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Previous issue date: 2006-01-20 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / FINEP - Financiadora de Estudos e Projetos / A costa nordeste do estado do Pará é formada por vales que foram parcialmente submersos
durante o Holoceno onde, por exemplo, se desenvolveram os manguezais do estuário do rio
Marapanim. Em posição limítrofe aos manguezais, situam-se os latossolos derivados da
Formação Barreiras (Terciário), principal área-fonte dos sedimentos costeiros, incluindo os
manguezais.
A despeito da importância ecológica, social e econômica dos manguezais, pouco se
conhece sobre as características geológicas ou sobre os processos e a extensão das
transformações geoquímicas e mineralógicas que ocorrem nesses ecossistemas na costa norte do
Brasil, principal objetivo desta pesquisa.
Para alcançar os objetivos propostos foram realizados levantamentos topográficos e a breve
descrição da vegetação dos manguezais. Foram coletadas amostras de sedimentos no final do
período das chuvas e da estiagem e submetidas a medidas in situ de salinidade intersticial, Eh e
pH. Nessas mesmas amostras foram feitas análises granulométricas, determinação das
concentrações de SiO2, Al2O3, Fe2O3, TiO2, P2O5, Na2O, K2O, CaO, MgO, Perda ao Fogo e
elementos-traço por ICPM-MS e a identificação de minerais pelas técnicas de difratometria de
raios-X e microscopia eletrônica de varredura.
Foram coletadas amostras de água superficial e intersticial em marés de sizígia e
quadratura, em períodos de maior (março, junho e julho) e menor (setembro, novembro e
dezembro) precipitação pluvial. As amostras de água foram submetidas a análises químicas para
determinação de alcalinidade total, H4SiO4, SO4
2-, ΣH2S, NH4
+, Cl-, PO4
3-, Na+, Mg2+, Ca2+, K+ e
ferro total dissolvido, incluindo medições de salinidade, Eh e pH.
Os manguezais são tipicamente de intermarés representados principalmente por bosques
mistos de Rhyzophora mangle e a Avicennia germinans. Eles se desenvolvem sob condições de
macro marés semidiurnas, totalmente encobertos nas marés de sizígia e expostos por vários dias
nas marés de quadratura, sob clima tropical chuvoso, quente e úmido com marcante sazonalidade
climática.
Os sedimentos dos manguezais são predominantemente síltico-argilosos, ricos em matéria
orgânica (C entre 1 a 4 %). Foram depositados originalmente sobre barras arenosas, cuja suave
morfologia e aspectos sedimentológicos (principalmente a granulometria), aparentemente
condicionam a colonização da vegetação, a evolução da rede de drenagem e o desenvolvimento
dos sedimentos, tornando-os mais consistentes.
O intemperismo químico tropical atua sobre as rochas da área-fonte, produzindo
principalmente quartzo, caulinita de baixa cristalinidade e óxidos de ferro além de substâncias
químicas dissolvidas como sílica, alumínio e metais pesados, incorporados aos sedimentos dos
manguezais com as diatomáceas e íons Na+, K+, Ca2+ e Mg2+, de contribuição marinha.
Nos manguezais, o material original é retrabalhado por intensa atividade biológica e
processos geoquímicos, que se desenvolvem na presença de diferentes teores de matéria orgânica
e da superfície reativa da sílica biogênica (diatomáceas), originando minerais em equilíbrio total
ou parcial com as novas condições. Os minerais autigênicos são: pirita, esmectita, feldspatos
potássicos, halita, gipso, jarosita, além de quartzo e oxi-hidróxidos de ferro remobilizados.
Nos sedimentos dos manguezais são encontrados elevados teores de íons sulfetos
dissolvidos (6 a 40 mmol/L) e ocorre o consumo do íon sulfato em profundidade. A formação dos
sulfetos dissolvidos resulta da mineralização da matéria orgânica através da ação bacteriológica,
por processos de redução do íon sulfato, cujo produto final é a formação da pirita.
O ferro total dissolvido tem seus teores reduzidos próximo de zero em profundidade,
devido à reação com parte dos íons sulfetos dissolvidos para formar sulfetos sólidos (pirita). As
reações acontecem em meio extremamente redutor (–200<Eh<–400 mV), fracamente ácido a
alcalino (6,5<pH< 8), acompanhadas de teores elevados da alcalinidade (máximo de 25 meq/L),
do íon amônio (próximo de 1200 μmol/L) e ortofosfatos (máximo de 170 μmol/L).
A esmectita, de baixa cristalinidade, é formada a partir da degradação da caulinita em
contato com abundantes diatomáceas e o magnésio de origem marinha; os feldspatos potássicos
são formados com a contribuição do potássio do mar. A remobilização da sílica foi constatada em
profundidade a partir da dissolução superficial de cristais de quartzo e a sua recristalização como
cristais euédricos e isolados, por vezes formando agrupamentos de cristais sobre a superfície de
quartzo pré-existente.
Como produto da forte dessecação (incluindo a ação biológica) ou pela exposição
prolongada dos sedimentos durante marés de quadratura, forma-se a halita e o gipso pela
saturação da água intersticial na superfície dos sedimentos; a jarosita forma-se pela oxidação da
pirita. Os movimentos da água intersticial, induzidos pela sazonalidade do clima, proporcionam a
remobilização e a precipitação do ferro na superfície dos sedimentos como películas envolvendo
os grãos de quartzo.
Os resultados obtidos demonstram que os manguezais do estuário do rio Marapanim são
formados a partir do intemperismo tropical dos sedimentos terciários da Formação Barreiras e
solos derivados. O material clástico (principalmente quartzo, caulinita e óxidos de ferro),
transportado e depositado sobre barras de areia formadas ao longo do estuário, se junta às
contribuições marinhas (íons alcalinos e alcalino terrosos), com teores variados de matéria
orgânica e abundantes diatomáceas. Esse material é retrabalhado por processos de degradação e
formação mineralógica, resultando em fases mineralógicas sulfetadas (pirita) e
aluminossilicatadas (esmectita e feldspatos-K), além de quartzo e oxi-hidróxidos de ferro
precipitado.
A morfologia dos manguezais condiciona a freqüência de imersão pelas marés e os
processos de deposição sedimentológica, intimamente associados à colonização e
desenvolvimento da vegetação. Os sedimentos também evoluem com os manguezais,
comprovado pela hierarquia da rede de drenagem e propriedades físicas. A curta, porém
marcante, sazonalidade da região aliada à topografia e ao ritmo das marés, favorecem os
movimentos capilares da água intersticial e o desenvolvimento de fortes gradientes de salinidade,
Eh e pH, associados a fases evaporíticas (gipso e halita), à oxidação de sulfetos (presença da
jarosita) e à precipitação de oxi-hidróxidos de ferro, semelhante aos resultados obtidos em outras
regiões do mundo, sob clima seco. / The northeast coast of Pará state was geologically built on fluvial valleys partially
submersed during the Holocene, where the mangroves of Marapanim estuary were developed.
Adjacent to the mangroves, iron sediments and Latosol of Barreiras Formation (Tertiary) are the
main source of silt, clays and sands.
Despite the ecological, social and economic mangrove significance, there is a lack of
geologic information focusing the processes and the magnitude of mineralogical and geochemical
transformations occurring in these ecosystems on the Brazilian north coast, which is the main
goal of this research.
To reach the purposed objectives topographic studies were run, as soon as a short
description about the mangroves. Sediments were sampled in the end of both rainy and dry
seasons and submitted to in situ interstitial salinity, Eh and pH measurements. To these samples
were also run chemical analysis to determine SiO2, Al2O3, Fe2O3, TiO2, P2O5, Na2O, K2O, CaO,
MgO, L.I. (lost on ignition) and granulometric analysis. Trace elements were determined by
using ICPM-MS; minerals were determined by using X-ray diffraction and SEM techniques.
Surface and interstitial water were sampled during neap and spring tides, in periods with
both higher (March, June and July) and lower (September, November and December) pluvial
precipitation. These samples were submitted to chemical analysis to determine H4SiO4, SO4
2-, ΣH2S, NH4
+, Cl-, PO4
3-, Na+, Mg2+, Ca2+, K+, total alkalinity and dissolved iron. Salinity, Eh and
pH were also measured.
The mangroves are typically from intertidal zones and are represented by a mixture of
Rhyzophora mangle and Avicennia germinans developed under semidiurnal macro tides, totally
submersed during the ebb-tides and weekly exposed during the spring-tides, under a rainy
tropical weather, hot and humid with remarkable climatic seasonality.
The mangrove sediments are predominantly silt-clayed, rich in organic matter (C: 1 to 4%
grade). Those sediments were originally deposited over sand bars, which smooth morphology and
sedimentological aspects promote vegetal colonization, drainage network evolution and
sediments development, increasing its consistency.
The tropical chemical weathering acts over the source areas producing quartz, low crystal
kaolinite grains, iron oxides and other dissolved chemical substances like silica, aluminum and
heavy metals which are incorporated to the mangrove sediments, with diatoms and Na+, K+, Ca2+ e Mg2+ ions from marine contributions.
At the mangrove, the original material is reworked throughout intensive biological activity
and geochemical processes developed in the presence of different organic matter grades and the
reactive surface of biogenic silica (diatoms), originating minerals in total or partial equilibrium
within the new conditions. The autigenic minerals are pyrite, smectite, K-feldspars, halite,
gypsum, jarosite beyond quartz and remobilized iron oxy-hydroxides.
Mangrove sediments present high grades of dissolved sulfide ions (6 to 40 mmol/L) while
in depth, sulfate ions are consumed. Dissolved sulfide is formed from organic matter
mineralization under bacteriological sulfate-reduction, which final product is the pyrite.
In depth, total dissolved iron grades are reduced close to zero due to the reaction with part
of the dissolved sulfide to form solid sulfide (pyrite). This reaction occurs in an extremely
reductor chemical environment (-200<Eh<-400 mV), weakly acid to alkaline (6.5<pH< 8),
followed by high grades of alkalinity (25 meq/L, max.), ammonia (close to 1200 μmol/L) and
orthophosphate (170 μmol/L max) ions.
The low crystalline smectite is formed due to the kaolinite degradation in contact with
abundant diatoms and marine magnesium, while the K-feldspar can be formed beyond the
potassium from the sea. Silica remobilization was evidenced in depth by the superficial
dissolution of crystals of quartz and their re-crystallization as isolated and euhedric crystals,
forming sometimes crystal agglomerates over the pre-existing grains of quartz.
Due to a strong dessecation (including the biological action) or throughout the extensive
sediment exposure during the spring tides, the halite is formed by the interstitial water saturation
on the sediment surface while gypsum and jarosite are formed by the pyrite oxidation. The
interstitial water movement, induced by the weather seasonality, allows the iron remobilization
and precipitation on the sediments surface, like a coating that involves the grains of quartz.
The obtained results show that mangroves from the Marapanim river estuary are formed
from the tropical weathering in Tertiary sediments from the Barreiras Formation and derived
soils. Clastic material (mainly quartz, kaolinite and iron oxides) transported and deposited over
sand bars along the estuary are joined by marine contributions (alkaline ions), organic matter and
diatoms. This mixed material is reworked by degradation and mineralogical formation processes, resulting in sulfides (pyrite) and aluminum-silicates (smectite and K-feldspars), beyond quartz
and precipitated iron oxy-hydroxides.
The mangrove morphology allows a frequent flood due to tidal and sedimentological
deposition processes, associated to the colonization and development of vegetation. Physical
properties and characteristics inherent to the drainage network prove that sediments evolutes with
the mangroves. The short regional seasonality, allied to topography and tidal rhythm interfere
positively to form high gradients of interstitial salinity, Eh and pH, associated to evaporatic
phases (gypsum and halite), sulfide oxidation (jarosite) and iron oxy-hydroxides precipitation,
similarly to preliminary results obtained to areas with dry weather around the world.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufpa.br:2011/8282 |
| Date | 20 January 2006 |
| Creators | SILVA, José Francisco Berrêdo Reis da |
| Contributors | COSTA, Marcondes Lima da |
| Publisher | Universidade Federal do Pará, Programa de Pós-Graduação em Geologia e Geoquímica, UFPA, Brasil, Instituto de Geociências |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFPA, instname:Universidade Federal do Pará, instacron:UFPA |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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