Resumo
Because weathering of minerals releases chemical elements into the biogeochemical cycle, characterization of their weathering products helps to better model groundwater quality, formation of secondary minerals and nutrient flux through the trophic chain. Based on microscopic and elemental analyses, weathering of riodacite from Serra Geral formation was characterized and weathering paths proposed. Three weathering paths of plagioclase phenocrystals were identified: plagioclase to gibbsite (Pg1); plagioclase to gels and gibbsite (Pg2); and plagioclase to gels, gibbsite and kaolinite (Pg3). Pyroxenes weathered to smectite and goethite (Py1), or to goethite and gibbsite (Py2), and magnetite weathered directly into iron oxides. Rock matrix comprises 90% of rock volume, and weathered to kaolinite and gibbsite, which explains why these minerals were the most abundant in the weathering products of these saprolites.
O intemperismo de minerais primários disponibiliza elementos químicos no ciclo biogeoquímico, que por sua vez influencia a qualidade da água subterrânea, formação de minerais secundários e o fluxo de nutrientes na cadeia trófica. Com base na análise microscópica e elemental, o intemperismo de riodacito da formação Serra Geral foi caracterizado e mecanismos de intemperismo propostos. Três processos principais de intemperismo de fenocristais de plagioclásios foram identificados: plagioclásio para gibbsita (Pg1); plagioclásio para gel e gibbsita (Pg2), e plagioclásio para gel, gibbsita e caulinita (Pg3). Piroxênios intemperizaram-se para esmectita e goetita (Py1), ou para goethita e gibbsita (Py2), e magnetita intemperizou-se para óxidos de ferro. A matriz da rocha compõe 90% do volume total, e intemperiza-se para caulinita e gibbsita, o que explica a abundância destes minerais nos produtos de intemperismo destes saprolitos.
Resumo
Because weathering of minerals releases chemical elements into the biogeochemical cycle, characterization of their weathering products helps to better model groundwater quality, formation of secondary minerals and nutrient flux through the trophic chain. Based on microscopic and elemental analyses, weathering of riodacite from Serra Geral formation was characterized and weathering paths proposed. Three weathering paths of plagioclase phenocrystals were identified: plagioclase to gibbsite (Pg1); plagioclase to gels and gibbsite (Pg2); and plagioclase to gels, gibbsite and kaolinite (Pg3). Pyroxenes weathered to smectite and goethite (Py1), or to goethite and gibbsite (Py2), and magnetite weathered directly into iron oxides. Rock matrix comprises 90% of rock volume, and weathered to kaolinite and gibbsite, which explains why these minerals were the most abundant in the weathering products of these saprolites.
O intemperismo de minerais primários disponibiliza elementos químicos no ciclo biogeoquímico, que por sua vez influencia a qualidade da água subterrânea, formação de minerais secundários e o fluxo de nutrientes na cadeia trófica. Com base na análise microscópica e elemental, o intemperismo de riodacito da formação Serra Geral foi caracterizado e mecanismos de intemperismo propostos. Três processos principais de intemperismo de fenocristais de plagioclásios foram identificados: plagioclásio para gibbsita (Pg1); plagioclásio para gel e gibbsita (Pg2), e plagioclásio para gel, gibbsita e caulinita (Pg3). Piroxênios intemperizaram-se para esmectita e goetita (Py1), ou para goethita e gibbsita (Py2), e magnetita intemperizou-se para óxidos de ferro. A matriz da rocha compõe 90% do volume total, e intemperiza-se para caulinita e gibbsita, o que explica a abundância destes minerais nos produtos de intemperismo destes saprolitos.
Resumo
The Piraju (SP) Brazil area is geologicaly characterized by a great distribution of basic and acid rocks from the "Serra Geral" Formation. Basic rocks have been extensively studied as to their processes and products of alteration. However, published material on the same subject related to volcanic acid rocks is scarce. This research exposes results of studies made in petrologic, mineralogical and micromorphological volcanic acid rocks (rhyodacites of the Serra Geral Formation), in the alterations developed above these rocks, making the mineralogical evolution of plagioclases clear. The rhyodacites of the Serra Geral Formation (JKsg) possess in their mineralogical composition about 60-65% of plagioclases, (macro and fenocrystals) configuring the most important part of their constitution. The study of the alteration of these plagioclases offers important information in relation to the alteration of the rock and related soils. Results obtained by optic microscopy, X-ray diffraction allied to chemical qualitative and semi-quantitative determinations by scanning eletronic microscopy (SEM) analyses allowed important interpretations and conclusions on the evolution of the alteration of the plagioclases: a) through not very intense weathering processes, that is, through a partial hydrolysis process (monossialitization) the plagioclase crystals developed mostly to kaolinite and secondarily to mica and haloysite; b) through, intense weathering processes, that is, through a total hydrolysis process (alitization) the plagioclase crystals developed to gibbsite.
A região de Piraju -- SP é caracterizada geologicamente por apresentar uma grande distribuição de rochas básicas e ácidas da Formação Serra Geral. Os processos e produtos de alteração das rochas básicas são apresentados em muitos trabalhos, mas estudos envolvendo alteração de rochas vulcânicas ácidas são raros. Apresentam-se os resultados de estudos petrológicos, químicos e mineralógicos nas rochas vulcânicas ácidas (riodacitos da Formação Serra Geral), nos produtos de alteração dessas rochas, dando ênfase para a evolução mineralógica dos plagioclásios. Os riodacitos da Fm. Serra Geral (JKsg) possuem em sua composição mineralógica cerca de 60-65% de plagioclásios configurando assim a parte mais importante de sua constituição. O estudo da alteração desses plagioclásios oferece informações importantes em relação a própria alteração da rocha e dos solos relacionados. Resultados obtidos a partir de análises de microscopia óptica, difratometria de raios-X aliados a determinações químicas qualitativas e semi-quantitativas obtidas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) permitiram importantes interpretações e conclusões sobre a evolução da alteração nos plagioclásios, a saber: a) por meio de intemperismo não muito intenso, isto é, processo de hidrólise parcial (monossialitização) os cristais de plagioclásio evoluem principalmente para caulinita e secundariamente para mica e haloisita; b) por meio de intemperismo intenso, isto é, processo de hidrólise total (alitização) os cristais de plagioclásio evoluem para gibbsita.
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The Piraju (SP) Brazil area is geologicaly characterized by a great distribution of basic and acid rocks from the "Serra Geral" Formation. Basic rocks have been extensively studied as to their processes and products of alteration. However, published material on the same subject related to volcanic acid rocks is scarce. This research exposes results of studies made in petrologic, mineralogical and micromorphological volcanic acid rocks (rhyodacites of the Serra Geral Formation), in the alterations developed above these rocks, making the mineralogical evolution of plagioclases clear. The rhyodacites of the Serra Geral Formation (JKsg) possess in their mineralogical composition about 60-65% of plagioclases, (macro and fenocrystals) configuring the most important part of their constitution. The study of the alteration of these plagioclases offers important information in relation to the alteration of the rock and related soils. Results obtained by optic microscopy, X-ray diffraction allied to chemical qualitative and semi-quantitative determinations by scanning eletronic microscopy (SEM) analyses allowed important interpretations and conclusions on the evolution of the alteration of the plagioclases: a) through not very intense weathering processes, that is, through a partial hydrolysis process (monossialitization) the plagioclase crystals developed mostly to kaolinite and secondarily to mica and haloysite; b) through, intense weathering processes, that is, through a total hydrolysis process (alitization) the plagioclase crystals developed to gibbsite.
A região de Piraju -- SP é caracterizada geologicamente por apresentar uma grande distribuição de rochas básicas e ácidas da Formação Serra Geral. Os processos e produtos de alteração das rochas básicas são apresentados em muitos trabalhos, mas estudos envolvendo alteração de rochas vulcânicas ácidas são raros. Apresentam-se os resultados de estudos petrológicos, químicos e mineralógicos nas rochas vulcânicas ácidas (riodacitos da Formação Serra Geral), nos produtos de alteração dessas rochas, dando ênfase para a evolução mineralógica dos plagioclásios. Os riodacitos da Fm. Serra Geral (JKsg) possuem em sua composição mineralógica cerca de 60-65% de plagioclásios configurando assim a parte mais importante de sua constituição. O estudo da alteração desses plagioclásios oferece informações importantes em relação a própria alteração da rocha e dos solos relacionados. Resultados obtidos a partir de análises de microscopia óptica, difratometria de raios-X aliados a determinações químicas qualitativas e semi-quantitativas obtidas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) permitiram importantes interpretações e conclusões sobre a evolução da alteração nos plagioclásios, a saber: a) por meio de intemperismo não muito intenso, isto é, processo de hidrólise parcial (monossialitização) os cristais de plagioclásio evoluem principalmente para caulinita e secundariamente para mica e haloisita; b) por meio de intemperismo intenso, isto é, processo de hidrólise total (alitização) os cristais de plagioclásio evoluem para gibbsita.
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The objectives of this study were to evaluate samples of diabase with three different weathering stages, one sample of rhyolite and four of argilite, through the analysis of their spectral reflectance. Samples of geological materials occuring in the Piracicaba SP Brazil region, (diabase and argilite), and the Palmas PR Brazil region, (rhyolite) were collected. Spectral data were obtained using a laboratory spectroradiometer, covering the 400 to 2500 nm wavelength range. The main conclusions were: a. it was possible to discriminate the geologic materials by reflectance intensity and by absorption features of the spectral curves; b. the descriptive analysis discriminated the different weathering stages of the diabase rock, specially observing the intensity and absorption features of the spectral curves. As the weathering process occurs, changes of the composition of the rocks could be recognized in the reflectance curves; c. 2300 nm band, due to the Mg-OH group, which occurs for diabase, did not occur for the argilite, and was a discriminant band for argilite.
O objetivo deste trabalho foi o de caracterizar radiometricamente três tipos de rochas, analizando os espectros de reflectância de diabásio em três níveis de alteração (camada sã e duas camadas de alterações), riolito (uma amostra) e argilito (quatro amostras). As amostras do diabásio e argilito foram coletadas na região de Piracicaba, SP e a do riolito na região de Palmas, PR. Foram obtidas curvas de reflectância dessas amostras em laboratório, na faixa de 400 a 2500 nm. As principais conclusões foram: a. Foi possível discriminar o diabásio do riolito, assim como dos argilitos, através da intensidade, forma e feições de absorção das curvas espectrais; b. A análise descritiva das curvas de reflectância do diabásio permitiu a discriminação das rochas em diferentes estágios de intemperismo, especialmente quanto à intensidade de reflectância e das feições de absorção. Na medida em que a rocha se intemperiza, ocorreram mudanças em sua composição, que puderam ser notadas nas curvas espectrais; c. A presença da banda em 2300 nm, referente aos grupos Mg-OH, ocorreu apenas nas curvas do diabásio, e foi discriminante em relação às curvas dos argilitos.
Resumo
The aim of this study was to characterize soil materials with different degrees of weathering and then associate their composition with their spectral behavior. One pedological profile developed from diabase was studied in Capivari-SP, Brazil. The morphological description allowed to separate six phases of rock-soil alteration. Afterwards, granulometry, chemical and mineralogical analysis were carried out. The soil spectral reflectance was evaluated with a laboratory spectroradiometer using the wavelength range of 300 to 2500 nm. The profile was moderately weathered as evidenced by a high silt/clay ratio, found below the Bi horizon. Subsurface horizons also presented high nutrient status, especially for P, Ca and Mg, which was related to the occurence of saprolite with an abundance of easily weathered minerals. The mineral evolution began with the precipitation of iron oxides and 2:1 clay minerals, like vermiculite and vermiculite-smectite, and this led to the formation of kaolinite and gibbsite in the upper part of the soil profile. Spectral behavior generally was in conformity with their mineralogical composition, pointing out to the presence of iron oxides, various groups of clays and primary minerals, such as pyroxenes and magnetite.
O presente estudo teve por objetivo caracterizar diferentes fases de intemperismo de um solo e relacioná-las com seu comportamento espectral. Um perfil pedológico desenvolvido sobre diabásio da região de Capivari-SP, foi descrito morfologicamente, identificando-se seis fases de alteração. Os atributos analisados foram granulometria, composição química e mineralógica. A reflectância espectral do solo foi avaliada em laboratório através de espectrorradiômetro na faixa de 300 a 2500 nm. O perfil apresentou grau de intemperismo moderado, o que foi evidenciado pela alta relação silte/argila observada abaixo do horizonte Bi. Os horizontes subsuperficiais também apresentaram alto teor de nutrientes, especialmente P, Ca e Mg, que estavam relacionados com a presença em subsuperfície de saprolito com razoável reserva de minerais intemperizáveis. A evolução dos minerais primários iniciou pela formação de óxidos de ferro e de argilas 2:1, como vermiculita ou vermiculita-esmectita, que foram transformadas em caulinita e gibbsita em direção ao topo do perfil. Na medida em que ocorreram alterações na composição mineralógica no perfil, foram verificadas variações nos dados espectrais. Basicamente a reflectância foi influenciada diferenciadamente pela ocorrência de óxidos de ferro, diferentes tipos de argilas e minerais primários como piroxênios e magnetita.
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The aim of this study was to characterize soil materials with different degrees of weathering and then associate their composition with their spectral behavior. One pedological profile developed from diabase was studied in Capivari-SP, Brazil. The morphological description allowed to separate six phases of rock-soil alteration. Afterwards, granulometry, chemical and mineralogical analysis were carried out. The soil spectral reflectance was evaluated with a laboratory spectroradiometer using the wavelength range of 300 to 2500 nm. The profile was moderately weathered as evidenced by a high silt/clay ratio, found below the Bi horizon. Subsurface horizons also presented high nutrient status, especially for P, Ca and Mg, which was related to the occurence of saprolite with an abundance of easily weathered minerals. The mineral evolution began with the precipitation of iron oxides and 2:1 clay minerals, like vermiculite and vermiculite-smectite, and this led to the formation of kaolinite and gibbsite in the upper part of the soil profile. Spectral behavior generally was in conformity with their mineralogical composition, pointing out to the presence of iron oxides, various groups of clays and primary minerals, such as pyroxenes and magnetite.
O presente estudo teve por objetivo caracterizar diferentes fases de intemperismo de um solo e relacioná-las com seu comportamento espectral. Um perfil pedológico desenvolvido sobre diabásio da região de Capivari-SP, foi descrito morfologicamente, identificando-se seis fases de alteração. Os atributos analisados foram granulometria, composição química e mineralógica. A reflectância espectral do solo foi avaliada em laboratório através de espectrorradiômetro na faixa de 300 a 2500 nm. O perfil apresentou grau de intemperismo moderado, o que foi evidenciado pela alta relação silte/argila observada abaixo do horizonte Bi. Os horizontes subsuperficiais também apresentaram alto teor de nutrientes, especialmente P, Ca e Mg, que estavam relacionados com a presença em subsuperfície de saprolito com razoável reserva de minerais intemperizáveis. A evolução dos minerais primários iniciou pela formação de óxidos de ferro e de argilas 2:1, como vermiculita ou vermiculita-esmectita, que foram transformadas em caulinita e gibbsita em direção ao topo do perfil. Na medida em que ocorreram alterações na composição mineralógica no perfil, foram verificadas variações nos dados espectrais. Basicamente a reflectância foi influenciada diferenciadamente pela ocorrência de óxidos de ferro, diferentes tipos de argilas e minerais primários como piroxênios e magnetita.
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The objectives of this study were to evaluate samples of diabase with three different weathering stages, one sample of rhyolite and four of argilite, through the analysis of their spectral reflectance. Samples of geological materials occuring in the Piracicaba SP Brazil region, (diabase and argilite), and the Palmas PR Brazil region, (rhyolite) were collected. Spectral data were obtained using a laboratory spectroradiometer, covering the 400 to 2500 nm wavelength range. The main conclusions were: a. it was possible to discriminate the geologic materials by reflectance intensity and by absorption features of the spectral curves; b. the descriptive analysis discriminated the different weathering stages of the diabase rock, specially observing the intensity and absorption features of the spectral curves. As the weathering process occurs, changes of the composition of the rocks could be recognized in the reflectance curves; c. 2300 nm band, due to the Mg-OH group, which occurs for diabase, did not occur for the argilite, and was a discriminant band for argilite.
O objetivo deste trabalho foi o de caracterizar radiometricamente três tipos de rochas, analizando os espectros de reflectância de diabásio em três níveis de alteração (camada sã e duas camadas de alterações), riolito (uma amostra) e argilito (quatro amostras). As amostras do diabásio e argilito foram coletadas na região de Piracicaba, SP e a do riolito na região de Palmas, PR. Foram obtidas curvas de reflectância dessas amostras em laboratório, na faixa de 400 a 2500 nm. As principais conclusões foram: a. Foi possível discriminar o diabásio do riolito, assim como dos argilitos, através da intensidade, forma e feições de absorção das curvas espectrais; b. A análise descritiva das curvas de reflectância do diabásio permitiu a discriminação das rochas em diferentes estágios de intemperismo, especialmente quanto à intensidade de reflectância e das feições de absorção. Na medida em que a rocha se intemperiza, ocorreram mudanças em sua composição, que puderam ser notadas nas curvas espectrais; c. A presença da banda em 2300 nm, referente aos grupos Mg-OH, ocorreu apenas nas curvas do diabásio, e foi discriminante em relação às curvas dos argilitos.