Please use this identifier to cite or link to this item: http://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/8282
metadata.dc.type: Tese
Issue Date: 20-Jan-2006
metadata.dc.creator: SILVA, José Francisco Berrêdo Reis da
metadata.dc.contributor.advisor1: COSTA, Marcondes Lima da
Title: Geoquímica dos sedimentos de manguezais do nordeste do estado do Pará: um exemplo do estuário do rio Marapanim
metadata.dc.description.sponsorship: CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
FINEP - Financiadora de Estudos e Projetos
Citation: SILVA, José Francisco Berrêdo Reis da. Geoquímica dos sedimentos de manguezais do nordeste do estado do Pará: um exemplo do estuário do rio Marapanim. Orientador: Marcondes Lima da Costa. 2006. 185 f. Tese (Doutorado em Geologia e Geoquímica) - Centro de Geociências, Universidade Federal do Pará, Belém, 2006. Disponível em: http://repositorio.ufpa.br:8080/jspui/handle/2011/8282. Acesso em:.
metadata.dc.description.resumo: 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.
Abstract: 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.
Keywords: Manguezais
Clima tropical
Costa Norte
Água intersticial
Mineralogia
Geoquímica
Estuários - Marapanim (PA)
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::GEOCIENCIAS::GEOLOGIA::SEDIMENTOLOGIA
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal do Pará
metadata.dc.publisher.initials: UFPA
metadata.dc.publisher.department: Instituto de Geociências
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Geologia e Geoquímica
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Appears in Collections:Teses em Geologia e Geoquímica (Doutorado) - PPGG/IG

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Tese_GeoquimicaSedimentosManguezais.pdf9,52 MBAdobe PDFView/Open


This item is licensed under a Creative Commons License Creative Commons