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Type: Dissertação
Title: Mapeamento geoquímico por sedimentos de corrente na borda do Cráton São Francisco e Cinturão Brasília, Minas Gerais: definição de background geoquímico e aplicação de análise estatística multivariada.
Authors: Rafael Tarantino Amarante
First Advisor: Úrsula Ruchkys de Azevedo
metadata.dc.contributor.advisor2: Eduardo Duarte Marques
First Referee: Emmanoel Vieira da Silva Filho
Second Referee: Lucas Pereira Leão
Third Referee: Sónia Maria Carvalho Ribeiro
Abstract: O impacto ambiental sobre ambientes fluviais possui crescente atenção pública devido às tragédias relacionadas ao rompimento das barragens nas bacias dos rios Doce e Paraopebas, que provocaram a dispersão de elementos potencialmente tóxicos ao longo dos cursos d’água, portanto a necessidade de aplicação de ferramentas que possibilitam o monitoramento regional qualitativo dos recursos hídricos faz-se necessário como política pública de sustentabilidade e de quantificação do impacto relativo a atividades antrópicas. Entretanto, a análise de qualidade ambiental que aborda concentrações químicas anômalas em sedimentos, possui como fator limitante as definições de quais os valores são considerados como naturais e quais podem ser definidos como potencial influência antrópica. Para tanto a utilização de metodologias de definição de background geoquímico aliada a ao mapeamento geoquímico através de análises estatísticas uni, bi e multivariada possibilitam a regionalização cartográfica de dados geoquímicos para representar a relação espacial da estrutura de dispersão química, bem como definir as prováveis fontes litológicas e possíveis influências antrópicas. A proposta deste projeto é definir valores de background geoquímico, segundo diferentes metodologias, em conjunto com técnicas de mapeamento geoquímico para estabelecer quais concentrações são naturalmente anômalas e quais podem ser considerados influência antrópica nas bacias do Médio São Francisco e do Alto Paranaíba. A área localiza-se sob o contexto geotectônico do Distrito Zincífero de Vazante, na borda do Cráton São Francisco com o Cinturão Brasília, em Minas Gerais. As análises foram aplicadas sobre dados de concentração química obtidos a partir da amostragem de sedimentos do projeto Vazante-Paracatu, concebido pelo Serviço Geológico do Brasil – CPRM, em 2017. As amostras de sedimento foram coletadas de forma composta em canal ativo de corrente, já em laboratório elas são secadas a 60 ºC em estufas, quarteadas e peneiradas em malhas com abertura <80 mesh (<0,175 mm), estas foram então submetidas à digestão com água regia para então serem analisadas em ICP-OES (emissão óptica com plasma indutivamente acoplado) no caso dos elementos maiores e ICP-MS (Espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado) para os menores e traços, totalizando 53 elementos. O background geoquímico foi calculado a partir de diversos métodos amplamente utilizados na literatura, a saber: mediana + 2x MAD, TIF e baseada em percentis. A estatística univariada foi aplicada através da geração de sumários estatísticos, boxplots e teste de normalidade para avaliar a distribuição de elementos químicos em bacias hidrográficas. Enquanto a análise bivariada, com base na utilização de matriz de correlação entre os elementos, permite obter as principais associações geoquímicas que foram utilizadas como pré- requisito para aplicação da Análise Fatorial, esta por sua vez foi realizada através do método de extração dos fatores principais, com prévia transformação do dado pela razão logarítmica CLR.Como resultado do background geoquímico foi definido por unidades litológicas principais, o que possibilita avaliar o enriquecimento natural de certos elementos presentes nestas rochas, bem como permitir a definição dos limiares de concentrações naturais segundo o contexto regional da área de estudo. A estatística univariada permitiu a espacialização e identificação de anomalias para Fe (>14,59%), Al (>7,37%), Mg(>0,82%), P (>1567 mg/kg), Zn (>206 mg/kg), Pb, Cd (>0,47 mg/kg), Cu (>89 mg/kg), Ni (>94,90 mg/kg), Cr (>170 mg/kg), As (>38 mg/kg), Ba (>295 mg/kg), Co (>155,10 mg/kg), ETRL(>312,00 mg/kg), Th (>21,01 mg/kg), U (>3,25 mg/kg), V (214 mg/kg). A relação bivariada entre os elementos permitiu definir que as correlações mais representativas (> 0,80) são entre os elementos Al e Ga; Co e Mn; Co e Ni; Cr e V; Cu e Ni; Ga e Sc. A análise fatorial resultou em 6 fatores principais que representam as 8 principais associações geoquímicas da área de estudo, são elas: (1) Co, Mg, Ni e Zn; (2) Al, Cs, Ga, Sn e V; (3) Cr, Ni e V; (4) Cs, K e Rb; (5) As e Fe; (6) Cd, Pb e Zn; (7) ETRL, Th e U; (8) Ba, P e Sr. Como implicações práticas, o banco de dados geoquímico, com a definição dos valores de concentração naturalmente disponíveis, permite que as atividades minerais e agropecuárias da região quantifiquem e monitorem o impacto ambiental de sua cadeia produtiva que resultam na dispersão de elementos potencialmente tóxicos nos sedimentos fluviais da cabeceira de duas bacias hidrográficas de relevância nacional e sob contexto de intensa atividade antrópica.
Abstract: The environmental impact over river environments has increased public attention due to tragedies related to the collapse of dams within basins of Doce and Paraopebas rivers, which caused dispersion of potentially toxic elements along the watercourses, therefore the need to apply tools that enable qualitative regional monitoring of water resources is necessary as a public policy of sustainability and quantification of the impact on human activities. However, the environmental quality analysis that addresses anomalous chemical concentrations in sediments, has as a limiting factor on defining of which values are considered natural and which can be defined as potentially influenced by anthropic activity. Therefore, the use of geochemical background definition methodologies combined with geochemical mapping through uni, bi and multivariate statistical analyzes allow the cartographic regionalization of geochemical data to represent the spatial relationship of the chemical dispersion structure, as well as to define the likely lithological sources and possible anthropogenic influences over stream sediments. The purpose of this project is to define natural background values, according to different methodologies, allied to geochemical mapping techniques to understand which element concentrations are naturally anomalous and which can be considered influenced by anthropogenic activities over sediments of Médio São Francisco and Alto Paranaíba watersheds, within the Zinciferous District of Vazante, on the border of the São Francisco Craton with the Brasília Belt, in Minas Gerais. The analyses were applied to obtain the chemical concentration data from the sediment sampling survey of the Vazante-Paracatu project, conceived by the Geological Survey of Brazil - CPRM, in 2017. The sediment were collected by composite sampling in an active current channel, in the laboratory they were dried at 60 ºC in ovens, quartered and sieved in meshes with an opening size of <80 mesh (<0.175 mm), then submitted to digestion with acqua regia and analyzed in ICPOES (Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectroscopy) to obtain the major elements and ICP-MS (Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry) for the minor and trace elements concentrations, totaling 53 elements. The geochemical background was calculated from several methods widely used on research, namely: median + 2x MAD, TIF and based on percentiles. Univariate statistics were applied by generating statistical summaries, boxplots and normality tests to assess the distribution of chemical elements. While the bivariate analysis, based on correlation matrix between the elements, can provide the main geochemical associations that were used as a prerequisite for the Factor Analysis application, that was performed using the method of extraction of the main factors, with previous data transformation by the CLR logratio.As a result of the natural background values determination, it was calculated by main lithological units, which makes it possible to assess the natural enrichment of certain elements present in these rocks, as well allowing the definition of natural concentration thresholds according to the regional context of the study area. Univariate statistics allowed the spatialization and identification of anomalies for Fe (>14.59%), Al (>7.37%), Mg (>0.82%), P (>1567 mg/kg), Zn (> 206 mg/kg), Pb, Cd (>0.47 mg/kg), Cu (>89 mg/kg), Ni (>94.90 mg/kg), Cr (> 170 mg/kg), As ( >38 mg/kg), Ba (>295 mg/kg), Co (>155.10 mg/kg), LREE (>312.00 mg/kg), Th (>21.01 mg/kg), U (>3.25 mg/kg), V (214 mg/kg). The most representative correlations (> 0.80) are between the elements Al and Ga; Co and Mn; Co and Ni; Cr and V; Cu and Ni; Ga and Sc. The factor analysis resulted in 6 main factors that represent the 8 main geochemical associations in the study area, they are: (1) Co, Mg, Ni and Zn; (2) Al, Cs, Ga, Sn and V; (3) Cr, Ni and V; (4) Cs, K and Rb; (5) As and Fe; (6) Cd, Pb and Zn; (7) LREE, Th and U; (8) Ba, P and Sr. As practical implications, the geochemical database, with the definition of naturally available concentration values, allows mineral and agricultural activities in the region to quantify and monitor the environmental impact of their resulting production chain that affects the dispersion of potentially toxic elements within the river sediments of two main hydrographic watershed under intense anthropic activity.
Subject: Modelagem de dados - Aspectos ambientais
Geoquímica
Análise fatorial
Cratons - São Francisco, Rio
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: IGC - DEPARTAMENTO DE CARTOGRAFIA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Análise e Modelagem de Sistemas Ambientais
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/42625
Issue Date: 30-Jun-2021
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