A presente tese teve por objetivo o estudo da geologia, mineralogia e gênese das esmectitas dos sedimentos paleogênicos do Rift Continental do Sudeste do Brasil (RCSB), representados pelo Grupo Taubaté (bacias de Resende, Volta Redonda, Taubaté e São Paulo), e formações Itaboraí (na bacia homônima), Sete Barras (no graben homônimo) e Guabirotuba (Bacia de Curitiba), com vistas à caracterização e o detalhamento do conhecimento destes argilominerais, bem como reconhecer as possíveis áreas fontes dos sedimentos argilosos no quadro paleogeográfico e paleoclimático da região durante o Paleógeno. Para tanto, foram realizados trabalhos geológicos de campo, para o reconhecimento e amostragem dos depósitos sedimentares, bem como análises laboratoriais para caracterização mineralógica e geoquímica das esmectitas (estudos petrográficos, difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura com análise química pontual qualitativa e semi-quantitativa, análise geoquímica de rocha total e frações finas via ICP/AES e ICP/MS). Adicionalmente, foram também estudadas as rochas carbonáticas que ocorrem associadas aos depósitos paleogênicos do RCSB, de modo a complementar o quadro geológico da região onde estavam se desenvolvendo estas esmectitas. Os calcários fitados paleocênicos da Formação Itaboraí apresentaram feições texturais e valores negativos de isótopos estáveis (C, O) que corroboram sua classificação como depósitos de travertino, originados a partir de fontes ou ressurgências de águas quentes (dezenas de graus celsius). No sistema de lieques aluviais das formações Resende, Sete Barras, Guabirotuba e dos pacotes superiores da Formação Itaboraí, a matriz dos sedimentos lamíticos é constituída essencialmente por esmectitas (beidellitas) de origem detrítica. Mica e caulinita ocorrem em proporções variáveis e quartzo e feldspato são os principais clastos encontrados nestes lamitos. As esmectitas ocorrem como placas de granulação grossa (> 5\'mü\'m) e bordas onduladas, compondo uma matriz maciça; o perfil afilado da reflexão basal 001 destas esmectitas, com FWHM<1,3°, sugere alta cristalinidade. Os sedimentos lacustres da Formação Tremembé são compostos por beidellitas detríticas de granulação fina a média (<5\'mü\'m) e menor grau de cristalinidade, o qual se expressa pelo alargamento ou abaulamento da reflexão basal 001 (FWHM<1,3°) deste argilomineral nos difratogramas de raios X. Esta degradação na cristalinidade da esmectita é devido à interação deste mineral com as condições geoquímicas das águas lacustres. A origem destas esmectitas é atribuída a processos de neoformação atuantes durante a geração de paleossolos a partir da alteração das rochas pré-cambrianas do embassamento do RCSB, no Eoceno Inferior a Médio, quando as condições climáticas tendiam à aridez e o relevo havia sido aplainado pela Superfície Sul-Americana, no final do Cretáceo Superior a Paleógeno. Nesse contexto paleogeográfico e paleoclimático, o intemperismo químico atuou no sentido de homogeneizar mineralógica e geoquiímicamente os produtos de alteração, em escala regional. Através dos estudos mineralógicos foram observados produtos e feições eodiagenéticas, como a formação de piritas, a compactação dos sedimentos e a formação de esmectitas autigêncas. O intemperismo químico atuou sobre os depósitos paleogênicos do RCSB desde sua deposição, tendo permitido a formação de halloysitas, calcretes pedogenéticos, crosta dura hematítica e gerações distintas de caulinitas. A influência de soluções hidrotermais sobre os depósitos da Formação Resende é revelada por glóbulos e lepisferas de sílica e cristais euhedrais de barita precipitados em arenitos desta unidade nas bacias de Taubaté e São Paulo. As relações texturais encontradas indicam que a sílica formou-se previamente à barita. A caracterização geológica, mineralógica e genética das esmectitas dos depósitos paleogênicos do RCSB permite apontar a origem detrítica e o alto grau de cristalinidade das esmectitas dos sedimentos lamíticos como fatores limitantes para o seu emprego na indústria. Na Formação Tremembé, estas esmectitas detríticas sofreram alterações que induziram a formação de estruturas desordenas, com maiores possibilidades de uso tecnológico. Para avaliação preliminar das potencialidades de uso destes argilominerais aponta-se a medição da largura a meia altura da reflexão 001 da esmectita, em difratograma de amostra total, como um parâmetro para o controle das características mineralógicas deste mineral quando destinado ao uso industrial. / The geology, mineralogy and genesis of the smectites of the Paleogene sediments of the Continental Rift of Southeastern Brazil (CRSB), represented by the Taubaté Group (Resende, Volta Redonda, Taubaté and São Paulo basins), and the Itaboraí Formation (Itaboraí basin), Sete Barras Formation (Sete Barras Graben) and Guabirotuba Formation (Curitiba basin), are the subject of this study. Emphasis was placed on the characterization of these clay minerals and the recognition of possible source areas of the mudstones within the context of Paleogene paleogeography and paleoclimate for this area. Field reconnaissance and sampling of the sedimentary deposits was followed by mineralogical and geochemical laboratory analyses, including petrographic studies, X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), qualitative and semi-quantitative punctual chemical analyses (EDS), and inductively coupled plasma - atomic emission spectrometry (ICP/AES) and - mass spectrometry (ICP/MS) of both total sample and fine fractions. Carbonate rocks associated with the Paleogene deposits of CRSB were also studied in order to complement the understanding of the regional geological context of the smectites. Paleocene carbonate rocks of the Itaboraí Formation present textural features as well as negative isotopic values of \'C POT.13\' and \'O POT.18\' that corroborate its classification as travertine derived from percolating hot waters. In the alluvial fan systems of the Resende, Sete Barras and Guabirotuba formations and the upper parts of the Itaboraí Formation, the matrix of the mudstones is massive and made up essentially of detrital smectites (beidellites). Mica and kaolinite occur in variable proportions and quartz and feldspar are the main clastic grains in these rocks. This smectite is platy and relatively coarse-grained (palte > 5 microns in diameter), with slightly undulated boundaries. The sharp curve of the basal 001 reflection of these smectites, with full width at half maximum (FWHM) <1.3°, suggests their high degree of crystallinity. The lacustrine sediments of the Tremembé Formation are composed of fine- to medium-grained (<5 microns) detrital beidellites of lower degree of crystallinity (basal 001 reflection, FWHM >1.3°), the result of interaction with lacustrine waters. The origin of these smectites is attributed to neoformation processes during the generation of paleosols, thet began with the alteration of the Precambrian basement rocks of CRSB in the Early to Middle Eocene. Climatic conditions at this time tended to the aridity and relief was low due to the development of the South American Planation Surface, at the end of the Late Cretaceous and beginning of the Paleogene. In this paleogeographic and paleoclimatic context, chemical weathering tended to homogenize mineralogically and geochemically the alteration products on a regional scate. Eodiagenetic products and features observed in the argillaceous rocks include neoformed pyrite, compaction of the sediments and crystallization of authigenic smectites. Chemical weathering acting upon the Paleogene deposits of the CRSB since their deposition led to the formation of halloysite, pedogenetic calcretes, hematitic duricrust derived from ferruginous dolomite and different generations of kaolinite. The influence of hydrothermal solutions on the deposits of the Resende Formation is revealed by globules and lepispheres of silica and euhedral crystals of barite which precipitated in the sandstones of this unit in the Taubaté and São Paulo basins. Observed textural relationships indicate that the silica formed prior to the barite. The geological, mineralogical and genetic characterization of the smectites of the Paleogene deposits of the CRSB points to the detrital origin and high degree of crystallinity of these clay minerals in the mudstones as the main factors impeding their use in industry. Alteration of the detrital smectites of the Tremembé Formation resulted in disordered structures, with greater technological possibilities. It is here suggested that the potential industrial utility of these clay minerals may by tentatively evaluated by the measurement of the full width at half maximum (FWHM) of the 001 reflection of the smectite in X-ray diffractograms of total sample.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:teses.usp.br:tde-13112015-164510 |
| Date | 29 April 1999 |
| Creators | Lucy Gomes Sant\'Anna |
| Contributors | Jose Vicente Valarelli, Daniel Atencio, Hung Kiang Chang, Celso Henrique Fernandez Granato, Werner Hermann Walter Truckenbrodt |
| Publisher | Universidade de São Paulo, Mineralogia e Petrologia, USP, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP, instname:Universidade de São Paulo, instacron:USP |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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