Programa de Pós-Graduação em Evolução Crustal e Recursos Naturais. Departamento de Geologia. Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by Maurílio Figueiredo (maurilioafigueiredo@yahoo.com.br) on 2014-08-26T21:49:23Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTAÇÃO_InvestigaçãoGeoquímicaEstratigráfica.pdf: 107502814 bytes, checksum: d1bf9d5917a3bce6cdec8c2119fea22e (MD5) / Approved for entry into archive by Gracilene Carvalho (gracilene@sisbin.ufop.br) on 2014-08-27T16:36:04Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTAÇÃO_InvestigaçãoGeoquímicaEstratigráfica.pdf: 107502814 bytes, checksum: d1bf9d5917a3bce6cdec8c2119fea22e (MD5) / Made available in DSpace on 2014-08-27T16:36:04Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTAÇÃO_InvestigaçãoGeoquímicaEstratigráfica.pdf: 107502814 bytes, checksum: d1bf9d5917a3bce6cdec8c2119fea22e (MD5) Previous issue date: 2014 / Formação Cauê, constituída essencialmente de itabiritos (produtos do metamorfismo de formações ferríferas bandadas) é a hospedeira dos minérios de ferro de alto teor da região do Quadrilátero Ferrífero (QF). Depositada por volta de 2,42 Ga, a Formação Cauê possui unidades correlativas em várias bacias Paleoproterozóicas do mundo, as quais são hoje entendidas como registro do grande evento de oxigenação da tmosfera terrestre. Objetivando a caracterização geoquímica dos diversos tipos de itabiritos da Formação Cauê e investigação do seu significado estratigráfico, realizou-se o presente estudo, que é fundamentado em análises químicas (elementos maiores, menores e raço, incluindo terras raras) de amostras da Formação Cauê coletadas em testemunhos de sondagem realizada pela companhia Vale na região da Fazenda Gandarela. Para efeito de comparação foram analisadas também amostras de itabiritos da região da Serra Azul, situada no extremo noroeste do QF, onde a Formação Cauê se apresenta com menores intensidades de metamorfismo e deformação no QF e, nesta condição mais próxima dos seus protólitos. Nos furos analisados, a Formação Cauê apresenta espessuras de 303,6 e 487m e se inicia com itabiritos goethíticos de cor ocre, os quais passam a itabiritos silicosos, alterados em vários graus de intensidade, que por sua vez são capeados por novas ocorrências de itabiritos goethíticos de cor ocre. Os dados obtidos indicam, em primeiro lugar que os litotipos da Formação Ferrífera Cauê são geoquimicamente similares aos seus correlativos de várias bacias paleoproterozóicas do mundo. No que tange à distribuição dos elementos maiores, menores e traço ao longo dos perfis dos furos analisados, observam-se variações que refletem, em primeira linha, a ação do intemperismo. A alteração supergênica mobilizou elementos maiores e menores até a profundidade de 140m e os elementos traços (principalmente os ETRL) até a profundidade de 90m. Nas seções dos furos, além da cobertura de canga, os litotipos discriminados foram: itabiritos goethíticos friável e compacto, itabiritos silicosos compacto, semi-compacto e friável e itabirito manganesífero. O espectro de ETR dos diferentes tipos de itabiritos estudados, normalizados pelo PAAS (McLennan 1989) possuem características comuns como: i) enriquecimento dos ETRP em relação aos ETRL; ii) anomalias positivas de Eu e Y; iii) anomalias positivas ou negativas de Ce; iv) razões (Sm/Yb)S<1 e (Eu/Sm)S>1. Os itabiritos silicosos compacto e semi-compacto foram usados para se determinar a assinatura geoquímica do itabirito silicoso original da sucessão da Fazenda Gandarela. Quando comparados com o itabirito silicoso da região de Serra Azul, demonstram um enriquecimento em Al, Ti, Mg, FeIII, Sc, Ni, Cu, Ga, Rb, Sr, Zr, Nb, Cs, Ba, Hf, Bi, Th, U e ETRL o que pode indicar uma maior proximidade da área fonte. Os itabiritos goethíticos friável e semicompacto foram utilizados para se investigar os seus atributos geoquímicos originais. Quando comparados com itabiritos magnetítico e anfibolítico da Serra Azul, mostraram grande similaridade com os primeiros. Através da análise dos dados geoquímicos obtidos neste estudo e em trabalhos anteriores pode-se sugerir que os protólitos dos itabiritos da Formação Cauê se formaram com a interação de diversas fontes: i) clástica; ii) hidrotermal; iii) vulcânica. Características químicas de fontes clásticas observadas são: i) alta concentração dos elementos Sc, Sr, Zr, Hf e Th; ii) correlação positiva entre os elementos-traço U, Ni e Cu com Al2O3. As características indicativas de presença de fonte hidrotermal são a fonte do ferro e a presença de anomalias positivas de Eu. E, finalmente, indicativos da presença de uma fonte vulcânica são: i) presença de stilpnomelana documentada em itabiritos magnetíticos da região de Serra Azul ; ii) presença de celadonita em itabirito silicoso da região do Gandarela descrita e estudada em detalhe neste trabalho. Dada as baixas intensidades de deformação observadas, tantos nos dois principais furos analisados, quanto na seção levantada em campo, pode afirmar que a sucessão litológica descrita deve refletir o empilhamento estratigráfico original e constituir o registro de um ciclo trangressivo/regressivo, que teve lugar na bacia Minas após a acumulação da Formação Batatal. __________________________________________________________________________________________ / ABSTRACT: The Cauê Formation, made up essentially of itabirites (metamorphosed banded iron formations), hosts the high grade iron ores of the Quadrilátero Ferrífero (QF) mining district. Deposited around 2,42 Ga, the Cauê Banded Iron Formation correlates to similar units of various Paleoproterozoic basins, which are today interpreted a record of the great atmosphere oxygenation event. In order to characterize the geochemical signatures of the different types of Cauê Itabirites and explore their stratigraphic significance, we performed the present study, which is based in chemical analysis (major, minor and trace elements, including rare earth elements) of samples from bore holes drilled by the Vale mining company in the Gandarela Farm area, northeastern QF. For comparison, itabirite samples from Serra Azul, located in the northwestern edge of the QF, were also analyzed. The Serra Azul Itabirites seem to correspond to the least metamorphosed and deformed lithotypes of the Cauê Formation, and as such in a condition very close to the Cauê protoliths. The 303,6m and 487m-thick sections of the Cauê Formation in the investigated drill cores start with weathered goethitic itabirites (ocher beds) that grade upward into siliceous itabirites, which are in turn caped by goethite-rich itabirites. The obtained data indicate in the first place that the Cauê Banded Iron Formations are geochemically similar to their correlatives in various Paleoproterozoic basins of the world. The observed variations in the distribution of the major, minor and trace elements along the drill cores reflect mainly the action of the weathering front upon the Cauê succession. The supergene alteration leads to the mobilization of major and minor elements up to depth of 140m. Trace elements (especially the LREE), on the other hand, were affected in the first 90m of the drill cores. The REE spectra (normalized with PAAS) for the different Itabirites exhibits a series of common attributes, such as: i) enrichment in HREE in relation to the LREE; ii) positive anomalies of Eu and Y; iii) positive or negative anomalies of Ce; iv) ratios (Sm/Yb)S<1 and (Eu/Sm)S>1. Besides the laterite crust (canga), the following lithotypes were discriminated in the drill cores: soft and compact goethitic itabirites, compact, semi-compact and soft siliceous itabirites and mangenese-rich itabirites. Compact and semi-compact siliceous itabirites have been used to determine the geochemical signatures of the siliceous itabirites of Gandarela farm area. When compared with their equivalents form Serra Azul, the Gandarela itabirites show a clear enrichment in Al, Ti, Mg, FeIII, Sc, Ni, Cu, Ga, Rb, Sr, Zr, Nb, Cs, Ba, Hf, Bi, Th, U and LREE, possibly indicating deposition in a proximal domain in respect to source of the BIF components. Soft and compact goethitic types were used to define their pre-weathering geochemical attributes. When compared with the amphibolitc and magnetitic itabirites from Serra Azul, they show great similarity with the magnetite-rich lithotypes. Combined with literature data, the obtained results suggest that the protoliths of Cauê Formation derive from an interaction of clastical, hydrothermal and volcanic sources. Indications for clastical sources are: i) high concentration of the elements Sc, Sr, Zr, Hf and Th; ii) a positive correlation between the trace elements U, Ni and Cu with Al2O3. The contribution from hydrothermal sources is the given by the iron and the positive Eu anomalies. Evidence for volcanic source is given by the occurrence of stilpnomelana and celadonite in itabirites of the Cauê Formation. Along the investigated drill cores and exposures, the Cauê Formation does not show evidence for large strains. The studied section might thus reflect the original stratigraphic succession, probably recording a trangression/regression cyle, which took place in the Minas basin after the deposition of the Batatal Formation. __________________________________________________________________________________________

Programa de Pós-Graduação em Evolução Crustal e Recursos Naturais. Departamento de Geologia. Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by giuliana silveira (giulianagphoto@gmail.com) on 2016-04-13T17:32:32Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_EstudoGeoquímicoMineral.pdf: 4507119 bytes, checksum: b6373eeda5fa38f0ebfe80119de93461 (MD5) / Approved for entry into archive by Gracilene Carvalho (gracilene@sisbin.ufop.br) on 2016-04-15T13:31:57Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_EstudoGeoquímicoMineral.pdf: 4507119 bytes, checksum: b6373eeda5fa38f0ebfe80119de93461 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-15T13:31:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_EstudoGeoquímicoMineral.pdf: 4507119 bytes, checksum: b6373eeda5fa38f0ebfe80119de93461 (MD5) Previous issue date: 2016 / A composição química, principalmente de elementos-traços, das formações ferríferas bandadas (FFB) e de suas fases minerais é uma ferramenta importante para entendermos a gênese e os processos evolutivos pelos quais essas rochas passaram. As FFB constituem a principal fonte de minério de ferro do mundo e podem auxiliar na compreensão da evolução atmosférica, da composição química dos oceanos e da história evolutiva do planeta Terra. Porém, a baixa fração em massa de elementos-traços nas fases minerais dessas formações, requer um método analítico que apresente baixo limite de detecção. Com isso, foi necessário o desenvolvimento de uma metodologia através de curvas de calibração para a determinação dos elementos-traços Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb e Lu em diferentes fases minerais, via LA-ICP-MS. A metodologia desenvolvida neste trabalho apresentou-se aplicável ao estudo proposto, apresentando linearidade, precisão e acurácia. Foram selecionadas para estudo 11 amostras de itabirito silicoso compacto e itabirito silicoso semicompacto do Sinclinal Gandarela, região centro-nordeste do Quadrilátero Ferrífero (MG). Essas rochas apresentaram uma associação mineral composta por hematita lamelar, magnetita, goethita, quartzo, martita (produto de transformação da oxidação da magnetita em hematita) e outros minerais ganga, como celadonita, barita, monazita e xenotima. Foi determinada a química mineral de Y-ETR em grãos de magnetita, martita, hematita lamelar, goethita e celadonita. A magnetita apresentou valores de concentração desses elementos inferiores aos limites de detecção do método. De forma geral, a hematita lamelare e goethita apresentaram assinaturas geoquímicas semelhantes: i) enriquecimento dos ETRP em relação aos ETRL; ii) anomalia positiva em Eu, que indica uma contribuição hidrotermal na formação desses minerais; iii) anomalia negativa em Ce, que indica um ambiente de formação oxidante; iv) anomalia positiva em Y, que indica condições de mares modernos e refletem uma rápida precipitação dos óxidos de ferro favorecida pela migração de águas marinhas redutoras e levemente ácida até ambientes rasos de águas mais alcalinas e oxidantes; v) anomalia negativa em Nd; vi) ausência de contaminação clástica. Martita e celadonita apresentaram um padrão geoquímico distinto dos demais minerais, exceto pela presença de um enriquecimento dos ETRP em relação aos ETRL das martitas. Um enriquecimento do conteúdo de Y-ETR e da razão Y/Ho também foi notado entre os óxidos/hidróxidos de ferro, relativo ao aumento do grau de oxidação deles, que pode evidenciar uma mudança na composição do fluido e/ou um aumento na razão rocha/fluido, favorecida pela fixação de elementos terras raras (principalmente de ETRP) e uma mobilização dos elementos Y e Ho durante o processo de mineralização, respectivamente. A maioria dos grãos de hematita lamelar e goethita apresentaram uma assinatura geoquímica similar ao itabirito hospedeiro, indicando que há uma contribuição desses minerais para o padrão geoquímico dessas rochas. _________________________________________________________________________________________________ / ABSTRACT : The chemical composition, mainly in trace elements, of the banded iron formation (BIF) and its mineral phases is an important tool to understand the genesis and the evolutionary processes by which these rocks passed. The BIF are the main source of the world's iron ore and can help in understanding of the Earth‟s atmospheric evolution, the chemical composition of the oceans and the Earth‟s evolutionary history. However, the low mass fraction of traces elements in mineral phases of the rocks requires an low detection limite analytical method. Thus, the development of a methodology using calibration curves were required for the determination of traces elements Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu in diferents mineral phases, by LA-ICP-MS. The methodology developed in this work is applicable to the proposed study, with linearity, precision and accuracy. It was selected to study 11 samples of compact and semi-compact siliceous itabirites from Gandarela Synclinal, center-north region of the Quaadrilátero Ferrífero (MG). This rocks showed a mineral association composed of lamellar hematite, magnetite, goethite, quartz, martite (transformation product of oxidation of magnetite to hematite) and other minerals gangue, as celadonite, barite, monazite and xenotime. It was determined the mineral chemistry of Y-REE in magnetite, martite, lamellar hematite, goethite and celadonita grains. The magnetite showed values of concentrations of these elements below the detection limits. The lamellar hematite and goethite showed a similar geochemical signature: i) enrichment of HREE relative to LREE; ii) positive Eu anomaly, suggesting a hydrothermal contribution to the formation of these minerals; iii) negative Ce anomaly, which indicates that the environment was oxidizing when the iron formations deposited; iv) positive Y anormality, which indicates conditions of modern sea and reflect rapid precipitation of iron oxides favored reducing the migration of seawater and mildly acidic to alkaline environments more shallow and oxidizing water; v) negative Nd anomaly; vi) lack of clastic contamination. Martite and celadonite presented a distinct geochemical pattern of other minerals, except for the presence of an enrichment of HREE relative to LREE and negative Ce anomaly in some grains. An enrichment of the contents of the Y-REE and the ratio Y/Ho were also noted between the iron oxides and hydroxides, relative to the increase in the degree of their oxidation, which may reveal a change in fluid composition and/or an increase in the ratio rock/fluid favored for fixing rare earth elements (principally HREE) and mobilization of elements Y and Ho during the mineralization, respectively. Most lamellar hematite and goethite grains presented a geochemical signature similar to the host itabirite, indicating a contribution of these minerals to the geochemical pattern of these rocks.