Geochemistry of rare earth elements in soil profiles of the Fernando de Noronha Archipelago

Autor: FEITOSA, Marina Monteiro
Přispěvatelé: NASCIMENTO, Clístenes Williams Araújo do, BIONDI, Caroline Miranda, SILVA, Ygor Jacques Agra Bezerra da, ARAÚJO, Josângela do Carmo Trezena de, SOUZA JÚNIOR, Valdomiro Severino de
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRPE
Universidade Federal Rural de Pernambuco (UFRPE)
instacron:UFRPE
Popis: Submitted by Mario BC (mario@bc.ufrpe.br) on 2019-09-18T13:49:56Z No. of bitstreams: 1 Marina Monteiro Feitosa.pdf: 5244080 bytes, checksum: 4774f4fe7fdd2eda4f14ef7be16a60da (MD5) Made available in DSpace on 2019-09-18T13:49:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marina Monteiro Feitosa.pdf: 5244080 bytes, checksum: 4774f4fe7fdd2eda4f14ef7be16a60da (MD5) Previous issue date: 2019-02-19 The South Atlantic Oceanic Volcanic Islands present a pedogenetic singularity due to their wide variety of soil parent materials and their geographic isolation. Several studies have been carried out in the Fernando de Noronha archipelago, but little is known about the natural contents of rare earth elements (REEs). In this way, this work has as objective to evaluate the influence of mineralogy and geochemistry of different volcanic rocks of Fernando de Noronha on the natural contents, mobility and fractionation of REEs in nine soil profiles of the homonymous main island and Rata island. The mineralogical composition of the rocks was made by the analysis of petrographic slides and analyzed qualitatively and semiquantificatively by scanning electron microscope (SEM) and X-ray dispersive energy (EDS) spectrometer. The samples of rocks and soils were subjected to total digestion for metals and the REEs were determined by optical emission (ICP-OES) and normalized with respect to the rock of origin of each profile. The major elements of the samples were determined by wavelength dispersion X-ray fluorescence spectrometry (XFR), these concentrations were used as the basis for the calculation of the indexes of weathering, chemical alteration (CIA) and mafic index (MIA). The enrichment or depletion of REEs and major elements in the soil profiles were analyzed from the fractionation between light and heavy REEs. Additionally, Ce and Eu anomalies were calculated. In addition to the calculations of the enrichment factors (EF) and mass geochemical balances of the REEs and larger elements to observe geochemical signatures. The results showed that ultrabasic rocks originated soils with higher concentrations of REEs due to their richness in mafic minerals and accessories. Monazite and clinopyroxene are the main sources of REEs in rock samples. The concentration of REEs in rocks and soil profiles decreased in the following order: basanites / ankaratritos > ankaratritos > phonoliths > marine sediments. Despite the strong chemical weathering, soils developed from different lithologies of the Fernando de Noronha archipelago presented different geochemical signatures of REEs. The relationship ΣLREE / ΣHREE showed that the processes of weathering had a significant impact on the fractionation of REE in the soil profiles. In general, typically kaolinite soils have been developed. Thus, the greater fractionation of LREE / HREE was mainly associated to the abundance of kaolinites, which preferentially adsorb LREEs. In general, there was a slight enrichment of LREEs to the detriment of HREEs and a negative anomaly of Ce and Eu positive. Fe2O3, P2O5, TiO2 and higher REE concentrations were found in soils developed from ultrabasic rocks and intermediate and sedimentary rocks. Differences in the composition of primary minerals between ultrabasic and intermediate rocks, as well as the degree of weathering resulted in different mobilization of REEs during weathering. Thus, the mineralogical composition of the source material is a factor for understanding the mobility of the REE during weathering. As Ilhas Oceânicas Vulcânicas do Atlântico Sul apresentam uma particularidade pedogenética devido a sua ampla variedade de materiais de origem e seu isolamento geográfico. Diversos estudos têm sido realizados no arquipélago de Fernando de Noronha, porém pouco se conhece sobre os teores naturais de elementos terras raras (ETRs). Desta forma, este trabalho tem como objetivo avaliar a influência da mineralogia e geoquímica de diferentes rochas vulcânicas de Fernando de Noronha sobre os teores naturais, mobilidade e fracionamento de ETRs em nove perfis de solos da ilha principal homônima e da ilha Rata. A composição mineralógica das rochas foi feita pela análise de lâminas petrográficas e analisadas qualitativa e semiquantificativamente por microscópio eletrônico de varredura (MEV) e espectrômetro de energia dispersiva de raios X (EDS). As amostras de rochas e solos foram submetidas à digestão total e os ETRs foram determinados por espectrometria de emissão ótica (ICP-OES) e normalizados em relação à rocha de origem de cada perfil. Os elementos maiores das amostras foram determinados por espectrometria de fluorescência de raios X por dispersão de comprimento de onda (FRX); estas concentrações serviram de base para o cálculo dos índices de intemperismo, de alteração químico (CIA) e máfico (MIA). O enriquecimento ou depleção de ETRs nos perfis de solo foram analisados a partir do fracionamento entre ETRLs e ETRPs e anomalias de Ce e Eu foram calculadas. Os cálculos dos fatores de enriquecimento (FE) e dos balanços geoquímicos de massa dos ETRs e elementos maiores foram realizados para se observar assinaturas geoquímicas. Os resultados mostraram que as rochas ultrabásicas originaram solos com maiores concentrações de ETRs, devido à sua riqueza em minerais máficos e acessórios. Monazita e clinopiroxênio são as principais fontes de ETRs em amostras de rocha. A concentração de ETRs nas rochas e nos perfis de solo decresceu na seguinte ordem: basanitos/ankaratritos > ankaratritos > fonolitos > sedimentos marinhos. Apesar do forte intemperismo químico, solos desenvolvidos de distintas litologias do arquipélago de Fernando de Noronha apresentaram diferentes assinaturas geoquímicas de ETRs. A relação ΣETRL / ΣETRP mostraram que os processos de intemperismo tiveram um impacto significativo no fracionamento de ETR nos perfis de solo. Em geral, desenvolveu-se solos tipicamente cauliníticos. Assim, o maior fracionamento de ETRL / ETRP foi principalmente associado à abundância de caulinitas, que preferencialmente adsorvem ETRLs. Em geral, houve um leve enriquecimento de ETRLs em detrimento dos ETRPs e uma anomalia negativa de Ce e positiva de Eu. As concentrações de Fe2O3, P2O5, TiO2 e ETRs mais altas foram encontrados em solos desenvolvidos a partir de rochas ultrabásicas do que intermediárias e sedimentares. As diferenças na composição de minerais primários entre rochas ultrabásicas e intermediárias, bem como o grau de intemperismo resultou em mobilização diferente de ETRs durante intemperismo. Assim, a composição mineralógica do material de origem é fator para o entendimento da mobilidade do ETR durante o intemperismo.
Databáze: OpenAIRE
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