Geochemical and ecotoxicological assessment for estuarine surface sediments from Southern Brazil

Sediments from Guaratuba Bay (PR, Brazil), a marine protected area, were collected and evaluated for geochemistry and toxicity. High levels of P and acute toxicity were observed in some samples. Concentrations of Cu, Cd, Pb and Zn were relatively low; however, Cd levels eventually exceeded Threshold Effect Level. Toxicities were associated to nutrients and metals enrichment. Results suggest that impacts are incipient and occur only at specific sites, associated to multiple contamination sources. Despite sediments quality seems to range between good and fair, attention is required to land-use planning around Guaratuba Bay and controlling local pollution sources. © 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Geochemical and radioactivity characterization of rocks from the Rio Preto (Go) Project

The Rio Preto Project, developed by the extinct Brazilian nuclear state company, Nuclebrás, during the late 70s and early 80s, consisted of basic geological mapping and radiometric characterization by aerogeophysical gamma-ray spectrometry, without channel discrimination, of a surface area of 650 km2 located to the west of the Chapada dos Veadeiros National Park on the northeastern of Goiás State, Brazil, including the confluence area of Claro and Preto Rivers. Additionally, the natural radioelements U, Th and 40K were determined by gamma-ray spectrometry in 300 rock samples from cores of the Rio Preto Project area. The tests were conducted at LABIDRO-Isotopes and Hydrochemistry Laboratory of the Departament of Petrology and Metallogeny (DPM) of the Institute of Geosciences and Exact Sciences, UNESP, in Rio Claro, SP, Brazil. This paper reports the results of petrographic characterization and chemical analyses of major oxides (SiO2, TiO2, Al2O3, Fe2O3, MgO, MnO, K2O, Na2O, CaO and P2O5) for all samples used to determine the natural radioelements present in the region. The organic matter content results obtained by colorimetry are also reported for selected cores of different lithotypes in order to investigate the possible relationship between graphite and the radioelements uranium and thorium. Finally, uranium content and 234U/238U activity ratio data for selected samples of schists and gneisses of the Lower Member of the Ticunzal Formation suggest the influence of weathering processes in the area. © 2012 Sociedade Brasileira de Geofísica.

Mineralogical and geochemical influences on sediment color of Amazon wetlands analyzed by visible spectrophotometry

Com base em dados sedimentológicos e geoquímicos, este trabalho relaciona medições espectrofotométricas com a composição do sedimento, e sua aplicação em estudos paleoecológicos das áreas alagáveis da Amazônia. Os dados CIELAB estão diretamente relacionados à composição mineralógica e química dos sedimentos, especialmente quartzo, oxihidróxidos e sulfetos de ferro, e carbono orgânico total. Conteúdos de carbono orgânico total entre 0,4-1%, 1-2%, 3-5% e 15-40% foram relacionados a dados de L* (luminosidade) de 27, 26-15, 7-10 e 7 ou menos, respectivamente. Os valores CIELAB de um depósito com turfa em Marabá, Pará, foram proporcionais a variações no conteúdo de quartzo e carbono orgânico total, mas mudanças nas zonas de cores similares, principalmente nos valores de +a* (vermelho) e +b* (amarelo), ao longo de outros depósitos em Calçoene, Amapá e Soure, Pará, indicam uma relação muito próxima entre os conteúdos de carbono orgânico total, oxihidróxidos e sulfetos de ferro. Além disso, o diagrama Q7/4 (razão entre valores percentuais de refletância em 700 nm e 400 nm, juntamente com dados de L*) indicou sedimentos ricos em ferro para a fácies lama bioturbada no depósito do Amapá, fácies lama bioturbada e areia bioturbada do depósito de Soure, e das fácies areia com laminação cruzada e areia maciça do depósito de Marabá. Ainda, sedimentos ricos em carbono orgânico foram encontrados na lama bioturbada no depósito do Amapá, fácies heterolítica lenticular e lama bioturbada do depósito de Soure, e das fácies lama laminado e turfa do depósito de Marabá. Na área de Marabá, os dados sugerem uma influência autóctone com formação de turfa. As áreas de zonas úmidas costeiras no Marajó e Amapá representam o desenvolvimento típico de planícies de maré com formação de sulfetos e oxihidróxidos de ferro durante alternâncias entre inundação e exposição.

The ceramic artifacts in archaeological black earth (terra preta) from Lower Amazon Region, Brazil: chemistry and geochemical evolution

Neste trabalho realizou-se a caracterização química de fragmentos de artefatos cerâmicos encontrados em sítios arqueológicos com terra preta no Baixo Amazonas (Cachoeira-Porteira, Pará, Brasil), representativos da cultura Konduri (de 900 a 400 anos AP). Esses fragmentos são constituídos de SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, Na₂O e P₂O₅, sendo que SiO₂ e Al₂O₃, juntos, perfazem mais de 80 % em peso. Os teores de P₂O,₅ são relativamente elevados (2,37 % em média) sob a forma de (Al,Fe)-fosfatos, incomuns em cerâmicas vermelhas primitivas, mas encontrados em algumas cerâmicas arqueológicas egípcias e romanas. As concentrações dos elementos traços são comparáveis ou mesmo inferiores ao nível crustal, embora a composição total seja próxima a mesma. A composição química (exceto P₂O₅) em conjunto com os dados mineralógicos e texturais indicam material saprolítico derivado de rochas ígneas félsicas ou rochas sedimentares como matéria-prima das cerâmicas. Os teores de K, Ca e Na mostram que os feldspatos e fragmentos de rochas foram adicionados ao material argiloso, como sugerido pela mineralogia. Os altos teores de sílica respondem pela presença de cauixi, cariapé e/ou areias quartzosas. Fósforo deve ter sido incorporadoà matriz argilosa da cerâmica, quando do cozimento de alimentos nos vasos cerâmicos, e ainda, em parte, durante a formação do perfil de solo tipo ABE sobre Latossolos Amarelos. A matéria prima e os temperos (cauixi, cariapé, rochas trituradas e fragmentos de vasos cerâmicos descartados) encontram-se disponíveis próximos aos sítios até a atualidade, e, portanto foram a área fonte dos mesmos para a confecção dos artefatos cerâmicos.

Opalas gemológicas do Piauí: gênese revelada por microtermometria e minerais associados

As opalas de Pedro II e Buriti dos Montes, no estado do Piauí, constituem as mais importantes ocorrências brasileiras dessa gema, tanto em termos de volume quanto pela qualidade gemológica, que é comparável à das famosas opalas australianas. No entanto, a informalidade na extração e comercialização destas opalas, assim como a falta de informações quanto à gênese destes depósitos não permitem a prospecção por novas jazidas e o estabelecimento de um certificado de procedência para as opalas do Piauí que permitisse sua inserção formal no mercado gemológico internacional. Alguns autores têm se dedicado ao estudo dessas opalas, revelando fortes evidências de sua origem hidrotermal, mas até então, nenhum trabalho abordou as características físico-químicas dos fluidos que teriam originado esses depósitos de opalas. Diante disso, o principal objetivo deste trabalho foi entender o sistema hidrotermal responsável pela gênese das opalas do Piauí, ou seja, caracterizar os fluidos que originaram a mineralização e mostrar sua relação com o contexto geológico da região. Os municípios de Pedro II e Buriti dos Montes se localizam na porção nordeste do estado do Piauí, a aproximadamente 230 km a leste da capital Teresina, e as ocorrências de opala se encontram na porção basal da Bacia do Parnaíba, constituindo veios e vênulas nos arenitos dos grupos Serra Grande (Buriti dos Montes) e Canindé (Pedro II), os quais são seccionados por soleiras e diques de diabásio da Formação Sardinha. Elas também ocorrem cimentando brechas e como depósitos coluvionares e de paleocanal. Associados às opalas, localmente encontram-se veios de quartzo, calcedônia, barita e hematita (ou goethita). De maneira geral, as opalas de Pedro II apresentam jogo de cores, são predominantemente brancas ou azuladas com aspecto leitoso, semitranslúcidas a opacas e com inclusões sólidas pouco aparentes. Em contrapartida, as opalas de Buriti dos Montes não apresentam jogo de cores, a cor varia entre amarelo claro e vermelho amarronzado, são semitransparentes a translúcidas e contêm grande variedade de inclusões sólidas. Os dados obtidos revelam que as opalas de Pedro II são tipicamente do tipo amorfo (opala-A), enquanto as opalas de Buriti dos Montes variam entre amorfas e cristobalita-tridimita (opala-CT). Na opala preciosa, o típico jogo de cores é causado pelo arranjo regular das esferas de sílica que as constituem. A ausência de cimento opalino entre as esferas reforça a beleza desse efeito. Em contrapartida, as opalas laranja não apresentam jogo de cores, mas têm maior transparência devido ao diminuto tamanho das esferas. As inclusões sólidas também produzem belos efeitos nas opalas estudadas, principalmente na variedade laranja, que é mais transparente. Além disso, o conjunto de inclusões sólidas revela características intrínsecas aos processos hidrotermais que originaram as opalas estudadas. Agregados botrioidais, dendríticos e nodulares são exemplos de inclusões formadas por fragmentos dos arenitos hospedeiros carreados pelos fluidos hidrotermais que geraram as opalas. As inclusões sólidas também têm relação direta com a cor das opalas. Nas opalas de Buriti dos Montes, os tons de vermelho, laranja e amarelo são produzidos pela dissolução parcial das inclusões constituídas por oxihidróxidos de Fe. De maneira semelhante, a cor verde nas opalas preciosas está relacionada aos microcristais de Co-pentlandita inclusos nas mesmas. O conjunto de minerais associados às opalas conduz a uma assinatura mineralógicogeoquímica marcada pelos elevados teores de Fe e Al nas opalas com inclusões de hematita/goethita e caulinita, e assim também com aumento considerável dos teores de elementos terras raras nas opalas em que se concentram as inclusões de caulinita e apatita. Entre os elementos-traço, Ba é o mais abundante, e provavelmente foi incorporado pelo fluido hidrotermal, tendo em vista que veios de barita são encontrados com frequência nessa região da Bacia do Parnaíba. Várias feições como estruturas de fluxo nas opalas, corrosão e dissolução parcial dos cristais de quartzo hialino e de inclusões mineralógicas, vênulas de quartzo hidrotermal sobrecrescidas aos grãos detríticos, e zoneamento dos cristais de quartzo confirmam que essas opalas têm origem hidrotermal. A ruptura do Gondwana teria provocado um vasto magmatismo básico fissural, que por sua vez foi responsável pelo aporte de calor que gerou as primeiras células convectivas de fluidos quentes. A água contida nos arenitos certamente alimentou o sistema e se enriqueceu em sílica através da dissolução parcial ou total dos próprios grãos de quartzo dos arenitos. Este fluido hidrotermal foi posteriormente aprisionado em sistemas de fraturas e nelas se resfriou, precipitando a opala e minerais associados.

Morphological and compositional variations of zircon and their metallogenetic implications: the example of the Jamon, Serra dos Carajás and Velho Guilherme suites, Amazonian Craton

Zircões de granitos das Suítes Jamon (SJ), Serra dos Carajás (SSC) e Velho Guilherme (SVG) foram estudados em MEV por meio de imagens de elétrons retroespalhados e catodoluminescência e análises pontuais por EDS. Granitos e greisens da SVG apresentam zircões dominantemente anédricos, alterados e intensamente corroídos, enriquecidos em Hf e com as mais baixas razões Zr/Hf, as quais nos granitos tendem a decrescer no sentido das fácies mais evoluídas. Zircões da SJ são euédricos a subédricos, zonados e pouco alterados, comparativamente empobrecidos em Hf e com as mais elevadas razões Zr/Hf, indicando potencial reduzido para geração de mineralização estanífera. Zircões dos granitos da SSC são subédricos a anédricos, alterados e corroídos e com conteúdos de Hf e razões Zr/Hf intermediárias a dos zircões das SJ e SVG. Granitos da SVG com mineralizações de Sn, W e Ta apresentam zircões com razões Zr/Hf entre 7 e 22. Conclui-se que razões desta ordem podem ser utilizadas como guia prospectivo de granitos especializados. Por outro lado, zircões de greisens associados ao Granito Cigano da SSC apresentaram razão Zr/Hf média em torno de 23, porém nenhuma cassiterita foi encontrada nessas rochas. Isto indica que estes zircões preservaram sua assinatura magmática original. O estudo desenvolvido permitiu distinguir as três suítes graníticas em termos de composição de zircão, e mostrou a importância da assinatura geoquímica desse mineral, sobretudo da razão Zr/Hf, na identificação de granitos especializados. Análises de zircões por MEV-EDS podem, portanto, ser utilizadas na avaliação preliminar do potencial metalogenético de granitos estaníferos.

Prospecting major genes in dairy buffaloes

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Homogeneity of the geochemical reference material BRP-1 (paranábasin basalt) and assessment of minimum mass

Reference materials (RM) are required for quantitative analyses and their successful use is associated with the degree of homogeneity, and the traceability and confidence limits of the values established by characterisation. During the production of a RM, the chemical characterisation can only commence after it has been demonstrated that the material has the required level of homogeneity. Here we describe the preparation of BRP-1, a proposed geochemical reference material, and the results of the tests to evaluate its degree of homogeneity between and within bottles. BRP-1 is the first of two geochemical RM being produced by Brazilian institutions in collaboration with the United States Geological Survey (USGS) and the International Association of Geoanalysts (IAG). Two test portions of twenty bottles of BRP-1 were analysed by wavelength dispersive-XRF spectrometry and major, minor and eighteen trace elements were determined. The results show that for most of the investigated elements, the units of BRP-1 were homogeneous at conditions approximately three times more rigorous than those strived for by the test of sufficient homogeneity. Furthermore, the within bottle homogeneity of BRP-1 was evaluated using small beam (1 mm(2)) synchrotron radiation XRF spectrometry and, for comparison, the USGS reference materials BCR-2 and GSP-2 were also evaluated. From our data, it has been possible to assign representative minimum masses for some major constituents (1 mg) and for some trace elements (1-13 mg), except Zr in GSP-2, for which test portions of 74 mg are recommended.

Distribution of sewage input in marine sediments around a maritime Antarctic research station indicated by molecular geochemical indicators

Sediments from Admiralty Bay, Antarctica were collected during the austral summers of 2002/2003 and 2003/2004 in order to assess the distribution and concentration of sewage indicators originating from Comandante Ferraz Brazilian Antarctic Station. Fecal sterols (coprostanol + epicoprostanol) and linear alkylbenzenes (LABs) ranged from <0.01 to 0.95 mu g g(-1) and <1.0 to 23 ng g(-1) dry weight, respectively. In general, the higher concentrations were found only locally in the vicinity of Ferraz station at Martel Inlet. Baseline values for fecal sterols and coprostanone were calculated as 0.19 and 0.40 mu g g(-1), respectively. According to fecal sterols concentrations, sewage contribution to Martel Inlet has increased more than twice since 1997, as result of the increase in the number of researchers at the station especially during the last decade. A low correlation was found between total LABs and fecal steroids, which could be attributed to the contribution of the natural sources of steroids. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

Geochemical signatures of metasedimentary rocks of high-pressure granulite facies and their relation with partial melting: Carvalhos Klippe, Southern Brasilia Belt, Brazil

High-grade metasedimentary rocks can preserve geochemical signatures of their sedimentary protolith if significant melt extraction did not occur. Retrograde reaction textures provide the main evidence for trapped melt in the rock fabrics. Carvalhos Klippe rocks in Southern Brasilia Orogen, Brazil, present a typical high-pressure granulite assemblage with evidence of mica breakdown partial melting (Ky + Grt + Kfs +/- Bt +/- Rt). The metamorphic peak temperatures obtained by Zr-in-Rt and ternary feldspar geothermometers are between 850 degrees C and 900 degrees C. The GASP bane peak pressure obtained using grossular rich garnet core is 16 kbar. Retrograde reaction textures in which the garnet crystals are partially to totally replaced by Bt + Qtz +/- Fsp intergrowths are very common in the Carvalhos Klippe rocks. These reactions are interpreted as a result of interactions between residual phases and trapped melt during the retrograde path. In the present study the geochemical signatures of three groups of Carvalhos Klippe metasedimentary rocks are analysed. Despite the high metamorphic grade these three groups show well-defined geochemical features and their REE patterns are similar to average compositions of post-Archean sedimentary rocks (PAAS, NASC). The high-pressure granulite facies Grt-Bt-Pl gneisses with immature arenite (wacke, arkose or lithic-arenite) geochemical signatures present in the Carvalhos Klippe are compared to similar rocks in amphibolite facies from the same tectonic framework (Andrelandia Nappe System). The similar geochemical signatures between Grt-Bt-Pl gneisses metamorphosed in high-pressure granulite facies and Grt-Bt-Pl-Qtz schists from the Andrelandia and Liberdade Nappes, with minimal to absent melting conditions, are suggestive of low rates of melt extraction in these high-grade rocks. The rocks with pelitic compositions most likely had higher melt extraction and even under such circumstances nevertheless tend to show REE patterns similar to average compositions of post-Archean sedimentary rocks (PAAS, NASC). (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Geochemical constraints on blueschist- and amphibolite-facies rocks of the Central Cordillera of Colombia: the Andean Barragan region

Subduction zones are one of the most characteristic features of planet Earth. Convergent plate junctions exert enormous influence on the formation and recycling of continental crust, and they are also responsible for major mineral resources and earthquakes, which are of crucial importance for society. A subduction-related geologic unit containing high-pressure rocks occurs in the Barragan area (Valle del Cauca Department) on the western flank of the Central Cordillera of the Colombian Andes. Blueschists and amphibolites, serpentinized meta-ultramafic rocks, graphite-chlorite-muscovite-quartz schists, protocataclasites, and graphite-chlorite-andalusite-andesine-garnet-muscovite +/- titanite schists are exposed in this region. In spite of the petrotectonic importance of blueschists, the high-pressure metamorphism of the Central Cordillera of Colombia has been rarely studied. New geochemical data indicate that protoliths of the blueschist- and amphibolite-facies rocks possessed normal mid-ocean ridge basalt bulk compositions. Ar-40/Ar-39 geochronology for a metapelite rock associated with the blueschists shows a plateau age of similar to 120 million years. We suggest that high-P/T conditions were present from similar to 150 to 125 Ma, depending on the model of generation and exhumation considered.

Geochemical evidence of the 8.2 ka event and other Holocene environmental changes recorded in paleolagoon sediments, southeastern Brazil

The paleoclimatic record of Jureia Paleolagoon, coastal southeastem Brazil, includes cyclic and gradual changes with different intensities and frequencies through geological time, and it is controlled by astronomical, geophysical, and geological phenomena. These variations are not due to one single cause, but they result from the interaction of several factors, which act at different temporal and spatial scales. Here, we describe paleoenvironmental evidence regarding climatic and sea level changes from the last 9400 cal yr BP at the Jureia Paleolagoon - one of the main groups of protected South Atlantic ecosystems. Geochemical evidences were used to identify anomalies from multi-proxy analyses of a paleolagoon sediment core. The anomalies of centennial scale were correlated to climate and transgression-regression cycles from the Holocene period. Decadal scale anomalous oscillations in the Quaternary paleolagoon sediments occur between 9400 and 7500 cal yr BP, correlated with long- and short-term natural events, which generated high sedimentation rates, mainly between 8385 and 8375 cal yr BP (10 cm/yr). Our results suggest that a modem-day short-duration North Atlantic climatic event, such as the 82 ka event, could affect the environmental equilibrium in South America and intensify the South American Summer Monsoon. (C) 2011 University of Washington. Published by Elsevier Inc. All rights reserved.

3D probability tomography: theoretical developments and applications to high-resolution geophysical prospecting

The theory of the 3D multipole probability tomography method (3D GPT) to image source poles, dipoles, quadrupoles and octopoles, of a geophysical vector or scalar field dataset is developed. A geophysical dataset is assumed to be the response of an aggregation of poles, dipoles, quadrupoles and octopoles. These physical sources are used to reconstruct without a priori assumptions the most probable position and shape of the true geophysical buried sources, by determining the location of their centres and critical points of their boundaries, as corners, wedges and vertices. This theory, then, is adapted to the geoelectrical, gravity and self potential methods. A few synthetic examples using simple geometries and three field examples are discussed in order to demonstrate the notably enhanced resolution power of the new approach. At first, the application to a field example related to a dipole–dipole geoelectrical survey carried out in the archaeological park of Pompei is presented. The survey was finalised to recognize remains of the ancient Roman urban network including roads, squares and buildings, which were buried under the thick pyroclastic cover fallen during the 79 AD Vesuvius eruption. The revealed anomaly structures are ascribed to wellpreserved remnants of some aligned walls of Roman edifices, buried and partially destroyed by the 79 AD Vesuvius pyroclastic fall. Then, a field example related to a gravity survey carried out in the volcanic area of Mount Etna (Sicily, Italy) is presented, aimed at imaging as accurately as possible the differential mass density structure within the first few km of depth inside the volcanic apparatus. An assemblage of vertical prismatic blocks appears to be the most probable gravity model of the Etna apparatus within the first 5 km of depth below sea level. Finally, an experimental SP dataset collected in the Mt. Somma-Vesuvius volcanic district (Naples, Italy) is elaborated in order to define location and shape of the sources of two SP anomalies of opposite sign detected in the northwestern sector of the surveyed area. The modelled sources are interpreted as the polarization state induced by an intense hydrothermal convective flow mechanism within the volcanic apparatus, from the free surface down to about 3 km of depth b.s.l..

Recycled crustal material in the geochemical record of Pacific ocean island basalts from Pitcairn, Hawaii and Rurutu

Die Isotopenzusammensetzungen des Pitcairn Hotspot (Südpazifik), des Mauna Kea (Hawaii) und der Insel Rurutu (Französisch Polynesien) wurden bestimmt, um Heterogenitäten im Erdmantel zu charakterisieren. Die Bleiisotopenzusammensetzung wurde mit einer Dreiisotopenspiketechnik zur Korrektur der instrumentellen Massenfraktionierung gemessen. An Proben von Pitcairn wurde zusätzlich die Os, Hf, Nd, Sr Isotopenzusammensetzung, sowie die Haupt- und Spurenelementzusammensetzung bestimmt. Die Isotopensignatur des Pitcairn Hotspots kann durch eine Sedimentkomponente in der Magmenquelle erklärt werden. Die Bleiisotopenschwankungen des Mauna Kea in der HSDP-2 Bohrung treten als Oszillationen auf, die sich zu linearen Anordnungen im Bleiisotopenraum zusammensetzen. Das begrenzte zeitliche Auftreten einer linearen Anordnung zeigt, daß die Heterogenitäten mehrere zehner Kilometer Länge im aufsteigenden Mantelmaterial unter dem Vulkan einnehmen. Auch die Bleiisotopenzusammensetzungen der Rurutu-laven zeigen lineare Anordnungen.Diese lineare Anordnungen im Bleiisotopenraum können durch eine vorwiegend binäre Mischung erklärt werden. Ein Bleiisotopenentwicklungsmodell unterstützt, daß die Differenzierung der Ausgangsmaterialien vor weniger als etwa zwei Milliarden Jahren geschah und für Mauna Kea relativ jung sein könnte. Keine der Hotspots weisen identische Mischungsendglieder auf, so daß die Heterogenitäten kleinräumige Merkmale im Erdmantel sind.