguá. O estudo do arcabouço estrutural teve contribuições através dessa pesquisa, principalmente com a aplicação do filtro cosseno direcional, onde foi possível suprimir o sinal dos diques de diabásio (NW-SE) e realçar estruturas em outras direções (N-S, NE-SW). Os resultados obtidos confirmaram a gamaespectrometria e a magnetometria como importantes ferramentas para a cartografia geológica da região. / Abstract: The Paranaguá Terrane, located in the coastal portion of Santa Catarina, Paraná and São Paulo states, is a crustal segment composed of Precambrian geological units, bounded a SW by Palmital and Alexandra strike-slip shear zones and a NW by Serra Negra and Icapara thrust zones. This terrane is mainly constituted by an igneous complex, with a variety of granitic rocks, represented by the Morro Inglês, Rio do Poço and Canavieiras- Estrela Suites. The country rocks of gneissic nature are associated with the São Francisco do Sul Complex and the metasedimentary rocks of the Rio das Cobras Sequence. Considering the difficulty of access, shortage of outcrops and thick weathering mantle, the Paranaguá Terrane is understudied. This research aims, using gamma-spectrometry and magnetic methods, to contribute to the geological knowledge of the Paranaguá Terrane, proceeded by a geophysical-geological integration. The research development was based on the review and geophysical data processing provided by Brazil Geological Survey (CPRM) through the Paraná-Santa Catarina Project. Gamma-ray spectrometry processing provided basic (K, eU, eTh), and ternary (RK / G-eTh / B-eU) maps. The geological-geophysical integration showed excellent compatibility between the gamma ray spectrometric and geological maps of the granitic suites. The investigation of the mobility of radionuclides across the relief and weathering mantle has consisted in the analysis of radionuclides schematic profiles and the comparison of basic and 3D maps, and through the study of mass movements registered in the region. The statistical comparison between the lithogeochemical (K, U, Th) and geophysical (K, eU, eTh) data showed consistency in all of the granitic suites studied (Morro Inglês, Rio do Poço and Canavieiras-Estrela). Through magnetometry it was evaluated the use of anomaly enhancement methods based on synthetic models and their application to magnetic data of the Paranaguá Terrane. It was possible to verify the magnetometric responses in the light of the geologic data available in literature and to observe the contribution of these enhancement methods for the study of Paranaguá Terrane. The structural framework study has contributed with this research, especially with the application of directional cosine filter where it was possible to suppress the signal from the diabase dykes (NW-SE) and enhance structures in other directions (NS, NE-SW). The results confirmed the gamma-ray spectrometry and magnetometry as important tools for geological mapping in this region.

Orientadores: Alfonso Schrank, Jacinta Enzweiler / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Geociencias / Made available in DSpace on 2018-07-25T22:22:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mincato_RonaldoLuiz_D.pdf: 8927672 bytes, checksum: a4f91827c542aac2f4ff87f597e6b369 (MD5) Previous issue date: 2000 / Doutorado

Proveniência por métodos isotópicos em duas unidades litodêmicas – o Complexo Metamórfico Porongos (CMP) no domínio central-oriental do Cinturão Dom Feliciano (CDF) e a Suíte Metamórfica Várzea do Capivarita (SMVC), localizada no domínio leste do CDF - apresentou áreas-fonte similares nos dois casos: Os metassedimentos do CMP, na região das Antiformes de Santana da Boa Vista e Serra dos Pedrosas, foram depositados entre 785 e 595 Ma (U-Pb em zircão detrítico por LA-ICP-MS). Apresentam registros de áreas-fonte com predominância de idades de ca. 2.2 – 2.0 Ga, mesmas idades do embasamento da região, o Complexo Encantadas. As assinaturas isotópicas de 207Pb/204Pb X 206Pb/204Pb mostraram pouca relação dos metassedimentos do CMP com áreas-fonte do cráton Rio de La Plata, e εNd variando entre -13 a -6.5, com valores menos negativos para amostras onde foram obtidos zircões com mesma idade do vulcanismo félsico do CMP. Outros registros incluem idades de 1.5-1.4 Ga, cujas assinaturas εHf indicam fontes juvenis, possivelmente relacionadas a um sistema de rifteamento registrado nos Anortositos Capivarita. Na Antiforme Capané, zircões datados em SHRIMP e LA-ICP-MS de rochas metavulcânicas intermediárias a félsicas indicaram idades de 663 ± 2.7 Ma, representando um vulcanismo mais jovem do que aquele encontrado anteriormente no CMP, vinculado à fusão parcial crustal. Novos dados U-Pb em zircão confirmam registro do metavulcanismo de 783.4 ± 3.9 Ma nos metassedimentos, comparáveis a idades obtidas nos Gnaisses Cerro Bori, interpretados como um arco continental de ca. 800 Ma. Zircões detríticos de rochas metassedimentares da SMVC apresentaram registros de ca. 2.2 – 2.0 Ga, além de idades de ca. 1.4 Ga e idade máxima de deposição de 714.3 ± 3.9 Ma, com pico metamórfico registrado em borda metamórfica de zircões com 618 ± 7.3 Ma εHf predominantemente negativas. Mármores apresentaram razões 87Sr/86Sr de 0.70609, o que permite deduzir uma idade de deposição mais antiga que 715 Ma, próximo dos valores encontrados em mármores na região de Arroio Grande. A comparação dos isótopos de Hf com rochas do Cinturão Damara nos crátons Kalahari e Congo, cuja amalgamento junto ao Rio de La Plata deu origem ao Gondwana Ocidental, mostram que existe pouca ou nenhuma relação com áreas-fonte dos metassedimentos do CMP e SMVC no Neoproterozóico. Estes dados levam a dedução de que acresção de terrenos ou microcontinentes com características de embasamento, nesse caso denominado aqui como Embasamento Encantadas, cuja evolução se dá com acresção de um arco continental de idades entre 780 e 660 Ma, é a origem de parte das áreas-fonte do CMP, e possivelmente foi um dos eventos tectônicos que controlaram evolução do terreno ao longo do CMP e SMVC. / Isotopic provenance realized in two lithodemic units – Porongos Metamorphic Complex (PMC), in the central-eastern domain of the Dom Feliciano Belt (DFB) and the Várzea do Capivarita Metamoprhic Suite (VCMS), in the eastern domain of the same belt – presented similar source-areas in both cases: The PMC metasediments, in Santana da Boa Vista and Serra dos Pedrosas Antiforms were deposited between 785 and 595 Ma (LA-ICP-MS detrital zircon U-Pb). Both PMC and VCMS displayed source-areas with ages varying from ca. 2.2 – 2.0 Ga, which is the same age presented in the regional basement, the Encantadas Complex. 207Pb/204Pb X 206Pb/204Pb isotopic signatures displayed little resemblance between CMP metasediments and possible source-areas in the Rio de La Plata Craton, and εNd varied between -13 to -6.5, with less negative values in samples were where obtained zircons with the same age of felsic volcanism in the PMC. Others records included ages from 1.5 to 1.4 Ga, with εHf signatures indicating juvenile sources, possibly related to a rifting system recorde in the Capivarita Anorthosite. In the Capané Antiform, SHRIMP and LA-ICP-MS U-Pb zircon ages from felsic to intermediary metavolcanic rocks displayed 663 ± 2.7 Ma, which is a younger record than the previously obtained in the PMC, and can be related to partial crustal fusion. Also new U-Pb detrital zircon ages confirm the record of the metavolcanics of 783.4 ± 3.9 Ma in the metasediments, comparable to the ages obtained in the Cerro Bori orthogneisses, interpreted as a continental arc of ca. 800 Ma. Metasedimentary rocks of VCMS displayed zircons with ca. 2.2-2.0 Ga, besides ages of ca. 1.4 Ga and maximum depositional age of 714.3 ± 3.9 Ma, with metamorpich peak recorded in metamorphic rims of 618 ± 7.3 Ma and negative εHf signatures. Marbles presented 87Sr/86Sr ratios of 0.70609, which can be deducted as an older than 715 Ma depositional age, near values obtained to Arroio Grande marbles. Comparison of Hf signatures with rocks from Damara Belt of Kalahari and Congo Cratons, whose assembly with Rio de La Plata to form West Gondwana in Neoproterozoic, displayed little to no relationship with the source-areas of PMC and VCMS metasediments I in the Neoproterozoic. This indicates that terrain or a microcontinent accretion with basement features, in this case the Encantadas Basement, whose evolution underwent accretion in a continental arc between 780 to 660 Ma, it’s the source to part of the PMC , and possible was one of the tectonic events that controlled terrain evolution in the PMC and VCMS.

Os depósitos de metais-base (Camaquã, Santa Maria e na Formação Passo Feio), e Au (Bossoroca) mais importantes do Rio Grande do Sul foram gerados durante o Ciclo Brasiliano ao longo de três eventos distintos, relacionados ao magmatismo e metamorfismo contemporâneos (700, 594 e 562 Ma); os metais foram derivados de fontes relacionadas à crosta juvenil e ao embasamento antigo. O depósito de ouro da Bossoroca (700 Ma) consiste de veios de quartzo com Au e subordinadamente pirita, calcopirita, galena e teluretos, sendo classificado como um depósito orogênico epizonal. Os filões de quartzo aurífero são hospedados por rochas, piroclásticas calcico-alcalinas de composição andesítica, dacítica com basaltos e epiclásticas subordinadas, pertencentes a Formação Campestre. Estudos do zircão através do método U-Pb via SHRIMP mostram que as rochas vulcânicas encaixantes foram geradas a cerca de 760 Ma atrás, no início do Ciclo Brasiliano, e sofreram metamorfismo regional de baixa pressão na transição entre os facies xistos verdes e anfibolito a cerca de 700 Ma. Os depósitos de metais-base do sistema Camaquã Cu (Au, Ag) e Santa Maria Pb-Zn (Cu, Ag) são hidrotermais magmáticos distantes, provavelmente ligados à intrusões graníticas, e foram gerados há cerca de 594 Ma durante o magmatismo pós-colisional do final da Orogenêse Dom Feliciano. As mineralizações de Cu (Au) e Pb hospedados pela Formação Passo Feio são hidrotermais epigenéticas e foram gerados há 562 Ma durante a intrusão do Granito Caçapava. A composição isotópica do Pb dos sulfetos dos depósitos de Camaquã-Santa Maria indica que os metais foram derivados de uma fonte crustal com Pb muito primitivo no final do Ciclo Brasiliano. A composição isotópica do enxofre dos sulfetos desses depósitos (~ 0‰ CDT) indica uma origem magmática para o enxofre. Os metais dos depósitos hidrotermais epigenéticos da Formação Passo Feio foram também derivados do embasamento antigo, com contribuição importante das rochas meta-vulcanosedimentares da Formação Passo Feio. O enxofre dessas mineralizações possui origem mista, originada pela mistura de fluidos magmáticos (Granito Caçapava) com enxofre derivado da lixiviação das meta-vulcanosedimentares da Formação Passo Feio. Os metais concentrados no depósito de Au da Bossoroca foram mobilizados durante o metamorfismo regional dinamotermal através da interação de fluidos de origem profunda que ascenderam através da pilha vulcanosedimentar extraindo Au e outros metais, e depositando-os em níveis crustais mais rasos em sítios estruturalmente favoráveis. A fonte do Pb determinada para o depósito de Au da Bossoroca é de origem profunda e corresponde a mesma fonte do magma de arco juvenil gerador das rochas vulcânicas do arco. Os isótopos de C-O mostram assinaturas compatíveis com uma fonte profunda para estes fluidos mineralizadores.

As esmectitas são filossilicatos que possuem uma estrutura tipo 2:1, na razão de tetraedro:octaédro, com uma alta capacidade de troca de cátions (CTC) nas interlamelas. Por estas e outras características, as esmectitas têm sido usadas em diversas partes do mundo como barreiras geoquímicas secundárias para depósitos de rejeitos radioativos, com o objetivo de conter um possível vazamento dos radionuclídeos através de troca catiônica. O objetivo deste trabalho foi de estudar a troca de cátions na montmorilonita cálcica (esmectita dioctaédrica) por lantânio, para simular radionuclideos trivalentes, e estudar a estabilidade dessa estrutura em altas pressões e altas temperaturas. Para atingir-se pressões e temperaturas elevadas, foram utilizadas diferentes técnicas: DAC (diamond anvil cell), até 12GPa, com temperatura ambiente e prensas hidráulicas, com câmera do tipo toroidal, até 7,7GPa e 900ºC. O aquecimento é feito simultaneamente por um sistema elétrico acoplado à prensa. Os resultados mostram que a estrutura de esmectita dopada com lantânio permanece estável a pressões de até 12GPa, com temperatura ambiente e a 2.5GPa de pressão e 200ºC de temperatura, porém, acima de 300ºC nessa mesma pressão a estrutura colapsa e passa para uma fase tipo muscovita, rica em La, onde perde a água interlamelar e se torna irreversível. Com o aumento da temperatura, a nova fase passa a ter um melhor ordenamento e mantem-se estável a 7.7GPa/900ºC. Em todas as condições, a estrutura permaneceu dioctaédrica. A nova fase tipo muscovita rica em La, quando em contato com uma solução de cálcio, mantem-se parcialmente inalterada, enquanto outra parte retorna a estrutura montmorilonita-Ca de partida. Foram realizadas análises de difração de raios X (DRX), para verificar o ordenamento da estrutura, transformada de Fourier no infravermelho (FTIR), para obter informações quanto aos modos vibracionais, microscopia eletrônica de varredura com dispersão de raios-X (MEV-EDS), para obter uma análise composicional e microscopia eletrônica de transmissão (MET), para obter imagens com alta magnificação e alta resolução das amostras. / Smectites are phyllosilicates that have a tetrahedron: octahedron structure ratio of 2:1, with high cation exchange capacity (CEC) in the interlayers. For these and other features, smectites have been used in many parts of the world as secondary barriers with the goal of containing a possible leak of radioactive elements in final disposal facilities for radioactive waste through cation exchange. Our aim in this work is to reach the cation exchange in calcium montmorillonite (smectite dioctrahedral) by lanthanum to simulate trivalent radionuclides and to study the stability of this structure under high pressure and high temperature. To achieve high pressure it was used two different technique: DAC (Diamond Anvil Cell), achieving pressures up to 12GPa at room temperature and hydraulic press with a toroidal chamber profile to achieve pressures up to 7,7GPa and temperatures up to 900ºC. The heating is achieved simutaniously by an electric system coupled in the hydraulic press. The outcomes show that the smectite structure doped with lanthanum remains stable under 12GPa at room temperature and 2.5GPa at 200ºC. However, above 300ºC at 2.5GPa the structure becomes a new phase of muscovite-like, rich of La, where it loses its interlayer water and turns out to be irreversible. Furthermore, it is important to point out that the higher temperature the better ordered is the structure and it is still stable under 7.7GPa and 900ºC. Moreover, after all experiments the structure continues being dioctahedral. The new phase of muscovite-like, rich of La, in contact with a calcium solution remains partially unchanged, whereas the other part returns to the original structure (montmorillonite-Ca). The following analyses were performed: X-ray diffraction (XRD) for evaluating the spatial structure; Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) for getting information about the vibrational modes; scanning electron microscopy with dispersive Xray spectroscopy (SEM-EDS) to obtain a compositional analysis and transmission electrons microscopy (TEM) to get images with high magnification and high resolution from the samples.

Made available in DSpace on 2016-05-17T16:51:23Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-08-14. Added 1 bitstream(s) on 2016-05-17T16:54:58Z : No. of bitstreams: 1 000864233.pdf: 10855388 bytes, checksum: c36c3b836f873a481858175299437cc6 (MD5) / Em uma área contaminada por querosene de aviação tem sido realizado monitoramento desde 2005, por meio de amostragens de água com periodicidade trimestral e análise de compostos orgânicos monoramaticos, parâmetros físico-químicos e indicadores de atenuação natural, com vistas a compreender os processos de biodegradação atuantes. Na área-fonte a tendência de esgotamento dos compostos BTEX está relacionada à redução desses compostos no LNAPL. Em outras regiões tem sido observado que a concentração de BTEX na fase aquosa, se correlaciona bem com a flutuação do lençol freático. O monitoramento contínuo e a modelagem numérica da área de estudo permitiu observar que a massa de BTEX é fortemente controlada pela flutuação do nível d'água. Mesmo sob regime de flutuação do lençol freático, a pluma de BTEX está estabilizada em uma faixa estreita, como resultado da curta meia-vida desses compostos. As elevadas taxas de biodegradação, estimadas utilizando simulações numéricas, são indicativas de elevados valores de cinética de biodegradação, bem como da importância da redução de Fe (III) e da metanogênese como mecanismos de destruição de BTEX na área de estudo. Modelos de transporte reativo para simular as reações de biodegradação foram capazes de reproduzir a evolução geoquímica das águas subterrâneas, bem como estimar a cinética das reações. A principal contribuição deste trabalho foi avaliar a efetividade da atenuação natural em aquíferos lateríticos, determinando os mecanismos de solubilização do LNAPL e variações de massa da fase dissolvida em função do nível d'água, bem como avaliar a biodegradação dos compostos monoaromáticos sob uma perspectiva geoquímica / A jet fuel contaminated site has been monitored since 2005 with quarterly frequency for sampling and analysis of monoramatic organic compounds, physical chemistry parameters and natural attenuation indicators to help understand active biodegradation processes. In the source zone a depletion trend of BTEX compounds is related to BTEX reduction in the of LNAPL compounds. In other regions has been observed that BTEX concentration in aqueous phase correlates well with water table fluctuation. Through continuous monitoring and numerical modeling it was possible to observe mass of BTEX is strongly controlled by water table fluctuation. Even under water table fluctuation regime, BTEX plume is stabilized in a very narrow zone as result of short halflife of these compounds in the study area. The elevated biodegradation rates estimated using numerical simulations are indicative of high biodegradation kinetic as well as balanced importance of Fe(III) reduction and methanogenesis as mechanisms of BTEX destruction in the study area. Reactive transport modeling was capable of reproducing the geochemical evolution of groundwater using the attributed reactions as well as estimating the reaction kinetics. The main contribution of this work was to evaluate the effectiveness of natural attenuation in lateritic aquifers, understanding the mechanisms of LNAPL solubilization and mass variations of the dissolved phase depending on the water level, and to evaluate the biodegradation of monoaromatic compounds under a geochemical perspective

Os depósitos de metais-base (Camaquã, Santa Maria e na Formação Passo Feio), e Au (Bossoroca) mais importantes do Rio Grande do Sul foram gerados durante o Ciclo Brasiliano ao longo de três eventos distintos, relacionados ao magmatismo e metamorfismo contemporâneos (700, 594 e 562 Ma); os metais foram derivados de fontes relacionadas à crosta juvenil e ao embasamento antigo. O depósito de ouro da Bossoroca (700 Ma) consiste de veios de quartzo com Au e subordinadamente pirita, calcopirita, galena e teluretos, sendo classificado como um depósito orogênico epizonal. Os filões de quartzo aurífero são hospedados por rochas, piroclásticas calcico-alcalinas de composição andesítica, dacítica com basaltos e epiclásticas subordinadas, pertencentes a Formação Campestre. Estudos do zircão através do método U-Pb via SHRIMP mostram que as rochas vulcânicas encaixantes foram geradas a cerca de 760 Ma atrás, no início do Ciclo Brasiliano, e sofreram metamorfismo regional de baixa pressão na transição entre os facies xistos verdes e anfibolito a cerca de 700 Ma. Os depósitos de metais-base do sistema Camaquã Cu (Au, Ag) e Santa Maria Pb-Zn (Cu, Ag) são hidrotermais magmáticos distantes, provavelmente ligados à intrusões graníticas, e foram gerados há cerca de 594 Ma durante o magmatismo pós-colisional do final da Orogenêse Dom Feliciano. As mineralizações de Cu (Au) e Pb hospedados pela Formação Passo Feio são hidrotermais epigenéticas e foram gerados há 562 Ma durante a intrusão do Granito Caçapava. A composição isotópica do Pb dos sulfetos dos depósitos de Camaquã-Santa Maria indica que os metais foram derivados de uma fonte crustal com Pb muito primitivo no final do Ciclo Brasiliano. A composição isotópica do enxofre dos sulfetos desses depósitos (~ 0‰ CDT) indica uma origem magmática para o enxofre. Os metais dos depósitos hidrotermais epigenéticos da Formação Passo Feio foram também derivados do embasamento antigo, com contribuição importante das rochas meta-vulcanosedimentares da Formação Passo Feio. O enxofre dessas mineralizações possui origem mista, originada pela mistura de fluidos magmáticos (Granito Caçapava) com enxofre derivado da lixiviação das meta-vulcanosedimentares da Formação Passo Feio. Os metais concentrados no depósito de Au da Bossoroca foram mobilizados durante o metamorfismo regional dinamotermal através da interação de fluidos de origem profunda que ascenderam através da pilha vulcanosedimentar extraindo Au e outros metais, e depositando-os em níveis crustais mais rasos em sítios estruturalmente favoráveis. A fonte do Pb determinada para o depósito de Au da Bossoroca é de origem profunda e corresponde a mesma fonte do magma de arco juvenil gerador das rochas vulcânicas do arco. Os isótopos de C-O mostram assinaturas compatíveis com uma fonte profunda para estes fluidos mineralizadores.

A região de back-arc continental da Patagônia oferece a oportunidade de estudar a composição do manto terrestre, pois amostras de xenólitos mantélicos trazidas à superfície por lavas basálticas. Ambas fornecem valiosas informações sobre a fonte, bem como dos processos metassomáticos que promovem heterogeneidades geoquímicas e isotópicas no manto subcontinental. Com o objetivo de compreender a gênese e a contribuição de agentes metassomáticos em amostras de xenólitos mantélicos e de basaltos alcalinos, o presente estudo reporta novos dados geoquímicos, idades K-Ar, isótopos de Sr-Nd-Pb e isótopos de gases nobres. Com base nas composições mineralógicas, geoquímicas e isotópicas (Sr-Nd-Pb), o primeiro manuscrito desta tese propõe dois novos grupos de basaltos datados do Cenozoico com assinatura intraplaca, Grupo I e Grupo II. A área de estudo está amplamente distribuída através do back-arc continental da Patagônia. Os basaltos do Grupo I são resultantes de baixos graus de fusão parcial (<3%) a partir de uma fonte astenosférica com flogopita estável na zona de estabilidade de granada-peridotitos (113-134 km) com razões isotópicas de Sr-Nd-Pb representativas de OIB depletado. Essas características sugerem que o vulcanismo intraplaca tem relação com anomalias composicionais (“wetspots”), o que poderia estar relacionado a uma anomalia térmica abaixo da Patagônia (TP = 1400-1563°C). Por outro lado, sugerimos que a fusão parcial (5-10%) de veios piroxeníticos próximos ao limite litosferaastenosfera (89-94 km) foram capazes de produzir as características geoquímicas e isotópicas de manto enriquecido (EMI) observadas nos basaltos do Grupo II sem a influência de anomalia térmica (TP = 1305-1364°C). Em geral, a quantidade de componentes derivados da placa diminui em direção à leste, refletindo variação geoquímica a partir da distância do arco vulcânico. O segundo manuscrito apresenta novos dados geoquímicos e isotópicos (Sr-Nd-Pb) de amostras de espinélio-lherzolitos e de seus basaltos hospedeiros. A área de estudo é representada por um fluxo de lava próximo à cidade de Coyhaique, back-arc chileno. Essa ocorrência é uma das mais próximas da margem convergente, estando a ~320 km da fossa do Chile. A idade K-Ar obtida para as amostras do basalto hospedeiro são de 54 Ma. Com base nos dados geoquímicos e isotópicos, esse basalto alcalino apresenta assinatura do tipo OIB (OIB-like), foi gerado a partir de baixos graus de fusão parcial (até 6%) dentro do campo de estabilidade da granada e, provavelmente, é o resultado da ressurgência astenosférica através da abertura de uma janela astenosférica como consequência da subducção da dorsal de Farallón-Aluk. Os espinélio-lherzolitos mostram características marcantes de metassomatismo relacionado à zona de subducção, tais como pronunciadas anomalias negativas de Nb-Ta-Ti. No entanto, com base nos dados geoquímicos e isotópicos, essas rochas requerem um SCLM heterogêneo, resultante da mistura entre um componente depletado (DMM ou PREMA) e até 15% de componentes derivados da placa oceânica de Aluk. O agente metassomatizante é representado por diferentes proporções de líquidos resultantes da fusão de sedimentos da fossa do Chile (até 60%) e de uma crosta oceânica modificada (mais de 40%). Por fim, o terceiro manuscrito é baseado em composições inéditas de gases nobres e em novas razões isotópicas de Sr-Nd-Pb de xenólitos mantélicos do Campo Vulcânico de Pali-Aike e de Gobernador Gregores. Os dados isotópicos de gases nobres indicam que o SCLM patagônico reflete a mistura entre o ar e dois membros finais mantélicos. Os peridotitos de Pali-Aike representam o SCLM desgaseificado e intrínseco com assinatura fortemente radiogênica/nucleogênica, como mostrado pelas elevadas razões de 4He/3He, 21Ne/22Ne, e 40Ar/36Ar comparadas à fonte de MORB. Em relação aos componentes mantélicos, os peridotitos de Gobernador Gregores representam uma mistura entre o SCLM (Pali-Aike) e o MORB. O metassomatismo de um componente do tipo MORB pode ser observado através das composições isotópicas de He e Ne, podendo ser tectonicamente explicado pela ressurgência do manto astenosférico em resposta à abertura de uma janela astenosférica abaixo da Patagônia como consequência da subducção da dorsal do Chile. Adicionalmente, essas rochas mostram composições depletadas de Sr-Nd-Pb e uma idade de 13,64 ± 0,83 Ma foi obtida através de uma isócrona de Rb-Sr baseada na composição isotópica da rocha-total, clinopiroxênio e flogopita. Esses dados representam a idade de formação da flogopita, que é um mineral essencial para determinar a idade do metassomatismo e sua potencial associação com eventos geotectônicos. Sendo assim, é possível relacionar a formação desse mineral com a colisão da dorsal do Chile contra a fossa do Chile e a subsequente abertura da janela astenosférica. / Patagonian continental back-arc offers the opportunity to study the mantle composition because of mantle xenoliths brought to the surface by basaltic lavas. Both provide valuable information about the mantle source, as well as metasomatic processes that promote geochemical and isotopic heterogeneities in the subcontinental mantle. In order to understand the mantle source and contribution of metasomatic agents in samples of mantle xenoliths and alkaline basalts, this study reports new geochemical data, K-Ar ages, Sr-Nd-Pb isotopes and noble gas isotopes. Based on mineralogical, geochemical and Sr-Nd-Pb isotope compositions, the first manuscript of this thesis suggests two new groups of Cenozoic Patagonian basalts with intraplate signatures, Group I and Group II. The studied area is widely distributed through Patagonian continental back-arc. Group I basalts results from small degrees of partial melting (<3%) of a phlogopite-bearing garnet peridotite mantle source at asthenospheric depths (113-134 km) with Sr-Nd-Pb isotopic ratios that represent a depleted OIB-like component. These features suggest a relation between intraplate volcanism and compositional anomalies (“wetspot”), which could be related to a thermal anomaly beneath Patagonia (TP = 1400-1563°C). On the other hand, partial melting (5-10%) of pyroxenite veins close to the lithosphere-asthenosphere boundary (89-94 km) were capable to produce the geochemical and isotopic features of enriched mantle component (EMI) of Group II basalts without thermal anomaly (TP = 1305- 1364°C). In general, the amount of slab components decreases eastward, reflecting across-arc geochemical variation. The second manuscript presents new geochemical and Sr-Nd-Pb isotopic data for spinel-lherzolites and its host basalt. The studied area is represented by a lava flow near Coyhaique, Chilean back-arc. This occurrence is one of the closest to the convergent margin, being ~320 km from the Chile trench. New K-Ar ages for host basalt yielded 54 Ma. Based on geochemical and isotopic data, this OIB-like alkaline basalt was generated by small degrees of partial melting (up to 6%) within the garnet stability field, probably resulting from asthenospheric upwelling through slab window within the subducting Farallón-Aluk spreading ridge. Spinel-lherzolites show marked features of subduction zone metasomatism, such as pronounced negative Nb-Ta-Ti anomalies. However, based on the geochemical and isotopic data, these rocks require a heterogeneous SCLM resulting from mixing between depleted component (DMM or PREMA) and up to 15% of slab-derived components associated to subduction of Aluk oceanic plate. The enriched component added to the SCLM was metasomatized by different extents of melts from subducted Chile trench sediments (up to 60%) and modified oceanic crusts (more than 40%). Finally, the third manuscript is based on inedited noble gas compositions and on new Sr-Nd-Pb isotopic ratios of mantle xenoliths from Pali-Aike Volcanic Field and Gobernador Gregores. Noble gas data indicate that Patagonian SCLM reflects a mixing between air and two mantle endmembers. Pali-Aike peridotites represent degassed and intrinsic SCLM with strongly radiogenic/nucleogenic signature by higher 4He/3He, 21Ne/22Ne, and 40Ar/36Ar ratios than MORB source. In terms of mantle components, GG peridotites represent a mixing between SCLM (Pali-Aike) and MORB. The metasomatism with MORB-like signature can be tectonically explained by asthenospheric mantle upwelling in response to the opening of a slab window beneath Patagonia because of Chile Ridge subduction. Additionally, these rocks show depleted Sr-Nd-Pb isotopic data and an age of 13.64 ± 0.83 Ma was obtained by Rb-Sr isochron including whole-rock, clinopyroxene and phlogopite. This data represents the formation age of phlogopite, which is a key mineral to determine the time of metasomatic imprint and its potential association with geotectonic events. Thus, it is possible to associate the formation of this mineral to collision of Chile Ridge against Chile trench, and the subsequent opening of slab window.

A avaliação geoquímica da bacia de drenagem do Rio Mampituba foi realizada através da aplicação de geoindicadores aliada ao uso dos isótopos de Sr e Pb como traçadores de fontes e processos. O presente estudo realizou uma investigação preliminar da distribuição espacial e sazonal de geoindicadores como a geoquímica das águas superficiais, dos solos e dos sedimentos de fundo para determinar as características naturais da bacia de drenagem. A utilização de ferramentas isotópicas permitiu traçar as principais fontes de proveniência do material presente nas águas. A geoquímica das águas superficiais revelou que o Rio Mampituba apresenta águas bicarbonatadas sódicas. Porém, na região do curso inferior, sob forte influência marinha devido à variação das marés, as águas assumem características cloretadas sódicas, temporariamente. A geoquímica dos solos e sedimentos de fundo revelaram que estes materiais sofreram já um processo de intemperismo químico de moderado a intenso, e são emriquecidos principalmente em Ti, Fe, Zn e Cu. A aplicação de isótopos de Sr através da razão 87Sr/86Sr nas águas, cujos valores variaram entre 0,7091 a 0,7131, revelaram que o material em suspensão apresenta a mesma fonte geoquímica, dependendo principalmente do intemperismo das rochas e escoamento dos solos, porém sofrendo uma forte influência das águas marinhas na regiao do curso inferior devido a variação das marés. Esta última é responsável pelos processos de homogeneização da razão isotópica de Sr para as águas do curso inferior da bacia. A aplicação dos isótopos de Sr nos solos e sedimentos de fundo, cujos valores estão dentro do intervalo de 0,7142 a 0,721, comprovam a natureza geoquímica oriunda dos basaltos e riolitos ocorrentes nas cabeceiras da bacia, além de providenciar razões isotópicas para ajudar a compôr o background natural da região. A aplicação de isótopos de Pb foram concordantes com os resultados obtidos para Sr. O cruzamento de ambos sistemas isotópicos, Sr x Pb, permitiu refinar os processos de erosão dentro da bacia, revelando que além das fontes geoquímicas naturais, uma terceira fonte poderia estar inlfuenciando a geoquímica dos solos e sedimentos de fundo da bacia. / The geochemistry of the drainage basin of the Mampituba River, in south Brazil, was evaluated by a coupled study of geoindicators and the use of Sr and Pb isotopes as tracers for sources and processes. This study performed a preliminary investigation of spatial and seasonal distribution of the geochemistry of surface waters, soils and bed sediments in order to determine the natural characteristics of the drainage basin. The use of isotopic tools allowed us to trace the major sources of the suspended material in the waters. The geochemistry of the surface waters revealed that the Mampituba River has sodic bicarbonated waters, although sea level variations caused by tides and atmospheric conditions can also play significant roles in the lower course and render the waters temporarily salty and sodic chlorinated. The CIA (chemical index of alteration) value of soil and bed sediments confirms that the Mampituba basin has undergone moderate to intense silicate weathering. The geochemical assessment of soils and bed sediments was carried out using enrichment factor, which showed that Ti, Fe, Zn and Cu are enriched. The Sr isotope ratios (87Sr/86Sr) in surface waters range from 0.709 to 0.7131. This difference can be attributed to the presence of volcanic rocks, which have a higher 87Sr/86Sr, and to the influence of marine waters in the study area. The first factor controlling the distribution of Sr isotope ratios is the bedrock distributed around the overall basin. Regional variation in the 87Sr/86Sr value shows that it is higher in the western basin, where volcanic rocks are distributed, and lower in the river mouth, under strong tidal influence. The 87Sr/86Sr plot for soils and bed sediments (0.7142 to 0.721) reveals more clearly the similarities of bedrocks. Secondly, this study shows the advantage of using two types of isotopic tracers (Sr, Pb) in examining surface processes in small catchments, and documenting the natural end-members. Sr isotopes give useful information on water movements. Lead isotopes confirm well the origin of the metals associated with the soil and bed sediments. Furthermore, the combination of both isotopic systems illustrate the facet of weathering and the major contribution of natural sources.

[pt] A contaminação da águas subterrâneas por substâncias orgânicas perigosas tem sido um assunto muito discutido atualmente devido a potencial escassez de água potável para utilização humana. Por esta razão pesquisas têm sido desenvolvidas para solução desse problema. Uma ferramenta usada é a utilização de áreas experimentais para o estudo do comportamento de contaminantes, do tipo derivados do petróleo, nas regiões saturadas e não saturadas do solo. Para a implantação de uma área experimental é necessária a compreensão dos parâmetros hidrogeológicos, físico-químicos e geoquímicos, a fim de desenvolver um monitoramento satisfatório do comportamento do futuro contaminante. Neste trabalho foram abordados estes parâmetros importantes para a implantação da área experimental no Campus da UFRRJ os quais foram comparados com os parâmetros das áreas experimentais de Borden (Ontário, Canadá), Cape Cod (Massachusetts, Estados Unidos) e Ressacada (Santa Catarina, Brasil). Os resultados da caracterização hidrogeológica demonstraram que os parâmetros físicos são semelhantes ao da área experimental de Borden e os parâmetros hidroquímicos são semelhantes ao da área experimental de Cape Cod. Assim, a área experimental da UFRRJ pode ser considerada viável para o estabelecimento de ensaios com substâncias derivadas do petróleo. / [en] The contamination of the underground waters for dangerous organic substances has been a subject very discussed now due to potential shortage of drinking water for human use. For this reason researches they have been developed for solution of that problem. An used tool is the use of experimental areas for the study of the behavior of pollutants, of the type derived of the petroleum, in the saturated areas and no saturated of the soil. To implant an experimental area it is necessary the understanding of the hydrogeological, physiochemical and geochemical parameter in order to develop a satisfactory monitoring of the behavior of the polluting future. In this work these important parameters were approached for the implantation of the experimental area in the Campus of UFRRJ which were compared with the parameters of the experimental sites of Borden (Ontario, Canada), Castrate Cod (Massachusetts, United States) and Ressacada (Santa Catarina, Brazil). The results of the hydrogeological characterization demonstrated that the physical parameters are similar to it of the experimental area of Borden and the hydrochemical parameters are similar to it of the experimental area of it Cape Cod. Thus the experimental site of UFRRJ can be considered viable for the establishment of rehearsals with derived substances of the petroleum