minerais pesados na plataforma continental interna

MINERAIS PESADOS NA PLATAFORMA CONTINENTAL INTERNA ADJACENTE AO
LITORAL CENTRO-NORTE DE SANTA CATARINA
Denis Roberto de Souza1; José Gustavo Natorf de Abreu2
1
Mestrando em Geografia, UFSC ([email protected]); 2CTTMar, UNIVALI
Abstract. This work summarizes recent studies on the occurrence of heavy minerals in the
superficial sediments of the continental shelf adjacent to the north coast of the Santa Catarina State
(Brazil). The objective of the work was to identify the types of minerals, also considering their
abundance and distribution. The main identified mineralogic species were: ilmenite, epidoto,
tourmaline, augite, magnetite, diopside, zircon, hornblende, cyanite, estaurolite, hiperstene, garnet
and rutile, among other minerals. In spite of the predominance of ilmenite, translucid minerals are
more abundant than the opaque ones. The higher concentrations of heavy minerals were observed in
the vicinities of fluvial mouths, especially at grain size class of 3 to 4 phi. According to these results,
a tendency of distribution of unstable minerals and low ZTR index (zircon+tourmaline+rutile)
associated to the form and density of grains was also observed. Furthermore, it was also detected
that the influence of local currents in the spatial distribution of these minerals controls the dispersion
patterns leading to concentration. On the other hand, the most stable minerals (high ZTR index) are
associated to the sandy areas, reworked by coastal dynamics. Through the principal components
analysis (PCA) it was possible to identify two mineralogical associations with different sources and
forms from dispersion: Group 1 (augite, diopside and hornblende) and Group 2 (zircon, rutile and
tourmaline). Thus, this study can contribute for the production of important bibliographical
references for the South Brazilian Continental Shelf.
Palavras-chave: Mineral Pesado, Sedimentologia, Plataforma Continental
1. Introdução
Os
minerais
pesados
são
reconhecidamente importantes indicadores
de processos sedimentares, uma vez que a
sua presença em determinados depósitos,
seja continentais, costeiros ou marinhos,
sugere a intensidade e a duração do
transporte sedimentar. Por isso a dispersão
do material detrítico proveniente do
intemperismo e erosão das rochas pode ser
avaliada analisando-se a presença de
assembléias de minerais pesados. A sua
concentração e volume, por outro lado, são
parâmetros importantes que se destacam
quando o objetivo da pesquisa está focado na
prospecção mineral.
Importantes referências podem ser citadas
nas quais os minerais pesados são utilizados
como ferramentas na identificação da
proveniência e direção preferencial de
transporte, na reconstituição de ambientes
antigos (Krumbein and Pettijohn 1938,
Krumbein and Sloss 1956, Feo-Codecido 1956,
Pettijohn 1957, Tomazelli 1978, Mezzadri and
Saccani 1989, Calliari et al. 1990) e na análise
de bacias sedimentares voltadas à exploração
petrolífera (Addad 2001). Na Estratigrafia a
distribuição dos minerais pesados pode
descrever a evolução dos ambientes costeiros e
marinhos já que a presença concentrada em
estratos indica intensidade dos processos
ambientais pretéritos (Palma 1979). Por estas
razões são freqüentes os estudos a respeito
deste constituinte sedimentar havendo
citações para várias regiões do Brasil. Na
plataforma do Rio Grande do Sul e Uruguai,
Corrêa et al. (2002) e Ayup-Zouain et al.
(2002) caracterizaram recentemente, a
ocorrência e distribuição de minerais
pesados e suas respectivas áreas fonte, o que
desenvolveu ainda mais o estado da arte a
respeito da mineralogia da plataforma
continental sul-brasileira. Comparativamente
aos outros Estados da Região Sul, a
plataforma continental catarinense tem ainda
poucos resultados no que diz respeito à
mineralogia do sedimento. Por esta razão foi
desenvolvido um estudo na plataforma
continental adjacente ao litoral Norte do
Estado de Santa Catarina tendo como
objetivo identificar as principais espécies de
minerais pesados e mapear a sua
distribuição. Desta maneira, os resultados
obtidos
contribuem
com
o
atual
conhecimento a respeito dos processos
sedimentares e a conseqüente distribuição de
fácies, bem como para a avaliação do
potencial mineral de interesse econômico da
Plataforma Continental Interna de Santa
Catarina e da Margem Continental
Brasileira.
2. Metodologia
A área de estudo corresponde ao trecho
da Plataforma Continental Interna adjacente
ao litoral Norte do Estado de Santa Catarina,
compreendendo a região localizada entre a
foz do rio Itapocu (26° 30' 00") e do rio
Tijucas (27° 20' 00"), e a isóbata de 50
metros a leste (Fig. 1).
O método de análise constou,
inicialmente, em separar a fração leve e
pesada do sedimento através de líquido
denso (Bromofórmio – d=2,86) nos
intervalos de classe granulométrica de 1-2, 2-3
e 3-4 phi, em 38 amostras coletadas entre 10 e
50m de profundidade. Após a concentração da
fração pesada, foi obtido o peso e os
percentuais calculados em cada fração de
tamanho. Por fim, se procedeu a contagem de
300 grãos (Galehouse 1971) e a identificação
das espécies minerais para a classe 3-4 phi,
intervalo de maior concentração de pesados.
Estatisticamente os dados foram tratados
através de Análise de Componentes Principais
(ACP) nos minerais translúcido da classe 3-4
phi para identificar as assembléias de minerais
pesados e avaliar os padrões de transporte dos
sedimentos em relação as suas diferentes fontes
(Cascalho 2000).
3. Resultados
Destacam-se dois locais de maior
ocorrência de minerais pesados ambos situados
próximo à costa. Um deles localiza-se ao largo
do rio Itapocu e o outro situa-se ao Norte da
desembocadura do rio Itajaí-Açu (Fig. 2). Neste
local a concentração é de 1,57% do sedimento,
considerando as três classes que mais
concentraram a fração pesada, ou seja, o
intervalo de 1-4 phi. Analisando apenas a
fração 3-4 phi, nestas mesmas áreas, a
concentração
aumenta
consideravelmente
chegando a cerca de 6% de pesados no
sedimento (Fig. 3).
As principais espécies mineralógicas
encontradas foram: ilmenita (31,79%), epidoto
(16,96%), turmalina (10,12%), augita (8,76%),
magnetita (3,36%), diopsídio (2,66%), zircão
(1,91%), hornblenda (1,61%), cianita (1,53%),
estaurolita (0,97%), hiperstênio (0,84%),
granada (0,52%), rutilo (0,47%), entre outros
minerais (18,50%). Apesar da maior ocorrência
ser de ilmenita, os minerais translúcidos
(54,11%) são mais abundantes que os opacos
(43,20%).
O índice ZTR, relacionado a maturidade
dos minerais (Pettijohn 1957), mostrou que
os mais instáveis (augita, hornblenda e
hiperstênio) distribuem-se a partir da
desembocadura do rio Itajaí-Açu, em direção
Norte. Por outro lado, os minerais mais
estáveis (maturos) como zircão, rutilo e
turmalina, ocorrem com mais freqüência nas
amostras coletadas à Noroeste, na porção
central da área de estudo e, principalmente,
ao Sul, próximo a Ilha do Arvoredo.
A Análise das Componentes Principais
(ACP) estabeleceu duas associações de
minerais ou assembléias mineralógicas
determinadas por dois fatores ou cargas que,
juntos, explicam 72,75% da variância dos
dados: O fator 1, relacionado à maturidade, é
influenciado por um grupo de minerais
formado pela augita, diopsídio e hornblenda
(Grupo 1) e por zircão, rutilo e turmalina
(Grupo 2). O fator 2, relacionado à forma
dos minerais, é também influenciado pelos
mesmos minerais que constituem o Grupo 1,
cujos formatos são prismáticos e/ou
alongados. O fator 2 é ainda fortemente
influenciado pelo epidoto, o mineral mais
abundante depois da ilmenita e que ocorre
em grãos arredondados. A assembléia
mineralógica representada pelo Grupo 1
predomina nas proximidades da costa
especialmente junto às desembocaduras
fluviais, enquanto que o Grupo 2 ocupa a
porção central e Sul da área de estudo (Figs.
4 e 5).
4. Discussões e Conclusões
De acordo com o índice de maturidade
obtido os minerais mais instáveis, imaturos,
ocorrem
nas
proximidades
da
desembocadura
do
rio
Itajaí-Açu
distribuindo-se a partir dali, segundo a
direção NNE coincidente com a direção de
dispersão da pluma estuarina daquele rio. Este
padrão confirma a influência do aporte
sedimentar do rio Itajaí-Açu e a sua atual
contribuição para a cobertura sedimentar da
plataforma continental. Quanto aos minerais
considerados estáveis, com alto índice ZTR,
estes se relacionam a áreas de deposição
arenosa, mais antigas, presentes na porção mais
externa da área de estudo. O resultado do
sucessivo retrabalhamento destes é a abrasão
prolongada e o intenso ataque químico sobre a
fração leve (Suguio 1980) refletindo-se o fato
sobre a concentração da fração mais pesada do
sedimento.
As associações mineralógicas foram,
basicamente, determinadas em função da forma
e do grau de maturidade dos minerais. A
densidade, apesar de ser um fator a ser
considerado principalmente para a concentração
em determinadas classes granulométricas, não
teve influência significativa para a formação
das assembléias mineralógicas identificadas.
A ACP concordou com o índice ZTR uma
vez que os dois elementos de análise utilizados
determinaram as mesmas assembléias de
minerais estáveis e instáveis presentes e com o
mesmo padrão de distribuição pela área de
estudo.
5. Referências
ADDAD JE. 2001. Minerais Pesados: uma
ferramenta
para
prospecção,
proveniência, paleogeografia e análise
ambiental. São Paulo: Imprensa
Universitária. Centro Gráfico da
UFMG, 80p.
AYUP-ZOUAIN
RN,
CORRÊA,
ICS,
TOMAZELLI LJ, and DILLEMBURG
SR. 2002. Área fonte e dispersão dos
minerais pesados nos sedimentos
superficiais da plataforma continental
norte do Atlântico Sul-Ocidental. An
XLI Cong Brás de Geol, João
Pessoa, PB, p-121.
CALLIARI LJ, FISCHLER CT and
BERQUIST CR. 1990. Heavymineral variability and provenance of
the Virginia inner shelf and lower
Chesapeake Bay, Virginia, EUA.
Virginia Div of Min Res, 103: 124 p.
CASCALHO JPVR. 2000. Mineralogia dos
Sedimentos Arenosos da Margem
Continental Setentrional Portuguesa.
Lisboa, Portugal. Tese de Doutorado.
Faculdade de Ciências, Universidade
de Lisboa.
CORRÊA ICS, AYUP-ZOUAIN RN,
TOLDO Jr. EE, and TOMAZELLI
LJ. 2002. Minerais pesados nos
sedimentos
superficiais
da
plataforma continental Sul-brasileira,
Uruguaia e Rio-Platense. An XLI
Cong Bras de Geol., João Pessoa,
PB, p-83.
FEO-CODECIDO G. 1956. Heavy mineral
techniques and their application to
Venezuela stratigraphy. Am. Assoc.
Petroleum Geologists, 40: 985-1000.
GALEHOUSE JS. 1971. Point counting. In:
PROCEDURES
IN
SEDIMENTARY
PETROLOGY.
Carver, R.E. (ed.) New York: WileyInterscience, p. 385-407.
KRUMBEIN WC. and PETTIJOHN F. 1938.
Manual of Sedimentary Petrography.
New York: Appleton-Century Crofts.
549 p.
KRUMBEIN WC. and SLOSS LL. 1956.
Stratigraphy and Sedimentation. San
Francisco. W. H. and Freeman and Co.
MEZZADRI G. and SACCANI E. 1989. Heavy
mineral distribution in late quaternary
sediment dispersal in sedimentary
basins at active margins. Jour of Sed
Petr, 59:(3) 412-422.
PALMA JJC. 1979. Depósitos de Minerais
Pesados.
In:
SÉRIE
PROJETO
REMAC, 10., Rio de Janeiro.
PETROBRÁS/DNPM/CPRM/DHN/CN
Pq, p.33-50.
PETTIJOHN FJ. 1957. Sedimentary Rocks,
2nd ed., New York: Harper & Brothers,
718 p.
SUGUIO K. 1980. Rochas Sedimentares. São
Paulo: Editora Blücher, 500p.
TOMAZELLI LJ. 1978. Minerais Pesados da
Plataforma Continental do Rio Grande
do Sul. Unisinos, Acta Geológica
Leopoldensia, 5, vol.II, 159 p.
Fig. 1. Localização da área de estudo juntamente com os pontos amostrais.
Fig. 2: Mapa de concentração total de minerais
pesados.
Fig. 3: Mapa de concentração de minerais pesados na
classe 3-4 phi.
Fig. 4: Mapa de distribuição das cargas do fator 1:
maturidade (Grupo 1 – augita, hiperstênio e diopsídio
e Grupo 2 – zircão, turmalina e rutilo).
Fig. 5: Mapa de distribuição das cargas do fator 2: forma
(Grupo 3 – epidoto e Grupo 4 – augita, hiperstênio e
diopsídio).