Mineralogia e geoquímica de argilominerais da Nhecolândia - Pantanal Sul-Mato-Grossense

Abstract

Resumo: Os argilominerais compreendem um dos mais diversificados grupos de minerais, de composição predominantemente aluminosa. Há variedades, entretanto, com diferentes concentrações de Mg2+, geralmente associados a carbonatos, e frequentemente encontrados em ambientes lacustres, de água salina e alcalina, como as lagoas da região da Nhecolândia, no Pantanal Sul-Mato-Grossense. A precipitação e a composição química desses minerais estão diretamente relacionadas a parâmetros físico-químicos (pH, condutividade elétrica e etc.) do meio, ao regime hídrico, ao aporte de sedimentos e a presença de matéria orgânica e micro-organismos. A partir dos dados obtidos através dos sedimentos e água das lagoas e rios de duas fazendas da região (Barranco Alto e Nhumirim), foi possível distinguir, através de parâmetros físicoquímicos, três tipos de lagoas: água doce, oligosalina e salina. As lagoas mais salinas são rasas, com água escura e apresentam valores de pH>10 e condutividade elétrica acima de 3mS/cm, enquanto que as lagoas de água doce são mais profundas e de água límpida. Substância polimérica extracelular (EPS) foi observada nas lagoas mais salinas, normalmente associadas com alga tipo carófita. Os resultados da análise química da água mostram uma maior concentração dos cátions Na+ e K+ e ânions HCO- 3 e Cl-, caracterizando-as principalmente como águas bicarbonatadas sódicas. Na análise petrográfica observam-se argilominerais com distintas fases de crescimento, podendo ser indicativo do caráter autigênico do mineral. A análise química dos óxidos maiores obtida através da FRX mostra a predominância de SiO2, Al2O3, Fe2O3 e K2O. As lagoas salinas no geral apresentam valores mais baixos de SiO2 e Al2O3 do que os demais tipos; enquanto que MgO e CaO apresentam valores mais acentuados. Nota-se que há um aumento na concentração dos óxidos em direção ao topo das sequências coletadas e ao centro da lagoa, com exceção do SiO2. Os principais minerais presentes nas amostras, obtidos através da DRX em pó total são quartzo (~90%), feldspato (~8%) e calcita (~2%), além de minerais pesados. Com o tratamento para a identificação dos argilominerais em DRX, foi possível observar a presença de calcita em maior quantidade (~30%), caulinita e ilita. As características das reflexões da ilita, no entanto, indicam interestratificação com esmectita, principalmente nas amostras da Fazenda Barranco Alto. As análises AEM dessas amostras indicam que a esmectita tem caráter dioctaédrico, sendo formada principalmente por beidelita rica em ferro. Apenas na lagoa do Meio na Fazenda Nhumirim foi observada esmectita trioctaédrica no topo dos três pontos de coleta dentro da lagoa. Através do MEV-EDS, observa-se a predominância de cristais de quartzo arredondados, cristais de carbonato tabulares e cristais de granulação muito fina de argilominerais, cuja morfologia e composição química permitem inferir que se tratam de diferentes tipos de argilominerais, normalmente ricos em ferro e matéria orgânica, devido às altas quantidades de carbono. As análises por MET de média e alta resolução revelam o agrupamento de cristais tabulares, alongados e irregulares, com distintas composições químicas, mesmo dentro de uma mesma morfologia. Os resultados permitem concluir que na Fazenda Nhumirim predomina esmectita trioctaédrica, enquanto que na Barranco Alto predomina esmectita dioctaédrica. Esses minerais são comumente observados no topo das sequências de coleta, associados à calcita, onde também há presença de material microbiológico na água. A composição química da água das fazendas também mostra uma maior concentração de Mg2+ na Nhumirim e Na+ na Barranco Alto, sugerindo que esses minerais estão sendo gerados por precipitação direta da solução e que os aspectos físico-químicos e biológicos nas duas regiões estão interferindo na precipitação mineral. PALAVRAS CHAVE: Pantanal, lagoas alcalinas, argilominerais, esmectitas.

Abstract: Clay Minerals comprising one of the vastest group of minerals, whose chemical composition is formed mainly by aluminum. There are some species, however, with different contents of magnesium, normally associated with carbonates in lacustrine environments, such as the saline-alkaline lakes of Nhecolândia, Pantanal wetland, Brazil. The precipitation and the chemical composition of these minerals are directly associated with the physical-chemical conditions of the environment, with the hydrological system of the region, with the input of the sediments and with the presence of organic matter and microorganisms. Observing the results obtained from sediments and water samples of lakes and rivers from two farms (Barranco Alto and Nhumirim), it was possible to distinguish through physical-chemical parameters, three types of lakes: saline, oligosaline and freshwater lakes. The most saline lakes are shallow, with a dark water, showing pH values higher than 10 and electric conductivity higher than 3mS/cm. The freshwater lakes, on the other hand, are deeper and show a cleaner water. Exopolymeric substance (EPS) was also observed in the most saline lakes, generally associated with charophytes. The results from the water analysis have exhibited greater contents of the cations Na+ and K+ and the anions HCO- 3 and Cl-, characterizing the water as sodic bicabornate. In the petrographic analyses was observed clay minerals with phases of growing up, possibly indicating the authigenic character of the mineral. The main oxides were obtained through XRF analyses and they have shown the predominance of SiO2, Al2O3, Fe2O3and K2O. Generally, the saline lakes have shown lower concentrations of SiO2and Al2O3 than the other types of lakes, whereas MgO and CaO have shown the highest values. There is an increase on the concentration of the oxides towards the top of the collecting sequences and towards the center of the lake, excepting the SiO2. The main minerals identified by XRD analyses in the bulk sediments were quartz (~90%), feldspar (~8%) and calcite (~2%). In the clay fraction the calcite contents increase to 30% and it is possible to identify kaolinite and illite. The features of the illite reflections on diffractograms showed that illite are mixed-layered with smectite, mainly on the samples from Barranco Alto farm. The AEM analysis of these samples have indicated a dioctahedral character of the smectite, composed mainly by Fe-rich beidellite. On the Meio lake, in the Nhumirim farm, was observed trioctahedral smectite in the top of the three points collected in the lake. Through the SEM analyses it was observed the dominance of quartz rounded crystals, as well as tabular carbonate crystals and very fine crystals of clay minerals. The morphology and the chemical composition of the clays indicate that there is more than one type of clay mineral, normally rich in iron and organic matter, due to the high levels of carbon. The TEM analysis in medium and high resolution show a mixture of tabular, elongated and irregular crystals, with distinctive chemical compositions, even within the same crystal. The results allow us to conclude that in the Nhumirim farm dominates the trioctahedral smectite, whereas in the Barranco Alto farm dominates the dioctahedral smectite. These minerals are generally observed in the top of the collecting sequences, normally associated with calcite, where microbiological material was observed in the lakes. The water chemical composition has shown greater contents of magnesium in the Nhumirim farm, while in the Barranco predominates sodium. These features suggest that the minerals have been formed by direct precipitation from solution. Furthermore, the biological and physical-chemical aspects in the two areas are influencing the mineral precipitation. Key words: Pantanal, saline-alkaline lakes, clay minerals, smectites.