Metodo Rb-Sr em rochas sedimentares: aplicação para as Bacias do Paraná e do Amazonas

Estudo radiométrico em sedimentos com posição estratigráfica conhecida, das Bacias do Paraná e do Amazonas, permite estabelecer critérios de seleção de amostras e procedimentos experimentais adequados para a obtenção de idades significativas. Foram efetuadas 120 determinações Rb-Sr e 44 K-Ar. As idades K-Ar foram empregadas essencialmente para auxiliar a interpretação dos dados Rb-Sr. As interpretações Rb-Sr foram efetuadas mediante gráficos com linhas isócronas. Na avaliação estatística dos dados, o método usual dos mínimos quadrados, revelou-se deficiente na estimação dos parâmetros, em alguns exemplos testados. Na presente investigação, a melhor isócrona em cada caso foi definida levando-se em conta uma ponderação adequada para os pontos e uma correlação entre os erros específica e conveniente. A formação Ponta Grossa foi estudada em 8 amostras provenientes de testemunhos de 5 sondagens da Petrobrás S. A. na Bacia do Paraná. Os resultados obtidos em pelo menos 2 deles são concordantes com a idade estratigráfica. Nos outros 2 poços, apesar dos poucos dados, as isócronas mostram uma possível concordância, indicando que a diagênese teria ocorrido logo após a sedimentação marinha. A formação Rio Bonito, estudada em 8 amostras do poço TV-4-SC, apresentou 3 isócronas aproximadamente paralelas, com idades mais ou menos semelhantes e concordantes com a idade estratigráfica. Tal comportamento indicaria uma homogeneização isotópica mesmo entre as frações grosseiras. Dentre as amostras estudadas na Bacia do Paraná, os sedimentos da Formação Itararé foram os únicos que não puderam ser interpretados adequadamente. Isto evidenciou que as isócronas Rb-Sr devem ser restritas a rochas de apenas um determinado tipo litológico, quando examinamos Formações como a Itataré, de ambientes variados (fluvial, lacustre, glacial, marinho). A formação Trombetas foi estudada em 7 amostras de 2 poços localizados no Médio Amazonas. Ambas as isócronas obtidas, indicando idade ordoviciana-siluriana permitem supor que houve apenas uma homogeneização isotópica parcial após a deposição. Os dados podem ser considerados concordantes se forem levados em conta os erros experimentais das isócronas. As Formações Maecuru e Ereré foram estudadas em 6 amostras do poço MS-4-AM. A litologia desfavorável das 4 amostras da Formação Ereré (Membro Ariramba), levaram o autor a definir uma "isócrona mínima", cuja idade revelou-se próxima da admitida estratigraficamente. A Formação Maecuru (Membro Jatapu), estudada em 2 arenitos arcozianos, apesar do material não ser considerado satisfatório para datações, evidenciaram uma isócrona de referência cuja idade é compatível com a situação estratigráfica. A Formação Curuá foi analisada em 3 amostras do poço NA-1-PA. Tanto as rochas totais como as frações situaram-se sobre uma isócrona de referência cuja idade calculada apresentou concordância, com a idade estratigráfica, dentro do erro experimental. A boa correlação linear verificada leva a admitir uma diagênese precoce, acompanhada de equilíbrio entre os isótopos de Sr. A Formação Itaituba foi investigada em 7 amostras de 2 poços, situados um de cada lado do Alto de Purus. Os folhetos evidenciaram grande dispersão dos pontos sobre o diagrama Rb87/Sr86 x Sr87/Sr86, devida a teores variáveis de minerais detríticos difíceis de serem identificados petrograficamente. Novamente foi traçada uma "isócrona mínima" da qual participaram materiais calcíferos. As idades identicas, bem como a concordância com a idade estratigráfica da formação, parecem demonstrar a validade da técnica empregada. Os dados do presente trabalho indicam que rochas sedimentares podem ser datadas pelo método Rb-Sr, desde que sejam obedecidos alguns critérios importantes de seleção do material. Além disso devem ser empregadas técnicas apropriadas, tais como separação ) granulométrica de frações menores que 2 ou 4 μ, ou lixiaviação com HCl. As isócronas a serem traçadas, as quais indicariam a época da diagênese, devem incluir material de litologia semelhante, de um só ambiente de formação. As análises K-Ar podem servir como dados auxiliares, principalmente para avaliar a quantidade de material detrítico existente no sistema.

Petrologic and geochemical characterization of São Jorge island volcanism, Azores

The island of São Jorge (38º 45’ 24’’ N - 28º 20’ 44’’W and 38º 33’ 00’’ N - 27º 44’ 32’’ W) is one of the nine islands of the Azores Archipelago that is rooted in the Azores Plateau, a wide and complex region which encompasses the triple junction between the American, Eurasia and Nubia plates. São Jorge Island has grown by fissural volcanic activity along fractures with the regional WNW-ESE trend, unveiling the importance of the regional tectonics during volcanic activity. The combination of the volcanostratigraphy (Forjaz & Fernandes, 1975; and Madeira, 1998) with geochronological data evidences that the island developed during two main volcanic phases. The first subaerial phase that occurred between 1.32 and 1.21 Ma ago (Hildenbrand et al. 2008) is recorded on the lava sequence forming the cliff at Fajã de São João, while the second phase started at 757 ka ago, is still active, and edified the rest of the island. This second phase edified the east side of the island that corresponds to Topo Volcanic Complex, in the period between 757 and 543 ka ago, while the west side named Rosais Volcanic Complex, started at 368 ka ago (Hildenbrand et al. 2008) and was still active at 117 ka ago. After the onset of Rosais, volcanic activity migrates to the center of São Jorge edifying Manadas Volcanic Complex. The volcanism on São Jorge is dominantly alkaline, with a narrow lithological composition ranging between the basanites/tefrites through the basaltic trachyandesites, in spite of this the two volcanic phases show distinct mineralogical, petrographic and geochemical characteristics that should be related with different petrogenetic conditions and growth rates of the island. Abstract viii During the first volcanic phase, growth rates are faster (≈3.4 m/ka), the lavas are slightly less alkaline and plagioclase-richer, pointing to the existence of a relative shallow and dynamic magma chamber where fractional crystallization associated with gravitational segregation and accumulation processes, produced the lavas of Fajã de São João sequence. The average growth rates during the second volcanic phase are lower (≈1.9 m/ka) and the lavas are mainly alkaline sodic, with a mineralogy composed by olivine, pyroxene, plagioclase and oxide phenocrysts, in a crystalline groundmass. The lavas are characterized by enrichment in incompatible trace element and light REE, but show differences for close-spaced lavas that unveil, in some cases, slight different degrees of fertilization of the mantle source along the island. These differences might also result from higher degrees of partial melting, as observed in the early stages of Topo and Rosais volcanic complexes, of a mantle source with residual garnet and amphibole, and/or from changing melting conditions of the mantle source as pressure. The subtle geochemical differences of the lavas contrast with the isotopic signatures, obtained from Sr-Nd-Pb-Hf isotopes, that São Jorge Island volcanism exhibit along its volcanic complexes. The lavas from Topo Volcanic Complex and from the submarine flank, i.e. the lavas located east of Ribeira Seca Fault, sample a mantle source with similar isotopic signature that, in terms of lead, overlaps Terceira Island. The lavas from Rosais and Manadas volcanic complexes, the western lavas, sample a mantle source that becomes progressively more distinct towards the west end of the island and that, in terms of lead isotopes, trends towards the isotopic composition of Faial Island. The two isotopic signatures of São Jorge, observed from the combination of lead isotopes with the other three systems, seem to result from the mixing of three distinct end-members. These end-members are (1) the common component related with the Azores Plateau and the MAR, (2) the eastern component with a FOZO signature and possibly related with the Azores plume located beneath Terceira, and (3) the western component, similar to Faial, where the lithosphere could have been entrained by an ancient magmatic liquid, isolated for a period longer than 2Ga. The two trends observed in the island reinforce the idea of small-scale mantle heterogeneities beneath the Azores region, as it has been proposed to explain the isotopic diversity observed in the Archipelago.

Processos e componentes mantélicos no norte da Patagônia (Argentina) e relações com a subducção Andina : Evidências petrográficas, geoquímicas e isotópicas em xenólitos ultramáficos mantélicos

Xenólitos ultramáficos, carregados até a superfície da Terra por magmatismo básico alcalino intraplaca, fornecem evidências diretas da natureza e processos envolvidos em modificações do manto litosférico subcontinental, como fusão parcial e metassomatismo. Estes xenólitos têm sido utilizados para identificar processos relacionados a evolução da litosfera continental, estimar a composição original do manto e a escala das heterogeneidades mantélicas. Raramente xenólitos ultramáficos mantélicos são encontrados em ambientes convergentes, no entanto na Patagônia (sul da América do Sul), diversas ocorrências são identificadas em basaltos alcalinos na região de arco e back arc da Cordilheira do Andes. Estes xenólitos oportunizam o estudo dos processos de interação entre a cunha mantélica, a placa oceânica subductada e a astenosfera. Nesta dissertação são apresentados dados petrográficos, mineralógicos, geoquímicos e de isótopos de Sr e O em 22 xenólitos ultramáficos de dois centros vulcânicos Mioceno-Holoceno distintos: Cerro del Mojon (41°06’S-70°13’W) e Estancia Alvarez (40°46’S-68°46’W), localizados na borda NW do Platô de Somuncura, norte de Patagônia (Argentina). A suíte de xenólitos ultramáficos do Cerro del Mojon consiste de espinélio dunitos e harzburgitos mantélicos anidros (Grupo1), espinélio lherzolitos mantélicos anidros (Grupo 2a) e hidratados (Grupo 2b) e espinélio clinopiroxenitos crustais (Grupo 3). Os xenólitos mantélicos do Grupo 1 são depletados (empobrecidos em ETR pesados e HFSE, com baixas razões 87Sr/86Sr em Cpx – 0,7028-0.7037), de alta PT (16-19 kbar, 950-1078 ºC), e têm evidências de metassomatismo críptico (enriquecimento em K, Na ETR leves) atribuído a componentes derivados de sedimentos da placa oceânica subductada, EM 2 (87Sr/86Sr em RT até 0,7126, 87Rb/86Sr até 1,66 e δ18O até +6.78‰). Estes valores anomalamente altos foram obtidos em amostras com bolsões de reação ao redor do espinélio, induzidos pela percolação de fluidos metassomáticos sob altas pressões seguida por descompressão (Sp+fluido→ Cpx+Ol+Sp+melt-andesítico-traquítico). Os xenólitos do Grupo 2 são moderadamente depletados (empobrecidos em HFSE, com baixas a altas razões 87Sr/86Sr em RT e Cpx – 0,7031-0,7045 e δ18O +5-6.2‰), de baixa PT (14-15 kbar, 936-942 ºC), e têm evidências de metassomatismo modal e críptico (enriquecimento em ETR leves, Na, K, Ti, Sr, Hf e anfibólio modal). O metassomatismo críptico parece estar relacionado ao mesmo agente metassomatizante do Grupo 1, mas ocorre em menor intensidade. O metassomatismo modal, no entanto, tem outra origem, podendo ser derivado de fontes mantélicas profundas. A quebra do anfibólio metassomático durante a descompressão e ascensão dos xenólitos até a superfície formou bolsões de reação ao redor do anfibólio (Anf→Cpx+Ol+Sp+melts-basálticos & andesíticos). A suíte de xenólitos ultramáficos de Estancia Alvarez consiste de espinélio harzburgitos anidros mantélicos (Grupo 1a) e espinélio dunitos anidros crustais (Grupo 1b), ambos com veios de serpentina. Os xenólitos mantélicos do Grupo 1a são depletados (empobrecidos em ETR leves e HFSE), de profundidades variadas (P entre 11-18 kbar) e de baixa T (877-961 ºC). Estes xenólitos têm enriquecimento em ETR leves, B, Rb e K, que pode estar relacionado a percolação de fluidos ricos em H2O e LILE gerados pela desidratação de filossilicatos dos sedimentos da placa oceânica (EM 2), como evidenciado por veios de serpentina e altas razões 87Sr/86Sr (0,7046-0,7298), 87Rb/86Sr (0,07-5,63) e valores de δ18O (até +7,88‰).

Geoquímica das águas do médio e baixo rio Madeira e seus principais tributários - Amazonas - Brasil

Este trabalho teve como objetivo estudar as águas do rio Madeira e seus principais tributários entre a cidade de Humaitá e sua foz no rio Amazonas. Foram analisados pH, condutividade, turbidez, íons maiores, elementos traço e isótopos de Sr nos períodos de seca, cheia e transição para a seca entre 2009 e 2010. As águas do Madeira, classificadas com brancas, são bicarbonatadas-cálcicas, têm pH entre 5 e 6 e são mais concentradas que as dos tributários. Estes têm águas de cor preta, mais ácidas e quimicamente heterogêneas, os da margem esquerda são quimicamente mais semelhantes as do Madeira, enquanto os da margem direita têm alta concentração em SiO2. Os cátions, Cl- e NO3- são mais concentrados na cheia o que sugere influência do solo, da vegetação e da composição da água da chuva (Cl-), enquanto HCO3-, SO42-, Al, Br e P, com maiores concentrações na seca, devem estar relacionados com a química das rochas. A SiO2 e os elementos terras raras (ETR) com concentrações elevadas na seca e na cheia, estão associados tanto a vegetação e ao solo como as rochas. A interação desses fatores é a causa da heterogeneidade química das águas. Contudo, a semelhança entre as águas dos tributários da margem esquerda e as do Madeira são consequência das rochas dos Andes serem a fonte dos sedimentos cenozóicos percolados por elas, enquanto a química das águas dos tributários da margem direita retrata a estabilidade tectônica, o intenso intemperismo e a baixa taxa de erosão das rochas do cráton Amazônico.

Strontium isotopes measurement from bunker cave system: a contribution for the multi-proxy paleoclimate research of Central Europe

In recent years speleothem has been intensely studied due to its great potential of registering paleoclimate proxies but some considerably uncertaintiesregarding speleothem proxy interpretation still exist. In order to minimize these uncertainties, multi-proxy approach has been used. Here is presented the strontium isotope record from Bunker cave, northwest Germany. This cave was previously studied and has proved well record paleoclimate changes during Holocene for central Europe.87Sr/86Sr ratio is presented for rain water, A-horizon soil (water and leachate), C-horizon soil (water and leachate), host rock and host rock leachate, drip water and from a stalagmite (Bu4) previously dated covering the Holocene. Upper soil presented the higher values in contrast with host rock (lower values). Drip water and C-horizon presented intermediated ratios. Sr isotopesare used to track the source of 87Sr/86Sr in the Bunker system, resulting in a mixture between A-horizon soil, C-horizon soil and host rock. A decreasing trend in Bu4 indicates change in the Sr source in the system

Quimioestratigrafia em basaltos da Formação Serra Geral (Bacia do Paraná) nas regiões centro-oeste de São Paulo e oeste do Paraná: resultados preliminares

A Província Magmática do Paraná-Etendeka, ou ainda Formação Serra Geral assim definida na estratigrafia da Bacia do Paraná, constitui um dos maiores registros vulcânicos em área continental do planeta. O grande volume de magma é evidenciado não só pelas rochas expostas, que contemplam o sul e parte do sudeste brasileiro, mas também pela forte heterogeneidade geoquímica e petrográfica das rochas básicas, intermediárias e ácidas, que integram a placa Sul-Americana. Os trabalhos que abordam a caracterização geoquímica dos diferentes tipos de magmas, obtidos por meio de coleta sistemática de superfície são bastante abundantes, porem pouco são aqueles que abordam a quimioestratigrafia dos basaltos por meio de poços de sondagem buscando as relações estratigráficas aplicadas ao entendimento da evolução dos diferentes tipos de magmas, fontes, intervalo de idades e variações petrográficas sem a influência direta de falhas tectônicas que interferiam no aspecto fidedigno dos dados. Com isso, este trabalho em andamento, com 15 sequencias vulcânicas completas obtidas por meio de poços de sondagem nos estados de São Paulo e Paraná, com até 1156 metros de espessura, são investigados para elementos maiores, traços, terras-raras, isótopos (Pb, Sr e Nd) e idades (Ar-Ar) buscando a compreensão de processos de diferenciação magmática in situ e até mesmo considerações sobre o grau de fusão, fontes mantélicas envolvidas, correlação com a parte sul da província magmática e relação com a fase rifte da placa sul-americana. Os resultados, ainda que preliminares, mostraram que a média da espessura de cada pulso magmático é de 35 metros de rocha basáltica variando de 2 até 90 metros, sendo que a pilha mais profunda alcança 970 metros na região noroeste do estado de São Paulo podendo chegar até 1200 se for considerado a espessura dos sills intrudidos nos sedimentos paleozoicos sotopostos. Já os dados geoquímicos mostraram que as regiões investigadas são compostas exclusivamente por basaltos toleíticos do tipo alto-Ti, com concentrações em TiO2 variando entre 1,77% e 3,66% e MgO de 2,88% até 4,95%, podendo ser divididos em dois subtipos distintos, denominados de Pitanga e Paranapanema conforme classificação de Peate et al. (1992). O primeiro está enriquecido em Nb (8%), K (9%), La (11%), Ce (18%), P (8%), Nd (20%), Zr (19%), Sm (17%), Eu (15%) e Ti (15%) em relação ao segundo. Também é possível verificar que os magmas se alternam na posição estratigráfica sendo iniciado pelo tipo Pitanga (em contato direto com os arenitos eólicos da Formação Botucatu) seguindo pelo magma Paranapanema onde o primeiro, em espessura, e dominante em 60% em relação ao segundo. Por fim, mesmo que o trabalho ainda esteja em fase inicial, é possível concluir que os basaltos investigados podem ter sido abastecidos por mais de uma câmara magmática, que extravasaram suas lavas em épocas distintas, iniciando com basaltos do tipo Pitanga, em contato com os arenitos da Formação Botucatu, e encerrando a pilha edificada com aqueles do tipo Paranapanema.

La cadena de oscilaciones del clima en el pasado de Canarias

[ES] En Canarias están las pruebas de la existencia de una cadena climática en esta parte del Globo: eslabones de clima de pleno glacial árido-frío (dunas), de clima interglacial temprano árido-sub-húmedo (polvo), de clima cálido y húmedo de máximo interglacial (depósitos marinos), de clima de transición árido-templado (calcretas) y otra vez clima glacial-árido-frio. Esta cadena se desarrolla desde hace cinco millones de años inicialmente en adagio (lento y majestuoso) para pasar sucesivamente a un andante, allegro y vivace. Este largo proceso está medido desde 1981 hasta este año de 2013 por todas las dataciones existentes: K/Ar en lavas, U/Th en fósiles marinos y terrestres, C14 tradicional y en acelerador atómico en fósiles, OSL en dunas, Series de U en corales, además de ensayos sobre aminoácidos e isótopos de Sr en marcha. Todo ello con una espléndida y sorprendente información paleontológica.

Análise do comportamento dos isótopos radiogênicos durante os processos de migmatização

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

A vibrational spectroscopic study of the mineral hinsdalite (Pb,Sr)Al3(PO4)(SO4)(OH)6

The objective of this research is to determine the molecular structure of the mineral hinsdalite using vibrational spectroscopy. The mineral hinsdalite (Pb,Sr)Al3(PO4,SO4)2(OH)6 is a hydroxy phosphate-sulphate mineral belonging to the beudantite subgroup of alunites. The mineral is interesting because it contains two oxyanions, phosphate and sulphate, which is unusual. The formation of hinsdalite offers a mechanism for the removal of phosphate from the environment. The mineral has been characterised by Raman spectroscopy and infrared spectroscopy. The spectra are then related to the molecular structure of the mineral. Bands at various wavenumbers are assigned to the different vibrational modes of hinsdalite, which were then associated to the molecular structure of the mineral. Bands were primarily assigned to phosphate and sulphate stretching and bending modes. The Raman spectrum is characterised by an intense sharp band at 982 cm-1 with a component band at 997 cm-1 assigned to the ν1 (PO4)3- symmetric stretching modes. Two symmetric stretching modes for both phosphate and sulphate supported the concept of non-equivalent phosphate and sulphate units in the mineral structure. Bands in the OH stretching region enabled hydrogen bond distances to be calculated. Hinsdalite is characterised by disordered phosphate/sulphate tetrahedra and non-equivalent phosphate units are observed in the vibrational spectrum of hinsdalite.

Biological responses of human bone marrow mesenchymal stem cells to Sr-M-Si (M = Zn, Mg) silicate bioceramics

Strontium (Sr), Zinc (Zn), magnesium (Mg), and silicon (Si) are reported to be essential trace elements for the growth and mineralization of bone. We speculated that the combination of these bioactive elements in bioceramics may be effective to regulate the osteogenic property of boneforming cells. In this study, two Sr-containing silicate bioceramics, Sr2ZnSi2O7 (SZS) and Sr2MgSi2O7 (SMS), were prepared. The biological response of human bone marrow mesenchymal stem cells (BMSCs) to the two bioceramics (in the forms of powders and dense ceramic bulks) was systematically studied. In powder form, the effect of powder extracts on the viability and alkaline phosphatase (ALP) activity of BMSCs was investigated. In ceramic disc form, both direct and indirect coculture of BMSCs with ceramic discs were used to investigate their biological response, including attachment, proliferation, ALP activity, and bone-related genes expression. Beta-tricalcium phosphate (b-TCP) and akermanite (Ca2MgSi2O7, CMS) were used as control materials. The results showed that the Sr, Zn, and Si (or Sr, Mg, and Si)-containing ionic products from SZS and SMS powders enhanced ALP activity of BMSCs, compared to those from b-TCP. Both SZS and SMS ceramic discs supported the growth of BMSCs, and most importantly, significantly enhanced the ALP activity and bone-related genes expression of BMSCs as compared to b-TCP. The results suggest that the specific combination of bioactive ions (Sr, Zn, Si, e.g.) in bioceramics is a viable way to improve the biological performance of biomaterials, and the form of materials and surface properties were nonnegligible factors to influence cell response.

Partial melt processing and electrical properties of Bi-Sr-Ca-Cu-o superconducting thick films on (100) MgO substrates

Superconducting thick films of Bi2Sr2CaCu2Oy (Bi-2212) on single-crystalline (100) MgO substrates have been prepared using a doctor-blade technique and a partial-melt process. It is found that the phase composition and the amount of Ag addition to the paste affect the structure and superconducting properties of the partially melted thick films. The optimum heat treatment schedule for obtaining high Jc has been determined for each paste. The heat treatment ensures attainment of high purity for the crystalline Bi-2212 phase and high orientation of Bi-2212 crystals, in which the c-axis is perpendicular to the substrate. The highest Tc, obtained by resistivity measurement, is 92.2 K. The best value for Jct (transport) of these thick films, measured at 77 K in self-field, is 8 × 10 3 Acm -2.

Reaction products between Bi-Sr-Ca-Cu-oxide thick films and alumina substrates

The structure and composition of reaction products between Bi-Sr-Ca-Cu-oxide (BSCCO) thick films and alumina substrates have been characterized using a combination of electron diffraction, scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray spectrometry (EDX). Sr and Ca are found to be the most reactive cations with alumina. Sr4Al6O12SO4 is formed between the alumina substrates and BSCCO thick films prepared from paste with composition close to Bi-2212 (and Bi-2212 + 10 wt.% Ag). For paste with composition close to Bi(Pb)-2223 + 20 wt.% Ag, a new phase with f.c.c. structure, lattice parameter about a = 24.5 A and approximate composition Al3Sr2CaBi2CuOx has been identified in the interface region. Understanding and control of these reactions is essential for growth of high quality BSCCO thick films on alumina. (C) 1997 Elsevier Science S.A.

Microstructural investigation of Bi-Sr-Ca-Cu-oxide thick films on alumina substrates

The microstructure of Bi-Sr-Ca-Cu-oxide (BSCCO) thick films on alumina substrates has been characterized using a combination of X-ray diffractometry, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy of sections across the film/substrate interface and energy-dispersive X-ray spectrometry. A reaction layer formed between the BSCCO films and the alumina substrates. This chemical interaction is largely responsible for off-stoichiometry of the films and is more significant after partial melting of the films. A new phase with fee structure, lattice parameter a = 2.45 nm and approximate composition Al3Sr2CaBi2CuOx has been identified as reaction product between BSCCO and Al2O3.