Registro ambiental de alta resolução de formações ferríferas bandadas de Carajás (Brasil) a partir de suas propriedades magnéticas, petrográficas e geoquímicas.

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Teixeira, Livia Paula Vaz
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Brasil; Brazil; Carajás; Cristalização da magnetita; Formações ferríferas; Iron formations; Magnetismo de rochas; Magnetite crystallization; Neoarchean; Neoarqueano; Rock magnetism; Transição de Verwey; Verwey transition
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/14/14132/tde-16122025-101748/

As Formações Ferríferas (FFs) são rochas sedimentares de origem química ricas em ferro (Fe), formadas no fundo de antigos oceanos ao longo de mais de dois bilhões de anos no início da história da Terra, sendo amplamente utilizadas para investigar as condições da água do mar no Precambriano. Sua deposição coincidiu com a progressiva oxigenação da atmosfera e da hidrosfera, e as variações em sua composição química, mineralógica, magnética e isotópica permite investigar as mudanças ambientais que moldaram a evolução do planeta. Apesar de sua importância, muitos aspectos dos caminhos de cristalização dos óxidos de ferro em IFs ainda permanecem pouco compreendidos. Nesta tese, empregamos uma abordagem inovadora que combina uma caracterização magnética detalhada com imageamento óptico e eletrônico de alta resolução de FFs finamente laminadas da Formação Carajás (2,7 Ga), no Brasil, para investigar sua natureza mineralógica e seu potencial de preservar sinais paleoambientais. Nossos resultados revelam que a magnetita, presente como cristais grandes (0,1 a 0,5 mm), é o óxido de ferro dominante nessas rochas, com uma magnetização de saturação média (Ms) de 25 Am²/kg (correspondente a aproximadamente 27% em peso de magnetita) ao longo dos 230 metros da sequência estudada. No entanto, a significativa contribuição de minerais de alta coercividade sugere proporções variáveis de hematita ao longo do testemunho. Medidas em baixa temperatura também revelam que os grãos de magnetita apresentam comportamento não uniforme, indicando a presença de populações distintas. Observações petrográficas indicam que o sedimento original era uma lama de Fe-Si contendo hematita nanométrica dispersa em uma matriz rica em sílica. Esse conjunto hematita-sílica apresenta uma estrutura em colmeia composta por esferulas de sílica embutidos em uma matriz de hematita em escala micrométrica. As relações texturais confirmam que a magnetita se formou após a hematita, como indicado pela preservação dos esferulas de sílica nos núcleos de magnetita. Estágios posteriores de crescimento da magnetita são caracterizados por bordas livres de inclusões, associadas a um suprimento contínuo de sílica durante a diagênese inicial. A integração desses resultados com dados da literatura sugere que o ferro Fe(II) derivado de fontes hidrotermais foi oxidado para Fe(III) via fotossíntese anoxigênica e evoluiu em um sistema fechado até cristalizar-se inicialmente como hematita. Posteriormente, a respiração anaeróbia por microrganismos redutores de ferro possivelmente levou à formação de magnetita. Um processo diagenético posterior, envolvendo mobilização de Si e Fe, resultou na precipitação local de quartzo em paliçada e em uma segunda etapa de formação de magnetita. Cada estágio de cristalização da magnetita parece estar associado a uma estequiometria específica, conforme sugerido por análises de baixa temperatura da transição de Verwey. Além disso, analisamos as assinaturas de elementos-traço in situ em grãos de magnetita e hematita nas amostras mais preservadas das FFs de Carajás. Dado o conhecimento limitado sobre a incorporação de elementos-traço por óxidos de ferro presentes nesses depósitos, nosso objetivo com essas análises foi explorar como esses elementos foram incorporados à hematita e à magnetita, a fim de distinguir múltiplas gerações minerais, compreender melhor os processos responsáveis por sua formação e avaliar se esses minerais preservam assinaturas geoquímicas que reflitam as condições da água do mar antiga. Em consonância com estudos anteriores que utilizaram composições de elementos-traço para diferenciar tipos de magnetita, nossos resultados permitiram identificar duas populações principais de magnetita nas amostras de Carajás: (1) grãos primários com uma composição uniforme e intervalo composicional mais restrito, e (2) grãos com um intervalo mais amplo de conteúdos de elementos-traço, provavelmente influenciados por alterações pós-deposicionais, como a percolação de fluidos hidrotermais. Além disso, ao considerar elementos cuja concentração varia com a temperatura (por exemplo, Ti e V), fornecemos novos insights sobre a evolução ambiental dos oceanos do Precambriano, sugerindo que as FFs de Carajás se formaram a temperaturas mais baixas em comparação com outras FFs Precambrianas previamente estudadas.