APPLICATION OF pXRF (FIELD PORTABLE X-RAY FLUORESCENCE) TECHNIQUE IN FLUVIAL SEDIMENTS GEOCHEMICAL ANALYSIS – BULE STREAM, MINAS GERAIS STATE, BRAZIL

Abstract

A new methodology based on a portable X-ray fluorescence (pXRF) was applied in this work to analyze the geochemical dispersion halo of a sulfide mineralization along the Bule Stream sediments (Ouro Branco, Minas Gerais State, Brazil). The study area, located in the Iron Quadrangle (QF), has an important sulfide occurrence of antimony and zinc, which was explored between 1920s and 1930s. Stream sediment samples were collected along the Bule Stream and from some of its tributaries. Aluminum, Fe, Ca, Mg, Mn and Ti contents were obtained by the pXRF “mining mode” and quantified in percentage (%), while the results for Cu, Zn, Pb, As, Cr, Ag, Sb and Sr were carried out by the pXRF “soil mode”, quantified in parts per million (ppm). The statistical treatment of data by Spearman correlation based on geochemical data and some sediment features were discussed, such as the geochemical affinities between the analyzed elements and supergene processes which control the elemental dispersion. Aluminum, Ca and Mg contents were compared with that of the Upper Continental Crust (UCC), since the composition of the Bule Stream sediments should be related to the composition of the source rocks. The results indicate that the Al contents reflect the surrounding soil maturity. The concentrations of Ca and Mg increase in weathered resistant mineral phases, mainly dolomite. The Fe enrichment is associated with geological units containing this element, such as dolomite/ferruginous itabirites (BIF). The high Mn content is related to the QF unity with larger dolomite occurrence (Gandarela Formation). Secondary environmental characteristics can justify the enrichment of Zn and Cu in the study area. All types of rocks have significant concentration of Cr. The comparison of the elemental concentrations of Bule Stream sediments with the average concentration of the elements in the Earth's upper crust (UCC) reveals intense weathering rate of the parent rocks characterized by high maturity of the geological material, enrichment of Fe and Mn and most of the analyzed trace metals. The results of an enrichment factor with three different normalizers (Al representing clay minerals; Fe + Mn representing oxides/hydroxides and; Ca + Mg representing carbonates) indicate that the carbonate phase is the main conveyor of trace elements.

APLICAÇÃO DA TÉCNICA DE pXRF NA ANÁLISE GEOQUÍMICA DE SEDIMENTOS FLUVIAIS – RIBEIRA BULE, ESTADO DE MINAS GERAIS, BRASIL

Resumo

Uma nova metodologia baseada na fluorescência de raios X portátil (pXRF) foi aplicada neste trabalho para analisar o halo de dispersão geoquímica de uma mineralização de sulfeto ao longo dos sedimentos Córrego do Bule (Ouro Branco, Minas Gerais, Brasil). A área de estudo, localizada no Quadrilátero Ferrífero (QF), tem uma importante ocorrência de sulfeto de antimônio e zinco, que foi explorada entre as décadas de 1920 e 1930. Amostras de sedimentos fluviais foram coletadas ao longo do Córrego do Bule e em de alguns dos seus afluentes. Os teores de Al, Fe, Ca, Mg, Mn e Ti foram obtidos por pXRF em “mining mode” e quantificados em porcentagem (%), enquanto os resultados de Cu, Zn, Pb, As, Cr, Ag, Sb e Sr foram obtidos pelo pXRF em “soil mode” e foram quantificados em partes por milhão (ppm). Este trabalho analisa o tratamento estatístico dos dados por correlação de Spearman com base em dados geoquímicos e algumas características do sedimento, assim como as afinidades geoquímicas entre os elementos analisados e os processos supergênicos que controlam a dispersão dos elementos químicos. Os teores de Al, Ca e Mg foram comparados com os da Crosta Continental Superior (UCC), uma vez que a composição dos sedimentos do Córrego do Bule devem estar relacionados à composição das rochas geradoras. Os resultados indicam que o teor de Al reflete a maturidade do solo ao redor. As concentrações de Ca e Mg aumentam nas fases minerais resistentes às intempéries, principalmente dolomita. O enriquecimento de Fe está associado a unidades geológicas que contêm esse elemento, como o itabirito dolomítico e/ou dolomito ferruginoso (BIF). O alto teor de Mn está relacionado à unidade de QF com maior ocorrência de dolomita (Formação Gandarela). Características ambientais secundárias podem justificar o enriquecimento de Zn e Cu na área de estudo. Todos os tipos de rochas possuem concentração significativa de Cr. A comparação das concentrações elementares dos sedimentos da corrente de Bule com as concentrações médias dos elementos da Terra (UCC) revela intensa taxa de intemperismo das rochas-mãe caracterizadas pela alta maturidade do material geológico, enriquecimento de Fe e Mn e a maioria dos metais traço analisados. Os resultados de um fator de enriquecimento com três diferentes normalizadores (Al representando minerais argilosos; Fe + Mn representando óxidos / hidróxidos e; Ca + Mg representando carbonatos) indicam que a fase carbonatada é o principal transportador de elementos químicos.

Palavras-chave: Geoquímica. Quadrilátero de Ferro. Sedimentos. Fluorescência Portátil de Raios X. Metais. Fatores de Enriquecimento.