Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/41801
Type: Dissertação
Title: Petrografia, geoquímica e quimioestratigrafia isotópica de C, O, Fe e Cr da Formação Ferrífera Cauê na região de Alegria, Quadrilátero Ferrífero, Brasil
Authors: Natasha Leal Teixeira
First Advisor: Fabrício de Andrade Caxito
metadata.dc.contributor.advisor2: Carlos Alberto Rosière
First Referee: Lydia Maria Lobato
Second Referee: Mônica de Cássia Oliveira Mendes
Abstract: Um grande volume de Formações Ferríferas Bandadas (FFB) foram depositadas durante o Grande Evento de Oxigenação (GOE), em torno de 2,45Ga, a exemplo das FFB do Supergrupo Minas, Quadrilátero Ferrífero (QF). Foram coletadas amostras de FFB carbonáticas (dolomíticas / ankeriticas) a partir de um furo de sondagem com ~600m de profundidade, no Depósito de Alegria. Estas, são representantes únicas de uma seção da Formação Cauê com pequeno grau de alteração por processos secundários, fornecendo informações importantes sobre a deposição de ferro na bacia Minas. A distribuição variável das fases minerais identifica uma variação gradual entre quatro litofácies principais de FFB: (1) carbonato-magnetita, (2) carbonato-magnetita-quartzo, (3) carbonato e (4) magnetita. Embora intercaladas em todo o furo, há um claro predomínio de carbonato acima da marca de 535 metros e de magnetita abaixo desse nível. Os resultados de elementos terras raras (REE-Y) sugerem uma baixa contaminação clástica (Y/Ho = 37,74) e assinaturas geoquímicas próximas às da água do mar (GdPAAS/YbPAAS<1, LaPAAS/YbPAAS <1), com anomalias positivas de La e Y. Nenhuma anomalia verdadeira de Ce foi encontrada. O valor médio de Eu/Eu* é 1,62, próximo da média das FFB paleoproterozoicas. Os valores das razões U/Th são muito baixos (<ca. 1) acima de 535m, mas mostram um padrão crescente com o aumento da profundidade. Os valores de δ13C estão compreendidos entre -6,99‰ e -3,40‰ enquanto de δ 18O estão geralmente entre -19,95‰ e -15,87‰, mas no intervalo de 540-560 metros atingem um valor mínimo de δ13C = -9,95 ‰ e δ 18O = -24,60 ‰. Os valores de δ56Fe são positivos, entre 0,5 e 1,3; sendo os mais elevados atingidos entre 540-560 metros. Resultados de δ53Cr estão entre 0,08‰ e 0,26‰, mostrando um pequeno fracionamento positivo com relação aos principais reservatórios silicáticos. Os resultados sugerem que processos autigênicos desempenharam um papel importante no fracionamento isotópico de carbono, oxigênio e ferro na formação de dolomita e ankerita, excluindo a hipótese de uma origem hidrotermal para as FFB carbonáticas. Uma explicação para as variações isotópicas de ambos os sistemas é a atuação de microorganismos na redução dissimilatória do ferro (DIR) dos óxidos férricos precursores na pilha sedimentar. Apresentamos um modelo para a deposição das FFB Cauê no Depósito de Alegria, que começa com a geração de Fe(II)aq introduzido por atividade hidrotermal na bacia mais profunda, que oxida a Fe(III) e precipita na forma de (oxi)hidróxidos de Fe no fundo da bacia. Ao atingir a camada de sedimento, Fe(III) é reduzido pela atividade microbiana gerando magnetita e carbonatos ricos em ferro. Uma questão é como o U(VI) e o Cr(VI) foram mobilizados para a bacia para formar as excursões positivas de U/Th e δ53Cr abaixo da marca de 535m. Se esses elementos estão disponíveis através do intemperismo continental oxidativo, a bacia poderia ter sido estratificada, com uma camada de água rasa levemente oxigenada. As condições de oxigenação, não foram suficientemente elevadas para produzir o ciclo de Ce, embora suficientes para mobilizar U(VI) e Cr(VI). É possível que o U(VI) e o Cr(VI) tornaram-se disponíveis através da oxigenação local em microambientes continentais. Os resultados apresentados, em conjunto com um crescente corpo de dados para sequências de FFB da mesma idade (ex.Kuruman, na África do Sul e Hamersley, na Austrália), sugerem que a DIR mediada por via microbial foi um mecanismo comum e generalizado na gênese de FFB na transição Arqueano/Paleoproterozoico.
Abstract: A great volume of Banded Iron Formations (BIF) was deposited during the first Great Oxygenation Event (GOE) around 2.45 Ga, for example the Minas Supergroup BIF, Quadrilátero Ferrífero (QF). Carbonatic (dolomitic/ankeritic) BIF samples were collected from a drillhole core ca. 600m deep in the Alegria Deposit. These samples are unique as they represent the Cauê Formation least deformed and metamorphosed section studied so far, presenting no sign of hydrothermal alteration, furnishing then important information on iron deposition in the basin. The variable distribution of the main mineral phases identifies a gradual variation between four main lithofacies: (1) carbonate-magnetite BIF, (2) carbonate-magnetitequartz BIF, (3) carbonate BIF and (4) magnetite BIF. Although those facies are interleaved throughout the drillhole core, there is a clear predominance of carbonate-rich facies above the 535 meters and magnetite-rich facies below that. In general, REE-Y suggest a low clastic contamination (Y/Ho = 37.74) and geochemical signatures close to seawater (GdPAAS/YbPAAS<1, LaPAAS/YbPAAS<1), with positive La and Y anomalies. No true Ce anomalies are found. The mean Eu/Eu* value is 1.62, close to the Paleoproterozoic BIF mean. U/Th ratios are very low above the 535m (< ca. 1), but show a sharp increasing-downwards pattern below this mark, up to ca. 15. Values of δ 13C are generally between -6.99‰ and -3.40‰ while δ 18O values are generally between -19.95‰ and -15.87‰, but in the 540-560 meters interval they are distinctively lower, reaching of δ 13C = -9.95‰ and δ 18O = -24.60‰. Values of δ 56Fe are mostly positive, between 0.5 and 1.3; the higher values are attained in the same 540-560 meters interval. Authigenic δ 53Cr values are between 0.08‰ and 0.26‰, thus showing small positive fractionation with respect to the main silicate reservoirs. The δ 53Cr values show an increasing-downward pattern which mirrors the U/Th variation. Associated with the positive δ 56Fe, the δ 13C and δ 18O values suggest that authigenic processes must have played an important role in the carbon, oxygen and iron isotopic fractionation and in the dolomite and ankerite formation, excluding the hypothesis of a hydrothermal origin. A possible explanation for both the low δ 13C and the high δ 56Fe is the microorganisms actuation in the dissimilatory iron reduction (DIR) of the ferric oxides in the sedimentary pile. Thus, we put forward a model for deposition of the Cauê BIF in the Alegria Deposit which starts with the generation of Fe(II)aq through hydrothermal input in the deeper basin, which upon reaching a chemocline in the platform border, oxidizes to Fe(III) and settles as iron(oxy)hydroxides to the basin floor. When reaching the soft sediment layer, Fe(III) is then reduced by microbial activity to generate magnetite and iron-rich carbonates with negative δ 13C and positive δ 56Fe. An important issue is how U(VI) and Cr(VI) were mobilized to the basin to form the positive U/Th and δ 53Cr excursions below 535m. If those elements are admitted to be available through oxidative continental weathering, then the basin could be stratified with a shallow mildly oxygenated water layer. Oxygenation conditions were, in this case, not high enough to produce Ce cycling, although enough to produce U(VI) and Cr(VI). An alternative is that U(VI) and Cr(VI) became available through local oxygenation in continental microenvironments such as biological soil crust or microbial mats, which could provide local mobilization. In this case, there is no need for free atmospheric oxygen, neither for a stratified ocean. Our results, together with data for similar age BIF sequences around the world (e.g. Kuruman, South Africa and Hamersley, Australia), suggest that microbial-mediated DIR was a common and widespread mechanism on the genesis of BIF in the Archean/Paleoproterozoic transition.
Subject: Geologia estratigráfica
Geologia isotópica
Geoquímica
Quadrilátero Ferrífero (MG)
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: IGC - DEPARTAMENTO DE GEOLOGIA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Geologia
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/41801
Issue Date: 7-Oct-2016
Appears in Collections:Dissertações de Mestrado

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Dissertação final.pdf3.75 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.