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Type: TESE DIGITAL
Degree Level: Doutorado
Title: Litogeoquímica e hidrogeoquímica, com ênfase nos elementos terras raras, das sub-bacias dos rios Atibaia e Jaguari (Região Sudeste, Brasil)
Title Alternative: Lithogeochemistry and hydrogeochemistry, with emphasis on rare earth elements, of the Atibaia and Jaguari rivers subbasins (Southeast Region, Brazil)
Author: Mortatti, Bruno Cesar, 1985-
Advisor: Enzweiler, Jacinta, 1955-
Abstract: Resumo: A composição mineral e geoquímica de amostras de rochas coletadas nas sub-bacias dos rios Atibaia (SBA) e Jaguari (SBJ), a montante e imediatamente a jusante dos seus quatro reservatórios foi comparada à dos constituintes dissolvidos na água dos seus principais rios. O estudo visou definir a assinatura dos elementos terras raras (ETR) nas águas fluviais para estabelecer relações com a litogeoquímica das bacias. Na SBA predominam rochas metamórficas, principalmente gnaisses e algumas ocorrências de quartzito, enquanto granitoides, de composição granodiorítica a granítica, constituem o arcabouço da SBJ. As rochas amostradas na SBA contêm somatórios de ETR ligeiramente mais concentrados que as coletadas na SBJ, apresentando assembleias minerais com fases relativamente mais susceptíveis ao intemperismo. Os litotipos da SBA apresentaram intervalos de fracionamento de ETR leves em relação aos pesados, normalizados ao folhelho (La/Yb)NF, entre 1,2 e 8,9 e mediana de 2,7 e para a SBJ estes valores variaram entre 1,4 até 3,6 e mediana de 1,8. Um quinto das amostras apresentou anomalias negativas de Eu e em um quarto delas esta anomalia foi positiva. Amostras de água fluvial coletadas em duas épocas distintas do ano apresentaram valores de sólidos totais dissolvidos (STD) crescentes de montante a jusante (12,8 a 131 mg?L-1), sendo os principais íons HCO3-, Ca2+, Na+ e K+, oriundos principalmente do intemperismo das rochas. Resultados de carbono orgânico, sulfato, nitrogênio inorgânico e cloreto sugerem aportes antrópicos pontuais e difusos, associados ao lançamento de efluentes brutos e tratados nas proximidades de núcleos urbanos, indústrias e áreas agrícolas. Os valores de somatório de ETR nas amostras de água do período chuvoso superaram os da época seca e a sua correlação positiva com os valores de turbidez dos cursos d¿água foi interpretada como influência de nano e micropartículas dispersas na água não retidas durante a filtração das amostras. Anomalias positivas de Ce, frequentes nas amostras de água, também foram associadas à presença de partículas, às quais o Ce4+ tem mais afinidade do que o Ce3+. O fracionamento entre os ETR leves e pesados nas amostras de água dos rios da SBA (La/Yb)NF = 0,4-1,8; mediana de 1,1 e SBJ (La/Yb)NF = 0,5-2,0; mediana de 1,0 não reflete diretamente os padrões de fracionamento das rochas das respectivas áreas porque as afinidades dos ETR leves e pesados diferem em relação a ligantes dissolvidos e às fases sólidas. Os menores valores de (La/Yb)NF obtidos correspondem a amostras coletadas próximo à saída dos reservatórios, indicando influência da dinâmica de sedimentação. Frequentes anomalias positivas de Eu foram atribuídas à dissolução de feldspatos e/ou apatita. As assinaturas dos ETR nas águas são predominantemente naturais, mas algumas razões elevadas de Y/Ho, em amostras a montante dos reservatórios, sugerem influência de fertilizantes. Discretas anomalias positivas de Gd antrópico foram frequentes na água a jusante dos reservatórios. Experimentos de lixiviação dos ETRY das amostras de rocha com o sideróforo desferrioxamina B mostraram que moléculas quelantes excretadas por microrganismos podem contribuir à solubilidade dos ETRY. A composição hidroquímica das bacias evidenciou sinais característicos de aportes antrópicos que demandam controle dada a sua relevância hídrica regional

Abstract: The mineral and geochemical composition of rock samples collected in the subbasins of the Atibaia (ASB) and Jaguari (JSB), upstream and immediately downstream of their four reservoirs was compared to the dissolved constituents in the water of their main rivers. The study aimed to define the signature of rare earth elements (REE) in the river water to establish relationships with the lithogeochemistry of the drainage basins. Metamorphic rocks are predominant in the ASB, mainly gneisses and some occurrences of quartzite, while granitoids, granodioritic and granitic compositions, constitute the JSB framework. The sampled rocks in the ASB contain REE totals slightly higher than those collected in the JSB, presenting mineral assemblages with phases relatively more susceptible to weathering. The lithotypes of ASB presented fractionation intervals enriched in light REE in relation to the heavy ones, normalized to shale, expressed by (La/Yb)SN, between 1.2 and 8.9 with a median of 2.7, while for the JSB these values ranged from 1.4 to 3.6 with a median of 1.8. One-fifth of the samples had Eu negative anomalies, and in a quarter of them, the anomaly was positive. Fluvial water samples collected at two different seasons presented increasing amounts of total dissolved solids (TDS) upstream to downstream (12.8 to 131 mg?L-1), being the major ions HCO3-, Ca2 +, Na+ and K+, derivated from the rock weathering processes. Results of organic carbon, sulfate, inorganic nitrogen and chloride suggest punctual and diffuse anthropogenic contributions associated with the release of treated and raw effluents near of the urban centers, industries and agricultural areas. The values of REE totals in the water samples during the rainy season exceeded those of the dry season and their positive correlation with river water turbidity values was interpreted as the influence of nano and microparticles dispersed in the water and not retained during the sampling filtration. Ce positive anomalies, frequent in water samples, were also associated with the presence of particles, to which Ce4+ has more affinity than Ce3+. The fractionation between the light and heavy REE in the water samples of the ASB rivers (La/Yb)SN = 0.4-1.8; median of 1.1 and JSB (La/Yb)SN = 0.5-2.0; median of 1.0, does not directly reflect the rock fractionation patterns of the respective areas, because the affinities of light and heavy REE differ in relation to dissolved ligands and solid phases. The lowest values of (La/Yb)SN obtained correspond to samples collected near the exit of the reservoirs, indicating influence of the sedimentation dynamics. Frequent positive Eu anomalies were attributed to feldspars and/or apatite dissolution. The signatures of the REE in the river waters are predominantly natural, but some high Y/Ho ratios in samples upstream of the reservoirs suggest agricultural inputs (fertilizer). Discrete positive anthropogenic Gd anomalies were frequent in the water downstream of the reservoirs. REY leaching experiments with the siderophore desferrioxamine B, performed with rock samples of the studied area, showed that chelating molecules excreted by microorganisms might contribute to the solubility of REY. The hydrochemical composition of the subbasins showed characteristic signs of anthropic inputs that demand control due to their regional hydric relevance
Subject: Geoquímica ambiental
Água (Geoquímica)
Terras raras
Atibaia, Rio (SP)
Jaguari, Rio, Bacia (SP)
Language: Multilíngua
Editor: [s.n.]
Citation: MORTATTI, Bruno Cesar. Litogeoquímica e hidrogeoquímica, com ênfase nos elementos terras raras, das sub-bacias dos rios Atibaia e Jaguari (Região Sudeste, Brasil). 2019. 1 recurso online (164 p.). Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Geociências, Campinas, SP.
Date Issue: 2019
Appears in Collections:IG - Tese e Dissertação

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