03 – A CONTRIBUIÇÃO DA FORMAÇÃO BARREIRAS COMO FONTE DOS SEDIMENTOS DOS MANGUEZAIS E DE FUNDO DO RIO MARAPANIM NA REGIÃO DE MARAPANIM (PA) COM BASE NA ASSINATURA DE MINERAIS PESADOS

Ano 08 (2021) – Número 01 Artigos

 10.31419/ISSN.2594-942X.v82021i1a3JTS

 

 

¹Josiana Torres dos Santos

²Marcondes Lima da Costa*

³José Francisco Berredo Reis da Silva

 

¹Faculdade de Geologia, Universidade Federal do Pará, Belém, Pará, Brasil

²Programa de Pós-Graduação em Geologia e Geoquímica, Instituto de Geociências, Universidade Federal do Pará, Belém, Pará, Brasil, marcodeslc@gmail.com, mlc@ufpa.br

³Museu Paraense Emílio Goeldi, Belém, Pará, Brasil, berredo@museu-goeldi.br

*Autor para correspondência

Retomado em 17.03.2021

Revisado em 31.03.2021

Aceito: 04.04.2021

 

ABSTRACT

The techniques of investigation of heavy minerals using new analytical instruments were used to evaluate the contribution of the Barreiras Formation sediments as source material of the sediments of the Marapanim River estuary, in the northeast of Pará: bottom sediments and muddy plains (mangroves, mainly). The most suitable granulometric fraction is very fine sand, where they stood out in decreasing order of abundance: zircon, tourmaline, staurolite, kyanite and rutile, besides sillimanite, andalusite and amphibole. The frequency of these minerals, morphological aspects, inclusions, cavities, fractures indicate that the Barreiras Formation is the main source of these minerals. However, the semi-quantitative chemical data show that there seems to be an external contribution, perhaps from the sediments of the continental platform.

Keywords: Zircon, zircon chemistry, staurolite, tourmaline, cyanite, rutile

 

INTRODUÇÃO

As técnicas de estudos de minerais pesados foram utilizadas intensamente nas décadas de 1960 a 1980 visando identificar a procedência rochosa e área fonte de estratos sedimentares, principalmente arenitos e argilitos e ainda dos seus correspondentes metamorfizados. Depois perdeu um pouco de importância, porém retornou com maior força ao serem empregadas novas tecnologias como a difração de raios X, principalmente a microscopia eletrônica de varredura com EDX e a microssonda eletrônica. Finalmente com o avanço das datações de zircões contidos nestas unidades, quando se passou a aplicar as mais avançadas técnicas analíticas, culminando com as microssondas iônicas, o estudo de minerais de pesados se tornou mais contundente. Desta forma, além de se extrair os grãos de zircão, são extraídos os demais minerais pesados, que são igualmente analisados e discutidos, substanciando de forma categórica discussões quanto a idade absoluta, procedência e área fonte, além de transformações antes, durante e pós-deposição (Deng et al., 2010; Dill et al., 2012; Gu et al., 2013; Li et al., 2014; Martins et al., 2014; Shahbazi et al., 2014; Pantoja, 2015; Zhao e Liu, 2019; Pantoja e Costa, 2021 submetido).

Na região Nordeste do Pará os estudos de assembleias de minerais pesados para identificação de procedências e áreas fontes foram aplicados ainda nos anos 1980 e persistem na atualidade, e se concentraram principalmente nas sequências sedimentares Mesozóicas e Cenozóicas das bacias geológicas do Parnaíba e São Luis-Grajaú, com destaque aos Grupos e/ou Formações Itapecuru e Ipixuna (Góes, 1981; Rossetti e Truckenbrodt, 1997; Nascimento e Góes, 2007; Pantoja, 2015; Costa et al., 2016) e às unidades mais jovens como a Formação e/ou Grupo Barreiras tanto zona interior como no litoral (Góes, 1981; Rossetti e Truckenbrodt, 1997).

Essa região é dominada por rochas sedimentares siliclásticas da Formação/Grupo Barreiras, eminentemente continental, que recobrem a Formação Pirabas, marinha plataformal, dominada por calcários fossilíferos, que em conjunto se sobrepõe principalmente a embasamento cristalino, representado por granitoides e equivalentes metamórficos, como gnaisses em parte metassedimentos em fácies xisto-verde a anfibolitos do Grupo Gurupi (Costa et al., 1975; Costa et al., 2016).  Na região litorânea sobrepostos principalmente ao Barreiras, nas zonas estuarinas, se destacam as planícies lamosas (manguezais, em especial), barras de areia, mas também latossolos e podzois além de formações lateríticas desenvolvidos a partir das litologias da Formação Barreiras (Tabela 1). Embora do ponto de vista geral geológico, esses sedimentos lamosos, e ainda aqueles sedimentos de fundo dos estuários, que em parte contribuem para a formação das barras litorâneas e fluviais, tenham como principal fonte a Formação Barreiras e as Formações Lateríticas e de solos, faz necessário demonstrar de forma mais categórica essa relação. Para consubstanciar essa relação desenvolveu-se o presente estudo tendo a assembleia de minerais pesados como foco principal (Figura 1). A região tem sido objeto de estudos que contemplam principalmente o uso de dados de palinologia e geoquímica dos sedimentos, em parte das águas.  Nas pesquisas realizadas sobre os manguezais brasileiros, são comuns os estudos que enfocam processos biológicos e/ou biogeoquímicos envolvendo a fauna e flora desses ambientes (Behling e Costa, 2004; Costa et al., 2004; Berredo, 2006; Vilhena et al. 2021).

A forma estuarina do rio Marapanim apresenta alta razão largura/profundidade e seus canais de maré mostram baixa sinuosidade. A largura da seção estuarina, que naturalmente diminui gradativamente à montante, passando a canal sinuoso, com maior meandramento na região onde não sofre mais influência da maré. A sua foz está conectada livremente com o oceano Atlântico, sob baixo relevo e dominada por macro-marés semi-diurnas (>5m), combinadas localmente com a ação das ondas (Berredo, 2006). Sedimentos quaternários compõem as planícies arenosas, as praias, os cordões de dunas, além da planície lamosa (manguezais) (Figura 1).

 

MATERIAIS E MÉTODOS

Amostragem – Foram coletadas amostras de rochas da Formação Barreiras, de sedimentos da Planície Lamosa e dos sedimentos de fundo do rio Marapanim. Coletou-se 6 amostras de rochas incoesas da Formação Barreiras aflorantes nas falésias do rio Marapanim (Figura 3), bordejadas pelos manguezais. Cada amostra com cerca 500g de material, devidamente georeferenciada. Já a amostragem de sedimentos da Planície Lamosa ao longo do estuário do rio Marapanim consistiu em testemunhagem com trado de aço semicilíndrico com 3cm de diâmetro, que permitiu atingir até 300 cm de profundidade máxima. Obteve-se 18 testemunhos (georeferenciados) de sedimentos, porém somente 5 (Figura 3) se mostraram satisfatórios para o estudo de minerais pesados. Cada alíquota empregada para análise continha cerca de 200g de material. Por sua vez foram coletadas 40 amostras de sedimentos de fundo (georeferenciadas) no mesmo trecho do rio Marapanim, com uso da draga tipo Pettersen; cada amostra com cerca de 1kg de sedimento.

Tabela 1 – Sumários das sucessões na região nordeste do Pará, onde se encontra o domínio do Estuário do rio Marapanim. Modificado de Costa et al. (1975), Costa (1991), Costa et al. (1993), Berredo, 2006; Vilhena et al. (2021).

ÉPOCA	UNIDADES	LITOLOGIA
Pleistoceno Tardio – Holoceno	Latossolos Amarelos; Argissolos; Podzólicos. Planícies Lamosas; Barras arenosas	Solos arenoargilosos e argiloarenosos amarelos a vermelhos; areias brancas; argilas mosqueadas; argilas cinzas; turfas; hardpans; pedras de ferro (ironstones)
Plioceno – Pleistoceno	Formações Lateríticas Imaturas; Pedras de ferro (ironstones)	Perfis lateríticos imaturos ferro-aluminosos com horizonte mosqueado: à caulinita, quartzo, goethita, hematita e anatásio.
Mioceno Superior	Formação ou Grupo Barreiras	Arenitos de granulação média, maciços e friáveis, argilitos geralmente pouco plásticos e maciços e, conglomerados sustentados por abundante matriz de areia grossa; argilitos variegados.
Mioceno Médio
Mioceno Inferior	Fm Pirabas	Calcários, intercalados com argilito cinza, azulado; argilitos carbonáticos (margas); além de arenitos friáveis; fossilíferos.

 

 

Atividades Analíticas

Todas as amostras foram previamente lavadas em conjunto de peneiras 0,250 – 0,125mm e 0,125 – 0,062mm visando a desagregar e a retirada da fração menor que silte, e obter duas frações para separação dos minerais pesados.  De cada fração (125 – 62 µm e 250 -125 µm) subtraiu-se cerca de 6g para extração dos minerais pesados. Eles foram extraídos através da imersão em bromofórmio (CHBr₃). Após a extração, cada amostra respectiva foi lavada com água destilada e secada em estufa (75°). Em seguida os grãos de minerais pesados de cada amostra foram depositados em lâminas vidro com auxílio de imersão de bálsamo do Canadá (n =1,54).

A identificação dos minerais pesados foi realizada inicialmente com auxílio de lupa binocular e, posteriormente, microscópio petrográfico e da publicação de Mange e Maurer (1992), entre outros. A contagem dos grãos foi segundo o método Line Counting (Galehouse, 1971). A determinação percentual dos minerais não-opacos foi com base na contagem de 100 a 150 grãos, cujos resultados foram tabelados e apresentados em gráficos. Das 18 amostras da planície lamosa, só 5 mostraram resultados satisfatórios, ou seja, apenas nessas amostras puderam ser contados no máximo 100 grãos de minerais, ao passo que nas amostras dos Sedimentos de Fundo e da Formação Barreiras, a contagem dos grãos ocorreu de forma mais sistemática, no mínimo, para a maioria das amostras, 100 grãos e no máximo 150. Ao mesmo tempo grãos dos distintos minerais em seus mais diferentes aspectos foram imageados com auxílio de câmera digital. A classificação geral da frequência dos minerais empregou os termos adotados por Coutinho e Coimbra (1974): superabundante (> 50%); abundante (10 – 50%); comum (2 – 10%) e raro (0 – 2%).

Em seguida grãos selecionados foram analisados por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Espectrometria de Dispersão de Energia (EDS visando aspectos morfológicos, que ao lado de análises químicas semiquantitativas permitiram aperfeiçoar as determinações mineralógicas. Para que essas análises pudessem ser realizadas os grãos de minerais foram colados em fita adesiva dupla-face e metalizados com ouro. Em cada grão mineral foram conduzidos dois pontos analíticos, evitando-se proximidades com inclusões minerais, fraturas e alterações. As condições de análises foram: corrente de feixe = 90μa, voltagem de aceleração constante = 20 kv, distância de trabalho = 15mm, tempo de análise =30s com 4000 a 5000c/s para cada análise. Foram determinados Zr, La, Ce, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Tm, Yb, Lu, Nb, Hf, Pb, Th e U.

 

RESULTADOS

Frequência dos Minerais Pesados Não Opacos

O conteúdo de minerais pesados totais (não opacos e opacos) nas duas frações areia fina (0,250 – 0,125mm) e areia muito fina (0,125 – 0,062mm) variou de 1 a 3% nas amostras coletadas, sendo mais abundantes e representativos na fração areia muito fina (0,125 – 0,062mm).

Foram identificados oito minerais distintos na Formação Barreiras e sedimentos de fundo, e seis nos sedimentos da planície lamosa. A frequência em percentagem deles consta da tabela 2.

O zircão indubitavelmente apresenta forte preferência à fração muito fina, enquanto turmalina e rutilo se apresentam ligeiramente mais concentrados nesta fração, mas estaurolita e cianita se concentram principalmente na fração fina (Tabela 2). Em geral os valores de frequência de todos os minerais pesados investigados são muito oscilantes, independente da fração. Essa relativa heterogeneidade reflete o comportamento hidráulico perante mudanças das correntes flúvio-marinhas dentro do estuário.

A frequência média em percentual dos minerais pesados superabundantes a abundantes (turmalina, estaurolita, e cianita na fração fina; zircão turmalina, estaurolita e cianita na fração muito fna) na Formação Barreiras é similar a dos Sedimentos de Fundo (tabela 2). A similaridade mineralógica entre as duas unidades em espécies e frequência é nítida, independente das duas frações (Figuras 3 e 4). Por outro lado, essas duas unidades divergem parcialmente dos sedimentos da Planície Lamosa, em que a turmalina se apresenta mais abundante e a cianita mais restrita. O rutilo se classifica como comum e os demais raros (sillimanita, andaluzita e anfibólio). Minerais raros como sillimanita, andalusita e anfibólios foram detectados principalmente nas rochas da Formação Barreiras, sendo esporádicos nos Sedimentos de Fundo e não identificados na Planície Lamosa.

 

Tabela 2 – Contagem e frequência média em percentual dos grãos dos minerais pesados não opacos identificados nas unidades do estuário do rio Marapanim. Zr (zircão); Tur (turmalina); Rt (rutilo); Est (estaurolita); Cia (cianita); Sil (sillimanita); And (andalusita); Anf (anfibólio); FB (Formação Barreiras); PL (Planície Lamosa); SF (Sedimentos de Fundo); G (fração 0.250-0.125 mm); F (fração 0.125-0.062 mm); Total (número de grãos contados); — (não identificado). Continua.

Amostras	Zr		Tur		Rt		Est		Cia		Sil		And		Anf		Total de grãos
	G	F	G	F	G	F	G	F	G	F	G	F	G	F	G	F	G	F
FORMAÇÃO BARREIRAS (FB)
FB – 1	9	65	13	27	5	5	54	34	17	14	2	3	—	1	—	1	100	150
FB – 2	2	45	16	29	1	6	59	50	22	17	—	—	—	1	—	2	100	150
FB – 3	3	40	15	36	3	9	70	50	8	11	1	2	—	—	—	2	100	150
FB – 4	11	59	8	25	1	2	62	57	18	5	—	—	—	2	—	—	100	150
FB – 5	1	38	22	43	4	2	50	48	23	17	—	1	—	—	—	1	100	150
FB – 6	5	59	21	27	1	3	60	47	11	13	1	—	—	1	1	—	100	150
Média	5,2	51,0	15,8	31,2	2,5	4,5	59,2	47,7	16,5	12,8							100	150
SEDIMENTOS DE FUNDO (SF)
SF – 1	10	75	25	10	5	20	40	25	20	20	—	—	—	—	—	—	100	150
SF – 2	5	63	23	6	1	2	56	69	15	10	—	—	—	—	—	—	100	150
SF – 3	15	73	7	22	3	1	56	39	19	15	—	—	—	—	—	—	100	150
SF – 4	5	72	25	27	—	5	30	31	10	15	—	—	—	—	—	—	70	150
SF – 5	14	70	8	21	1	—	54	35	23	10	—	—	—	—	—	—	100	136
SF – 6	7	81	9	18	—	3	42	29	10	7	—	—	—	—	—	—	68	138
SF – 7	—	57	—	23	—	1	—	53	—	16	—	—	—	—	—	—	—	150
SF – 8	2	77	17	18	—	—	68	51	13	4	—	—	—	—	—	—	100	150
SF – 9	13	59	21	30	3	20	49	35	14	6	—	—	—	—	—	—	100	150
SF – 10	7	66	21	29	1	8	50	38	20	8	1	1	—	—	—	—	100	150
SF – 11	4	57	19	25	2	5	60	46	15	17	—	—	—	—	—	—	100	150
SF – 12	5	52	20	31	6	2	50	47	19	18	—	—	—	—	—	—	100	150
SF – 13	5	86	20	17	2	10	47	23	26	14	—	—	—	—	—	—	100	150
SF – 15	2	23	24	16	4	—	61	95	9	16	—	—	—	—	—	—	100	150
SF – 16	9	—	25	—	2	—	38	—	26	—	—	—	—	—	—	—	100	—
SF – 17	7	61	23	18	—	4	56	55	14	12	—	—	—	—	—	—	100	150
SF – 18	16	31	11	29	2	4	65	74	6	12	—	—	—	—	—	—	100	150
SF – 19	—	50	—	27	—	3	—	54	—	15	—	—	—	—	—	1	—	150
SF – 20	—	65	24	15	5	3	56	30	14	27	1	—	—	—	—	—	100	140
SF – 21	5	—	20	—	6	—	54	—	15	—	—	—	—	—	—	—	100	—
SF – 22	—	35	—	17	—	—	—	71	—	25	—	2	—	—	—	—	—	150
SF – 23	9	61	21	28	6	5	41	35	23	21	—	—	—	—	—	—	100	150
SF – 24	2	55	11	20	3	5	63	50	21	20	—	—	—	—	—	—	100	150
SF – 25	3	52	31	31	2	4	34	45	30	18	—	—	—	—	—	—	100	150
SF – 26	33	25	23	26	1	3	21	56	21	37	1	3	—	—	—	—	100	150
SF – 27	41	71	17	14	—	1	29	44	13	20	—	—	—	—	—	—	100	150
SF – 28	12	85	8	10	2	5	63	35	15	15	—	—	—	—	—	—	100	150
SF – 29	10	62	15	18	1	2	63	54	11	14	—	—	—	—	—	—	100	150
SF – 30	17	69	2	23	5	10	41	30	35	17	—	—	—	—	—	1	100	150
SF – 31	15	72	13	21	3	8	53	36	16	13	—	—	—	—	—	—	100	150
SF – 32	18	70	20	19	4	11	45	40	13	10	—	—	—	—	—	—	100	150
SF – 33	10	67	28	19	2	3	41	33	19	11	—	—	—	—	—	—	100	133
SF – 34	32	—	23	—	—	—	35	—	10	—	—	—	—	—	—	—	100	—
SF – 35	5	85	19	21	3	10	48	18	25	14	—	1	—	1	—	—	100	150
SF – 36	3	70	27	15	5	3	42	45	23	17	—	—	—	—	—	—	100	150
SF – 37	11	—	29	—	3	—	40	—	16	—	—	—	—	—	—	—	99	—
SF – 38	—	29	16	44	1	5	69	61	14	11	—	—	—	—	—	—	100	150
SF – 39	55	37	16	56	2	5	21	40	6	12	—	—	—	—	—	—	100	150
SF – 40	9	25	11	50	—	1	71	59	9	15	—	—	—	—	—	—	100	150
Média	12,2	59,7	18,7	23,3	3,0	5,5	48,7	45,2	16,9	15,2							<100	<150
PLANÍCIE LAMOSA (PL)
PL – 1	—	39	—	25	—	—	—	26	—	10	—	—	—	—	—	—	—	100
PL – 2	—	31	—	36	—	2	—	24	—	7	—	—	—	—	—	—	—	100
PL – 3	—	32	—	25	—	3	—	28	—	11	—	1	—	—	—	—	—	100
PL – 4	—	37	—	31	—	2	—	22	—	8	—	—	—	—	—	—	—	100
PL – 5	—	36	—	31	—	1	—	19	—	12	—	1	—	—	—	—	—	100
Média		35		30		2		24		9
FREQUÊNCIA MÉDIA EM PERCENTUAL PARA CADA UNIDADE GEOLÓGICA ANALISADA
Unidade/Minerais/Fração	Zr		Tur		Rt		Est		Cia		Sil		And		Anf		Frequência Total (%)
	G	F	G	F	G	F	G	F	G	F	G	F	G	F	G	F	G	F
FB	5	35	16	21	2	3	60	32	17	9							100	100
SF	13	38	19	17	2	3	49	31	17	11							100	100
PL		35		30		2		24		9							100	100

 

 

 

 

 

 

 

 

Características Morfológicas dos Minerais Pesados Não Opacos

ZIRCÃO, ZrSiO₄

O zircão é abundante a superabundante apenas na fração areia muito fina dos sedimentos estudados, mesmo talvez naqueles da Planície Lamosa, já que não foi registrada a fração areia fina. Mas os seus grãos exibem diferentes formas e cores, mas sem demonstrar entre as unidades. Em geral os grãos arredondados e subarredondados são mais comuns, mas também formas subédricas, euédricas de cristais, além de fragmentos angulosos. Esses grãos são principalmente incolores (> 50%), mas aqueles de cor rosa e marrom também ocorrem (Figuras 5, 6 e 7). Apresentam também inclusões fluidas, de minerais opacos e do próprio zircão. Exibem ainda fraturas e cavidades superficiais, na maioria surgida pela perda de inclusões subaflorantes, que se tornam nítidas em imagens de MEV (Figuras 8, 9 e 10). Os de cor rosa são comuns (2 – 10%) e alguns com zoneamento. Os marrons são raros (<2%), geralmente prismáticos bipiramidais, porém ocorrem também em formas subédricas e na maioria das vezes apresentam intenso zoneamento e algumas inclusões diversas.

Em geral, os zircões da Formação Barreiras, dos Sedimentos de Fundo e da Planície Lamosa apresentam características texturais e morfológicas semelhantes entre si, no entanto, os grãos bem arredondados são mais frequentes nos Sedimentos de Fundo, as formas euédricas são mais comuns na Formação Barreiras e os fragmentos angulosos são mais habituais na Planície Lamosa. Baseados nesses aspectos, a Formação Barreiras parece ser a principal fonte desses minerais e, portanto, desses sedimentos mais recentes.

 

 

 

 

 

 

ESTAUROLITA,  ((Fe²⁺,Mg,Zn)₂ (Al,Fe³⁺,Ti)₉ O₆[(Si,Al)O₄]₄ (O,OH)₂)

A estaurolita é abundante a superabundante na fração 0,25-0125 e abundante na mais fina em todos unidades estudadas. Ela se apresenta em grãos amarelo-alaranjado a amarelo-claros irregulares com bordas serrilhadas a subarredondados, além de angulosos (Figuras 11,12 e 13). Também apresenta fraturas conchoidais, inclusões fluidas e de minerais opacos, cavidades superficiais (em decorrência do desprendimento de inclusões minerais por conta da abrasão natural, provavelmente), feições de corrosão, além de estruturas típicas de “crista de galo” (recristalização) (Tomazelli, 1978), essas últimas são mais frequentes naquela da Planície Lamosa, melhor observadas nas imagens de MEV (Figuras 14, 15 e 16). As estaurolitas dessa unidade se destacam daquelas da Formação Barreiras e Sedimentos de Fundo somente em relação esses aspectos morfológicos de alguns grãos, sugerindo que nesse ambiente ao interagir com ácidos gerados pela decomposição da matéria orgânica em ambiente muito desprovido de oxigênio e baixo pH, correspondente aos manguezais, esteja sendo parcialmente dissolvida e sofrendo cristalização de novas fases minerais (Berredo, 2006).

 

 

 

 

 

 

 

TURMALINA,  ((Na,Ca) (Mg, Al, Li)3 (Al, Fe, Mn)6 (BO3)3 (Si6O18) (OH)4)

A turmalina é um mineral pesado abundante igualmente nas duas frações com frequência similar na Formação Barreiras e Sedimentos de Fundo e maior na Planície Lamosa (Figuras 3 e 4). Seus grãos variam de bem arredondados, subarredondados e até formas prismáticas (longas e curtas) (Figuras 17 a 22). Neles são comuns as inclusões fluidas (especialmente nas prismáticas) e mineralógicas, além de dissolução química, texturas de aspecto cavernoso, cavidades na superfície de alguns grãos (principalmente prismáticos), ocasionada pelo desprendimento de minerais intercrescidos, além de desgaste mecânico (abrasão mecânica) (Figuras 17 a 22).

As turmalinas se apresentam em cores que variam entre verde-azulado, verde, marrom esverdeado (castanho) e marrom. As verde-azuladas são geralmente arredondadas e subarredondadas, enquanto as verdes com igual arredondamento sob formas prismáticas longas e curtas, exibem inclusões de minerais opacos. As marrons esverdeadas apresentam maior diversidade de grau de arredondamento, com formas prismáticas e riqueza em inclusões fluidas e de minerais.

Nos sedimentos da Formação Barreiras as turmalinas verdes e castanhas são mais comuns; enquanto nos sedimentos de fundo as castanhas e marrons e   nos sedimentos da Planície Lamosa, as verde-azuladas e castanhas.  Com base em Addad (2001) as turmalinas castanhas a verdes poderiam representar a dravita, enquanto as mais escuras shorlita; as azuis elbaítas.

Os diferentes aspectos morfológicos observados nas turmalinas investigadas ocorrem de igual maneira nas três unidades litológicas, em que as formas prismáticas e arredondadas são mais representativas, divergindo parcialmente apenas em termos de padrão de cor, o que não é critério seguro para distinção.

 

 

 

 

 

 

 

CIANITA, Al₂SiO₅

A cianita ocorre com mais frequência na fação 0,25-0125, em igual valor na Formação Barreiras e Sedimentos de Fundos, sendo menos frequente, ao nível de comum, na fração 0,125-0,62 igualmente nas três unidades. Exibe normalmente grãos tabulares típicos, refletindo a morfologia típica de seus cristais, normalmente alongados paralelamente ao eixo “c”, com suas arestas subarredondadas, além de exibirem nitidamente ao seu padrão de clivagem clássico, em “escadinha”. Inclusões fluidas (principalmente nos grãos alongados) e de minerais opacos, feições de dissolução química (especialmente naqueles da Planície Lamosa), feições de impacto mecânico, além de frequentes cavidades na superfície dos grãos estão presentes (Figuras 23, 24). Aparentemente predominas cianitas alongadas nos sedimentos da Formação Barreiras, enquanto nos de Fundo e da Planície Lamosa grãos “curtos” e subarredondados são mais comuns.

Os grãos de cianita com frequência similar nas três unidades, se usada a fração muito fina (125 – 62 µm), as feições de corrosão mais significativas estão naqueles da Planície Lamosa, resultante provavelmente de sua dissolução química parcial no ambiente lamoso. As demais feições morfológicas são comuns a todas unidades.

 

 

 

 

 

 

RUTILO, TiO₂

O rutilo é um mineral comum em todas as unidades do estuário do rio Marapanim, em frequência de 2 a %, independente da fração (Figuras 4 e 5). Seus grãos normalmente se apresentam em formas angulosas a arredondadas, por vezes exibindo formas cristalinas subédricas. A coloração varia entre vermelho sangue a amarelo-alaranjado (Figuras 29,31 e 33). As imagens de MEV permitem observar cavidades superficiais, fraturas conchoidais, inclusões minerais, feições de dissolução química e de abrasão mecânica (Figuras 30, 32, 34). Os grãos de cor vermelho sangue estão presentes em todas unidades, mas maclas em cotovelo formas euédricas são mais típicas na Formação Barreiras.

 

 

 

 

 

 

SILLIMANITA, Al₂SiO₅

A sillimanita é rara nas três unidades estudadas, ocorrendo em maior freqüência na planície lamosa e menor nos Sedimentos de Fundo. Apresenta-se em grãos incolores de aspecto fibroso, com formas alongadas e bordas irregulares.

 

ANDALUSITA, Al₂SiO₅

A andalusita é também rara nas três unidades estudadas. Ocorre em grãos incolores, formas irregulares e angulosas com algumas inclusões fluidas.

 

ANFIBÓLIO,  Ca₂[Mg₄(Al,Fe³⁺)]Si₇AlO₂₂(OH)₂

O anfibólio está representado pela hornblenda, em graõs raros encontrados apenas nos sedimentos da Formação Barreiras e de Fundo, em forma prismática curta com borda serrilhada e exibindo cor verde-claro.

 

Química dos Grãos de Zircão

Tendo em vistas a sua maior frequência (fração 0,125-0,062 mm) e sua alta resistência, ao lado da turmalina e rutilo (RTZ), e sua importância para estudos geoquímicos e petrológicos, que auxiliam na identificação de área fonte e procedência, foi realizado estudo químico semiquantitativo dos grãos de zircão das três unidades investigadas. Neste caso específico, para consubstanciar as discussões sobre a contribuição dos sedimentos da Formação Barreiras como fonte principal dos sedimentos de Fundo e da Planície Lamosa no estuário do rio Marapnim, que do ponto de vista geológico geral, já parece óbvio.

Zircões apresentam assinaturas químicas dependentes dos tipos de rochas ígneas principalmente relativas aos conteúdos de Hf, Y, Nb, Ta, ETR, P, U e Th (Murali  et al., 1983; Pupin, 1980, 2000), que são empregadas  como indicador em potencial de proveniência. Esse mineral ocorre como acessório de rochas félsicas (ácidas e intermediárias) diversas e é raro nas máficas e ultramáficas (Heaman e Tarney, 1989), e suas assinaturas estão ligadas a fatores como variação de temperatura, de pressão, da fugacidade de oxigênio, e composição química inicial do magma (Belousova e Griffin, 2002). Portanto, as assinaturas geoquímicas de parte desses elementos nos grãos de zircões da região de Marapanim podem indicar a proveniência primária desse mineral.

A composição química média semiquantitativa dos grãos de zircão mostra que sua composição é similar nas três unidades: Formação Barreiras, Sedimentos de Fundo e Planície Lamosa (Figura 35). Um grupo expressivo dos zircões dos Sedimentos de Fundo mostrou valores mais elevados de Nb, entre 7 e 8,3 % (Figura 36). Isto fica mais evidente no diagrama Zr-∑ETR-Nb (Figura 37). Mas a correlação Zr vs Hf mostra tendência a linearidade no conjunto total de zircões (Figura36), sugerindo que a maioria deles deva provir primariamente de rochas de mesma fonte e/ou de composição químico-mineral similar.

 

 

 

As concentrações dos ETR dos grãos de zircões investigados se equivalem entre os sedimentos da Formação Barreiras e da Planície da Lamosa, sendo bem mais baixas nos Sedimentos de Fundo (Tabela 3), porém seus padrões de distribuição normalizados aos condritos (Taylor e Mclennan, 2001) não mostram distinção entre as três (Figura 38).

Tabela 3 – Concentração média (ppm) de cada elemento terra rara nos grãos de zircão da Formação Barreiras, Planície Lamosa e Sedimentos de Fundo no estuário do rio Marapanim.

Elementos	Formação Barreiras	Planície Lamosa	Sedimentos de Fundo
La	4000	4500	3900
Ce	5400	3600	3400
Nd	1100	1300	1100
Sm	2800	2800	1700
Eu	5200	4800	3800
Gd	3900	3700	3200
Tb	2500	3200	2300
Tm	5800	5400	3500
Yb	7600	6400	5400
Lu	6700	6300	3900

 

 

DISCUSSÕES

Na região nordeste do estado do Pará e oeste do Maranhão, os principais minerais pesados da Formação Barreiras são: estaurolita, turmalina, cianita, zircão e rutilo, na fração areia fina (0,250 – 0,125mm); e estaurolita, zircão, turmalina, rutilo e cianita, na fração areia muito fina (0,125 – 0,062mm). Os minerais superabundantes são o zircão, estaurolita e turmalina. Os comuns são rutilo e cianita e os de rara ocorrência são anatásio e sillimanita (Góes, 1981). Rossetti et al. (1989) encontraram praticamente a mesma assembleia: estaurolita, turmalina, cianita, rutilo, zircão, sillimanita, andalusita, anatásio, granada, apatita, topázio e brookita; os cinco últimos são de rara frequência e encontrados apenas na fração areia fina (0,250 – 0,125mm). Na fração areia muito fina (0,125 – 0,062mm) destacam-se os mesmos minerais principais, mudando parcialmente a ordem de frequência: estaurolita, turmalina, zircão, cianita, rutilo, andalusita, sillimanita, granada, topázio e titanita, os três últimos são de rara ocorrência. Portanto as divergências estão tão somente nos minerais raros e ordem de frequência dos principais. Os estudos posteriores sobre a distribuição estratigráfica e proveniência desses sedimentos Barreiras ao sul da região aqui investigada (Nascimento, 2002; Nascimento e Góes, 2007) demonstraram também essa ampla frequência de minerais pesados, da mesma forma com ligeira mudança na ordem de frequência, como zircão, turmalina, estaurolita, cianita (35%, 24%, 19% e 15%, respectivamente) e rutilo, além de presença esporádica de sillimanita, andalusita, granada, topázio, anfibólio e anatásio. Aqui os grãos de zircão variam de arredondado e subédrico, incolor, marrom e rosa, com ou sem zoneamento; estaurolita angulosa, de coloração amarelo pálido e amarelo-avermelhado; turmalina euédrica, subédrica, arredondada e angulosa nas colorações marrom, verde e azul, algumas caracterizadas por inclusões de minerais opacos; e cianita incolor euédrica (Nascimento, 2002; Nascimento e Góes, 2007). Esse quadro se assemelha em termos gerais ao que foi identificado e descrito no estuário do rio Marapanim tanto nesta Formação, como nos Sedimentos de Fundo e de Planície Lamosa do estuário do rio Marapanim. As semelhanças vão também ao nível de aspectos morfológicos, de inclusões, cavidades e fraturas. Porém divergem daqueles descritos nos sedimentos da Plataforma Continental do Pará descritos por Oliveira e El-Robrini (2007), tanto em espécies minerais, como também nas proporções e características morfológicas. Na Plataforma Continental o epidoto é um mineral frequente, e não foi identificado nos sedimentos estuarinos de Marapanim. Isto demonstra que esses sedimentos não exercem influência sobre a sedimentação no estuário investigado. Por sua vez a forte similaridade em termos de assembleia mineral, frequência e aspectos morfológicos de suas espécies entre a Formação Barreiras e os sedimentos de Fundo e da Planície Lamosa, demonstram que a primeira foi a fonte quase exclusiva dos sedimentos de Fundo e da Planície Lamosa, portanto uma contribuição eminentemente continental. Os sedimentos Barreiras são dominados pelos ZTR, minerais ultra estáveis, enquanto os da plataforma contém minerais mais susceptíveis a degradação química e física, e típicos de rochas metamórficas, como estaurolita, cianita e andalusita, além de epidoto. Os sedimentos Barreiras na região nordeste do Pará certamente tiveram como principal fonte os granitoides do embasamento, com menor contribuição dos metamorfitos do Gurupi, que parecem ter exercido maior importância nos sedimentos da Plataforma continental. A presença de grãos em diferentes estágios de arredondamento, desde arredondados a não arredondados, com apresentação da morfologia dos cristais, alongados a subesféricos, demonstram a reciclagem desses minerais, sem perder as rochas fontes primárias, pelo menos para o zircão, demonstrado pela sua ligeira homogeneidade química. As razões Zr/Hf ligeiramente variáveis demonstram a presença de zircões distintos, mas que se distribuem indistintamente nas três unidades de sedimentos investigadas (Figura 36), e se confrontadas com os valores de Nb ou ETR x Zr x Nb descrevem, no entanto, os sedimentos de Fundo como uma unidade à parte (Figura 36). Isto pode sugerir uma possível contribuição de fatores externos, como a Plataforma Continental, pelo menos relativo ao zircão, o único para o qual se obteve dados químicos.

 

CONCLUSÕES

A assembleia de minerais pesados identificada é a mesma para as três unidades de sedimentos investigadas no estuário do rio Marapanim, tanto em termos de espécies, de frequência relativa quanto em aspectos morfológicos e inclusões minerais. As diferenças encontradas foram muito sutis, como alteração parcial via dissolução de alguns minerais, por exemplo estaurolita, especialmente na Planície Lamosa, em decorrência de suas condições extremamente ácidas e redutoras, características estas típicas de manguezais. Com isto se concluiu que a Formação Barreiras é a principal fonte dos demais sedimentos. Apenas os sedimentos de Fundo a partir da química dos zircões demonstrou ter havido contribuições prováveis de outras fontes, aqui sugerido ter sido via Plataforma Continental, embora não se disponha de dados químicos para esse mineral nesta unidade.

Ao final o trabalho apresenta uma vasta ilustração dos grãos de minerais pesados através de imagens de microscópio ótico e eletrônico, que certamente poderá auxiliar novos estudos desses minerais.

 

Agradecimentos

Estendem-se os agradecimentos ao Instituto de Geociências, em cujas instalações foram realizadas as análises de extração e identificação dos minerais pesados, amparados pela infraestrutura do Museu Paraense Emílio Goeldi. Também ao CNPQ pela concessão de auxílios financeiros via bolsa de produtividade e projeto de pesquisa (304333/2003-4).

 

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 10.31419/ISSN.2594-942X.v82021i1a3JTS