Este estudo se propôs a avaliar a influência da cristalinidade e da deformação do quartzo na ocorrência da reação álcali-agregado. A influência da cristalinidade do quartzo foi analisada através da mesóstase, material intersticial que constitui as rochas vulcânicas, que é um material composto por grãos sub-microscópicos de quartzo e feldspatos. Para tanto foram selecionadas duas rochas vulcânicas, constituídas por quartzo em diferentes quantidades e com diferentes graus de cristalinidade: um basalto, com pouca quantidade de sílica, sem quartzo livre e cuja mesóstase apresenta grãos pobremente cristalizados; e um riolito, com grande quantidade de sílica e de quartzo livre, além de uma mesóstase com grãos melhor cristalizados. A caracterização da cristalinidade do quartzo mostrou que a mesóstase, que tem aparência de material amorfo em microscopia ótica, apresenta diferentes feições quando observada através de microscopia eletrônica de varredura: mesóstase com grãos criptocristalinos de quartzo e K-feldspatos (Mm); mesóstase com grãos de quartzo e feldspato microcristalinos (Mq); mesóstase constituída predominantemente por argilominerais (Ma). Relacionando-se essas características com a reatividade das rochas verificou-se que o quartzo presente nas mesóstases Mm e Mq reage rápida e intensamente, sobressaindo-se à dissolução da mesóstase Mm, enquanto os grãos da mesóstase Ma são preservados. Através da compração dessas constatações, obtidas com o basalto e o riolito, com as características do material intersticial de um basalto inócuo, em ensaios acelerados e em campo, verificou-se que seu material intersticial da rocha inócua possui pouca quantidade de sílica livre (quartzo). Isso evidencia que a reatividade das rochas vulcânicas está relacionada à quantidade de sílica livre presente (quartzo) e a velocidade de ocorrência da reação com a cristalinidade do quartzo constituinte da mesóstase (Mm). A influência da deformação do quartzo no desencadeamento da reação álcali-agregado foi avaliada através do estudo de rochas graníticas com diferentes graus de deformação: uma rocha pouco deformada (granito), uma rocha com deformação intermediária (proto-milonito) e uma rocha muito deformada (orto-milonito). Os graus de deformação do quartzo foram caracterizados, através de microscopia ótica, como: grau 0= ausência de deformação; grau 1= grãos pouco deformados, com extinção ondulante leve; grau 2= quartzo muito deformado, com forte extinção ondulante, chegando a formar bandas de deformação; grau 3= forte deformação, com formação de subgrãos; grau 4= grãos recristalizados. O estudo mostrou que a presença preponderante de quartzo com grau 2 nas rochas denota uma maior velocidade de desencadeamento da reação álcali-agregado. A partir dessa constatação efetuou-se a avaliação das características texturais dos grãos de quartzo de rochas reativas em campo, verificando-se que quanto maior a quantidade de grãos com grau 2 mais rápida a ocorrência da reação em campo. / This research aims to study the influence of crystallinity and deformation of quartz to the occurrence of alkali-aggregate reaction. The influence of the cristallinitiy of quartz was analyzed through the interstitial material (volcanic glass/mesostase) into volcanic rocks. This material is composing by sub-microscopic grains of quartz and feldspars, thus it was selected a basaltic rock, with poor crystallized interstitial material and low silica content; and a rhyolitic rock, with better crystallized interstitial material and high silica content. The characterization of the crystallinity of the quartz showed that interstitial mesostase has appearance of amorphous material on the optical microscopy, but, at scanning electron microscopy it was observe the following features: mesostase with microcrystalline grains of quartz and K-feldspar (Mm); mesostase with better crystallized grains of quartz and K-feldspar (Mq); mesostase with clay predominantly (Ma). Reactivity potential tests showed that quartz in Mm and Mq react quickly and intensely, especially Mm, while quartz in Ma was preserved. Comparing these evidences, obtained with basalt and rhyolite, with interstitial material into innocuous basalt, it was found that interstitial material in innocuous rock has smaller amount of free silica (quartz). It proof that reactivity of volcanic rocks is related to the amount of free silica present into the rocks and poor cristalinity of quartz into mesostase make alkali-aggregate reaction quickness (Mm). The influence of the deformation of quartz on alkali-aggregate reaction was analyzed through granitic rocks with different degrees of deformation: a rock with very little deformation (granite), a medium deformed rock (proto-mylonite), a very deformed rock (orto-mylonite). Deformation degree of quartz was characterized through optical microscopy as follows: order 0= absence of the deformation; order 1= slightly deformed grain (weak ondulatory extinction); order 2= very deformed quartz, with strong ondulatory extinction and forming deformation bands; order 3= very deformed quartz, with formation of sub-grains, order 4= recrystallized quartz. The study showed that rocks with most quartz „order 2‟ denotes the development of alkali-aggregate reaction faster than rocks with other „orders‟ deformation of the quartz. From this conclusion it was obseve the textural characteristics of quartz grains in reative rocks on the field, confirming that quartz with deformation bands cause alkali-aggregate reaction quickly.

Os Plutons Palermo (ca. 250 km2) e Rio Negro (ca. 130 km2) afloram na região Alto Rio Negro (PR) e fazem parte da Província Graciosa, uma província Neoproterozóica (ca. 580 Ma) constituída por granitos e sienitos na região S-SE do Brasil. Em ambos os plutons afloram variedades de rochas graníticas, predominantes, e gabro-dioríticas, bem como rochas híbridas, principalmente granodioritos. Estes plutons apresentam zonamento em geral bem marcado, que é tipicamente inverso caso do Pluton Rio Negro. As rochas graníticas principais correspondem a sieno- e monzogranitos predominantes e álcali-feldspato granitos e quartzo monzonitos subordinados de natureza metaluminosa a levemente peraluminosa. São rochas com estruturas maciças e texturas variadas que apresentam como associação mineral máfica típica hb + bi ± all + zr + ap ± ti + mt + ilm); as rochas gabro-dioríticas incluem gabro-dioritos e quartzo monzogabro-dioritos metaluminosos com estruturas maciças e granulações fina a média, caracterizadas pela associação cpx ± opx + hb + bt ± ti ± ap ± zr. A composição dos plagioclásios nestas rochas varia no intervalo de labradorita a andesina. As rochas híbridas são principalmente granodioritos que se caracterizam por uma variedade de estruturas e texturas indicativas de desequilíbrio, compatíveis com processos de coexistência e mistura parcial entre líquidos ácidos e básico-intermediários que formaram os granitos principais e os gabro-dioritos. Estas rochas são mais comuns no Pluton Rio Negro. A associação mineral máfica é similar, mas com abundâncias distintas de fases, à observada para os granitos principais. Nas rochas graníticas os anfibólios são Fe-hornblenda e Fe-edenita, com valores 0,65 < fe# < 0,95, os valores mais elevados ocorrendo nos álcali-feldspato granitos, as biotitas apresentam 0,71 < fe# < 0,99, observando-se que o componente annítico é também maior nestas últimas rochas. No caso das rochas gabro-dioríticas, os valores fe# variam entre 0,48 e 0,59, 0,41 e 0,56, 0,47 e 0,53 e 0,54 a 0,57 para ortopiroxênio, clinopiroxênio, anfibólio e biotita, respectivamente. As composições médias de orto- e clinopiroxênio coexistentes são \'Wo IND.46\'\' En IND.30\'\' Fe IND.24\' e \'Wo IND.3\'\' En IND.42\'\'Fe IND.55\' e a sugerem uma possível afinidade toleítica, ou cálcio-alcalina, para magma original. Os padrões de elementos terras raras revelam fatores de enriquecimento entre 1-10, 50-70, 100-300 em relação à composição condrítica para ortopiroxênio, clinopiroxênio e anfibólio nas rochas estudadas, com fracionamento bem marcado dos elementos leves em relação aos pesados no ortopiroxênio, não observado no caso de clinopiroxênio e anfibólio. Todos os padrões são caracterizados por anomalia negativa bem marcada de Eu. As pressões de cristalização dos magmas foram estimadas entre 1-3,5 kbar, mas os valores acima de ca. 2 kbar possivelmente não tenham significado real, dadas as composições mais ferroanas dos anfibólios. Temperaturas de saturação de zircão e/ou apatita e de equilíbrio entre orto- e clinopiroxênio, anfibólio-plagioclásio indicam intervalos de cristalização entre ca. 1000 e 750° C para as rochas gabro-dioríticas e entre ca. 900 e 670° C para os granitos principais. As paragêneses minerais e os valores obtidos para o número fe# em biotita em equilíbrio com feldspato alcalino e magnetita apontam para condições de cristalização relativamente oxidantes para as rochas félsicas, exceto os álcali-feldspato granitos, e máfico-intermediárias, superiores ao tampão QFM. / The Palermo (ca. 250 km2) and Rio Negro (ca. 130 km2) Plutons crop out in the so called Alto Rio Negro region , Parana state, making part of the Graciosa Province, a NeoProterozoic province (ca. 580 Ma) constituted by granites and syenites in S-SE Brazil. The plutons are made predominant granitic rocks, gabbro-diorites, as well as hybrid rocks constituted mainly by granodiorites. Both plutons show compositional a zoning pattern, which is inversed in the case of the Rio Negro Pluton. The main granitid rocks are mainly metaluminous to slightly peraluminous syeno- and monzogranites with subordinate quartz monzonites and alkcali-feldspar granites. They show a massive structure and a variety of textures, with hb + bi ± all + zr + ap ± ti + mt + ilm as the typical mafic mineral association. Gabbro-dioritic rocks include fine- to medium-grained metaluminous gabro-diorites and quartz monzogabrros and diorites with massive strucure characterized by the mafic mineral associations with cpx ± opx + hb + bt ± ti ± ap ± zr. In these rocks, the plagioclase compositions vary between labradorite and andesine. Hybrid rocks are mainly granodiorites characterized by several strucures and textures indicative of desiquilibrium and mingling/partial mixing between the silicic and basic-intermediate melts that formed the mainn granites and the gabbro-diorites. Such rocks are more abundant in the Rio Negro Pluton. The mafic mineral association is similar, but in contrasted relative abundance, to the ones found in the main granites. In the main granites the amphiboles are Fe-horblende and Fe-edenite, with 0.65 < fe# < 0.95, the higher among these values appearing in the alkali-feldspar granites. Biotite present 0.70 < fe# < 0.99 and the annitic component are also higher in the later rocks. In the case of the gabbro-dioritic rocks, the fe# numbers range between 0.48 and 0.59, 0.41 and 0.56, 0.47 and 0.53 and 0.54 and 0.57 in ortopyroxene, clinopyroxene, amphibole and biotite, respectively. The averaged compositions of coexisting orto- and clinopyroxene are \'Wo IND.46\'\'En IND.30\'\'Fe IND.24\' and \'Wo IND.3\'\'En IND.42\'\'Fe IND.55\' and suggest a tholeiitic or calk-alkaline nature of the original melts. Rare earth element patterns reveal enrichment factors up to 1-10, 50-70, 100-300 relative to the chondritic composition in ortopyroxene, clinopyroxene and amphibole, respectively, with a well marked fractionation of the heavy over the light rare earths in the case of the ortopyroxene, a feature not observed in clinopyroxene and amphibole. All patterns show a notable Eu negative anomaly. Melts crystallization pressures were estimated to be between 1 and 3.5 kbar; however values higher than ca. 2 kbar seems to be unrealistic given the ferroan compositions of some amphiboles. Zircon and apatite saturation temperatures coupled with ortopyroxene-clinopyroxene and amphibole-plagioclase equilibrium temperatures suggest crystallization intervals between ca. 1000 - 750° C in the case of the gabbro-diorites and ca. 900 - 670° C in the case of the main granites. Mineral paragenesis and fe# values in biotite in equilibrium with alkali-feldspar and magnetite suggests relative oxidizing crystallization conditions for the acid and basic-intermediate melts, higher than the QFM buffer, the alkali-feldspat granites being a possible exeption.

Os Plutons Palermo (ca. 250 km2) e Rio Negro (ca. 130 km2) afloram na região Alto Rio Negro (PR) e fazem parte da Província Graciosa, uma província Neoproterozóica (ca. 580 Ma) constituída por granitos e sienitos na região S-SE do Brasil. Em ambos os plutons afloram variedades de rochas graníticas, predominantes, e gabro-dioríticas, bem como rochas híbridas, principalmente granodioritos. Estes plutons apresentam zonamento em geral bem marcado, que é tipicamente inverso caso do Pluton Rio Negro. As rochas graníticas principais correspondem a sieno- e monzogranitos predominantes e álcali-feldspato granitos e quartzo monzonitos subordinados de natureza metaluminosa a levemente peraluminosa. São rochas com estruturas maciças e texturas variadas que apresentam como associação mineral máfica típica hb + bi ± all + zr + ap ± ti + mt + ilm); as rochas gabro-dioríticas incluem gabro-dioritos e quartzo monzogabro-dioritos metaluminosos com estruturas maciças e granulações fina a média, caracterizadas pela associação cpx ± opx + hb + bt ± ti ± ap ± zr. A composição dos plagioclásios nestas rochas varia no intervalo de labradorita a andesina. As rochas híbridas são principalmente granodioritos que se caracterizam por uma variedade de estruturas e texturas indicativas de desequilíbrio, compatíveis com processos de coexistência e mistura parcial entre líquidos ácidos e básico-intermediários que formaram os granitos principais e os gabro-dioritos. Estas rochas são mais comuns no Pluton Rio Negro. A associação mineral máfica é similar, mas com abundâncias distintas de fases, à observada para os granitos principais. Nas rochas graníticas os anfibólios são Fe-hornblenda e Fe-edenita, com valores 0,65 < fe# < 0,95, os valores mais elevados ocorrendo nos álcali-feldspato granitos, as biotitas apresentam 0,71 < fe# < 0,99, observando-se que o componente annítico é também maior nestas últimas rochas. No caso das rochas gabro-dioríticas, os valores fe# variam entre 0,48 e 0,59, 0,41 e 0,56, 0,47 e 0,53 e 0,54 a 0,57 para ortopiroxênio, clinopiroxênio, anfibólio e biotita, respectivamente. As composições médias de orto- e clinopiroxênio coexistentes são \'Wo IND.46\'\' En IND.30\'\' Fe IND.24\' e \'Wo IND.3\'\' En IND.42\'\'Fe IND.55\' e a sugerem uma possível afinidade toleítica, ou cálcio-alcalina, para magma original. Os padrões de elementos terras raras revelam fatores de enriquecimento entre 1-10, 50-70, 100-300 em relação à composição condrítica para ortopiroxênio, clinopiroxênio e anfibólio nas rochas estudadas, com fracionamento bem marcado dos elementos leves em relação aos pesados no ortopiroxênio, não observado no caso de clinopiroxênio e anfibólio. Todos os padrões são caracterizados por anomalia negativa bem marcada de Eu. As pressões de cristalização dos magmas foram estimadas entre 1-3,5 kbar, mas os valores acima de ca. 2 kbar possivelmente não tenham significado real, dadas as composições mais ferroanas dos anfibólios. Temperaturas de saturação de zircão e/ou apatita e de equilíbrio entre orto- e clinopiroxênio, anfibólio-plagioclásio indicam intervalos de cristalização entre ca. 1000 e 750° C para as rochas gabro-dioríticas e entre ca. 900 e 670° C para os granitos principais. As paragêneses minerais e os valores obtidos para o número fe# em biotita em equilíbrio com feldspato alcalino e magnetita apontam para condições de cristalização relativamente oxidantes para as rochas félsicas, exceto os álcali-feldspato granitos, e máfico-intermediárias, superiores ao tampão QFM. / The Palermo (ca. 250 km2) and Rio Negro (ca. 130 km2) Plutons crop out in the so called Alto Rio Negro region , Parana state, making part of the Graciosa Province, a NeoProterozoic province (ca. 580 Ma) constituted by granites and syenites in S-SE Brazil. The plutons are made predominant granitic rocks, gabbro-diorites, as well as hybrid rocks constituted mainly by granodiorites. Both plutons show compositional a zoning pattern, which is inversed in the case of the Rio Negro Pluton. The main granitid rocks are mainly metaluminous to slightly peraluminous syeno- and monzogranites with subordinate quartz monzonites and alkcali-feldspar granites. They show a massive structure and a variety of textures, with hb + bi ± all + zr + ap ± ti + mt + ilm as the typical mafic mineral association. Gabbro-dioritic rocks include fine- to medium-grained metaluminous gabro-diorites and quartz monzogabrros and diorites with massive strucure characterized by the mafic mineral associations with cpx ± opx + hb + bt ± ti ± ap ± zr. In these rocks, the plagioclase compositions vary between labradorite and andesine. Hybrid rocks are mainly granodiorites characterized by several strucures and textures indicative of desiquilibrium and mingling/partial mixing between the silicic and basic-intermediate melts that formed the mainn granites and the gabbro-diorites. Such rocks are more abundant in the Rio Negro Pluton. The mafic mineral association is similar, but in contrasted relative abundance, to the ones found in the main granites. In the main granites the amphiboles are Fe-horblende and Fe-edenite, with 0.65 < fe# < 0.95, the higher among these values appearing in the alkali-feldspar granites. Biotite present 0.70 < fe# < 0.99 and the annitic component are also higher in the later rocks. In the case of the gabbro-dioritic rocks, the fe# numbers range between 0.48 and 0.59, 0.41 and 0.56, 0.47 and 0.53 and 0.54 and 0.57 in ortopyroxene, clinopyroxene, amphibole and biotite, respectively. The averaged compositions of coexisting orto- and clinopyroxene are \'Wo IND.46\'\'En IND.30\'\'Fe IND.24\' and \'Wo IND.3\'\'En IND.42\'\'Fe IND.55\' and suggest a tholeiitic or calk-alkaline nature of the original melts. Rare earth element patterns reveal enrichment factors up to 1-10, 50-70, 100-300 relative to the chondritic composition in ortopyroxene, clinopyroxene and amphibole, respectively, with a well marked fractionation of the heavy over the light rare earths in the case of the ortopyroxene, a feature not observed in clinopyroxene and amphibole. All patterns show a notable Eu negative anomaly. Melts crystallization pressures were estimated to be between 1 and 3.5 kbar; however values higher than ca. 2 kbar seems to be unrealistic given the ferroan compositions of some amphiboles. Zircon and apatite saturation temperatures coupled with ortopyroxene-clinopyroxene and amphibole-plagioclase equilibrium temperatures suggest crystallization intervals between ca. 1000 - 750° C in the case of the gabbro-diorites and ca. 900 - 670° C in the case of the main granites. Mineral paragenesis and fe# values in biotite in equilibrium with alkali-feldspar and magnetite suggests relative oxidizing crystallization conditions for the acid and basic-intermediate melts, higher than the QFM buffer, the alkali-feldspat granites being a possible exeption.

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2016-04-19T16:19:47Z No. of bitstreams: 1 DISSERTJULIANAGRODRIGUES.pdf: 4883356 bytes, checksum: 5706faa288cd5541e1bfe8cc446e591b (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-19T16:19:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTJULIANAGRODRIGUES.pdf: 4883356 bytes, checksum: 5706faa288cd5541e1bfe8cc446e591b (MD5) / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geociências-Geoquímica. Niterói, RJ / Em janeiro de 2011, a região serrana do Estado do Rio de Janeiro foi atingida por inúmeros movimentos de massa em um evento denominado de “Megadesastre”. A ocorrência de movimentos de massa depende da disponibilidade de material a ser mobilizado, e essa disponibilidade está relacionada com o intemperismo. Dessa forma, essa dissertação buscou avaliar as transformações geoquímicas e mineralógicas em dois perfis de intemperismo desenvolvidos sobre rocha granítica, na bacia do Córrego do Príncipe (Teresópolis/RJ), e a relação com a ocorrência de movimentos de massa. Nas análises químicas empregaram-se os métodos de ativação neutrônica (AAN) e fluorescência de raios-X (FRX). Já na mineralogia utilizou-se petrografia, observação em lupa e difração de raios-X (DRX), e na granulometria, peneiramento e difratometria a laser. A análise estatística multivariada indicou a separação de quatro grupos: G1 - apresenta o maior grau de dissimilaridade e é formado por material ferro-manganoso; G2 - amostras com menor grau de alteração, onde foi verificada a presença de plagioclásio e a escassez de minerais secundários, além da presença de material rochoso (corestones) menos alterado e material inconsolidado com textura grossa; G3 e G4 - apesar de apresentarem fortes similaridades, estão em estágios de alteração diferentes, sendo a principal diferença a mineralogia das frações finas (silte/argila): em G3, há plagioclásio, caulinita e gibbsita, enquanto que em G4 verificou-se a ausência de feldspatos e presença desses minerais secundários, indicando que as amostras em G3 estão em menor estágio de alteração do que as de G4. Quanto ao comportamento dos elementos químicos, houve um empobrecimento em K2O, Na2O, CaO, Rb, Ba e ETR, relacionado principalmente com a alteração dos felspatos, e enriquecimento em SiO2 e Al2O3 (relacionado aos minerais detríticos e neoformados), Fe2O3, TiO2 e MgO, referente a alteração da biotita. O estudo permitiu elaborar um modelo de transformação geoquímica, mineralógica e textural, a partir do qual se pode concluir que a formação de corestones juntamente com a mobilização e reconcentração de elementos e argilominerais, atuaram como heterogeneidades dentro desses perfis de alteração. Estes processos tornaram os perfis susceptíveis a movimentos de massa, mostrando assim uma inter-relação entre o estudo da evolução geoquímica e mineralógica, e a estabilidade mecânica do material / On January 2011, the mountainous region of Rio de Janeiro state was affected by a great number of landslides. This event was called "Megadisaster". The occurrence of landslide depends on the presence of material to be mobilized due to weathering processes. This work aims to assess the geochemical and mineralogical changes in two granite weathering profiles in Córrego do Príncipe watershed (Teresópolis / RJ) related to landslides. Instrumental Neutron Activation Analysis (INAA) and X-ray fluorescence (XRF) were used to quantify the chemical compositions of weathering profile samples. Mineralogy was done by X-ray diffraction analysis (XRD) and by petrography. Particle size analysis was done by sieving and laser diffraction. A multivariate statistical analysis of the data showed four groups: G1 is quite different from the other groups and is characterized by an iron-manganous material; G2 represents the material with the lower degree of weathering. The presence of plagioclase, the lack of secondary minerals, the corestones and the coarse grain size of the unconsolidated samples explain this group; G3 and G4 are fairly homogeneous. They are the most weathered samples of both profiles consisting of secondary minerals and little or no plagioclase present. The main difference between these groups is silt and clay mineralogy. The elements mobility during weathering process showed a depletion of K2O, Na2O, CaO, Rb, Ba and REE (mainly due to feldspar weathering), while SiO2, Al2O3 (due to detrital and secondary mineral growth) Fe2O3, TiO2 and MgO (due to biotite weathering) increase. This study allowed the elaboration of a geochemical, mineralogical and particle size weathering model. The production of corestones, the mobilization and concentration of elements and clay minerals acted as heterogeneities within these profiles, leaving them susceptible to landslides