Reactividad alcalina potencial de los basaltos mesopotámicos

Los basaltos de la Mesopotamia son una importante fuente de de agregados destinados a la elaboración de hormigones. Si bien presentan en general un comportamiento en servicio satisfactorio desde el punto de vista de la durabilidad, existen casos documentados de hormigones elaborados con basaltos de la Mesopotamia que han sufrido fenómenos deletéreos severos por efecto de la reacción álcali agregado. Resulta sin embargo de una notoria complejidad establecer de manera objetiva la reactividad alcalina potencial de estos agregados básicamente por dos particularidades: en primer lugar la dificultad para cuantificar la presencia del componente mineralógicamente reactivo y en segundo lugar el hecho de que prácticamente todos estos agregados califican como potencialmente reactivos en el ensayo según norma IRAM 1674. En este trabajo se presentan los resultados de estudios y ensayos correspondientes a la evaluación de la reactividad alcalina potencial de agregados basálticos provenientes de cuatro canteras comerciales ubicadas en la Mesopotamia Argentina. Sobre muestras representativas de los frentes de explotación de cada una de las canteras analizadas se realizaron estudios petrográficos con esteromicroscopio y microscopía de polarización sobre secciones delgadas, que incluyeron la cuantificación del vidrio volcánico presente en el agregado. Estos estudios se complementaron con ensayos acelerados de reactividad alcalina potencial de barras de mortero según norma IRAM 1674, ensayos químicos de reactividad alcalina potencial según norma IRAM 1650 y ensayos de expansión de prismas de hormigón hasta un año de edad según norma IRAM 1700. Adicionalmente se realizaron ensayos acelerados de barras de mortero en similares condiciones a las establecidas en la norma IRAM 1674 pero exponiendo a las mismas a diferentes concentraciones de NaOH en el rango comprendido entre 0 y 1N. Los resultados obtenidos permiten correlacionar entre si la información proveniente de las diferentes técnicas de evaluación aplicadas y establecer en forma objetiva el grado de reactividad del agregado. Por otro lado se aporta información de gran utilidad para establecer criterios de utilización de estos agregados en el contexto de la problemática de la reacción álcali agregado

El miocè de la muntanya de Montjuïc : estratigrafia, sedimentologia, petrologia i diagènesi

La ciutat de Barcelona va néixer apadrinada per dos turons, el Mont Taber i el Mont Jovis. La primera n'ha estat el bressol sobre el qual va créixer; la segona, anomenada actualment Montjuïc, ha subministrat una part important de la matèria prima amb la que, des de l'època dels romans, s'ha anat construint la ciutat. La muntanya de Montjuïc està formada per roques sedimentàries detrítiques. L'anàlisi estratigràfic i sedimentològic detallat d'aquestes roques permet dilucidar en quin ambient sedimentari es van dipositar. Concretament, la muntanya de Montjuïc era un delta que, durant el Miocè, desembocava a la mar Mediterrània. Des del punt de vista petrològic, es podria acceptar, com una rudimentària classificació petrològica, la terminologia utilitzada per la gent que treballava en l'explotació de la "pedra de Montjuïc": el blanquet i el rebuig. El blanquet és la pedra de bona qualitat, dura i compacta però fàcil de treballar. El rebuig és la de mala qualitat, desagregable i poc útil per a construcció. Tot i així, ambdues varietats han estat utilitzades al llarg del temps. Aquest treball intentarà esbrinar quin és el significat geològic de l'existència d'aquestes dues varietats de pedra. A més a més de la raó per la qual una roca tant jove com la de Montjuïc ha experimentat una transformació de tal magnitud que l'ha fet esdevenir massissa i consistent, essent aquest últim un dels molts interrogants geològics que ofereix la muntanya de Montjuïc

Controles geoquímicos e mineralógicos na formação de minerais secundários na província ígnea do Paraná, noroeste do estado do Paraná

Orientadora: Prof. Dra. Eleonora Maria Gouvea VasconcellosCoorientadora: Prof. Dra. Anelize Manuela Bahniuk RumbelspergerDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências da Terra, Programa de Pós-Graduação em Geologia. Defesa : Curitiba, 29/03/2019Inclui referências: p. 110-117Resumo: O processo de alteração das rochas se inicia quando agentes externos reagem quimicamente com seus minerais constituintes. Isso gera um ambiente distinto do qual estes foram cristalizados, modificando a assembleia mineral e formando uma nova paragênese. Os minerais que ocorrem como preenchimento de cavidades na Província Ígnea do Paraná são alvo de estudo para compreensão de diversos processos, entre eles os hidrotermais. Este trabalho propõe-se a determinar os processos geoquímicos associados à precipitação de minerais secundários. Foram utilizados dados de campo, descrições petrográficas, caracterização mineral (DRX, MEV), geoquímica (FRX, MEV/EDS, HRTEM) e isotópica para analisar as fases minerais secundárias que ocorrem nas cavidades de derrames basálticos e brechas vulcanoclásticas no noroeste do estado do Paraná. Os derrames basálticos têm espessuras entre 1 e 20 m e estão intensamente vesiculados, sobretudo na porção superior; as brechas formam depósitos vulcanoclásticos máficos (MVDs) intercalados aos derrames, sendo que os clastos basálticos que formam seu arcabouço também são intensamente vesiculados. Amígdalas e cavidades diktitaxíticas ocorrem parcial a totalmente preenchidas por minerais secundários; possuem tamanhos variados entre 0,01 mm até maiores que 20 cm. As cavidades nas rochas vulcanoclásticas possuem em seu interior matriz composta por shards, pisólitos de sideromelano e cristaloclastos de plagioclásio e augita; quando esse material ocorre, antecede a precipitação dos minerais secundários. Feições de coalescência e embainhamento/afunilamento (necking) são comuns nas amígdalas de topo de derrame. Os argilominerais identificados como preenchimento de vesículas e/ou fraturas são do grupo da esmectita: montmorilonita, saponita e nontronita (cristais com morfologias associadas a processos vulcânicos autigênicos como cauliflower-like e honeycomb); e celadonita. As zeólitas (heulandita, estilbita, laumontita, mesolita, escolecita, chabazita, clinoptilolita e analcima) ocorrem associadas entre si e aos demais minerais; controlam principalmente os teores de CaO e Na2O no sistema hidrotermal. A heulandita é a espécie mais comum, seguida da estilbita e analcima. Calcita ocorre no centro das cavidades, sendo o último mineral a se cristalizar, ou então de maneira isolada, em cavidades monominerálicas. A correlação negativa entre Fe, Mg e o Al nos argilominerais ocorre por diferenças em sua temperatura de cristalização. A grande variação na assinatura isotópica do oxigênio (?18O entre 21,11 e 27,31‰(V-SMOW)) deve-se a mudanças consideráveis na composição isotópica do fluido durante os processos de cristalização da calcita. A mudança nos valores de carbono (?13C entre -1,90 e - 19,79‰(V-PDB)) indica uma mudança na fonte de carbono do fluido. A distribuição espacial das fases minerais encontradas é aleatória, impedindo a determinação de zonas de ocorrência para esses minerais. Queda gradativa na temperatura e evolução do fluido são responsáveis pela mudança sistemática de paragênese nas cavidades. O fluido gerador possuía assinatura alcalina da série Ca-Na, alta razão cátion/hidrogênio e temperaturas baixas a intermediárias; os minerais descritos foram formados em temperaturas entre 50 e 200°C na série Ca-Mg, transição entre as zonas da esmectita e esmectita/clorita-esmectita. Os parâmetros de controle para precipitação nesse sistema foram principalmente a temperatura devido à paragênese formada em temperaturas baixas a intermediárias e a composição química do fluido, com alta alcalinidade e baixa atividade de H+. PALAVRAS-CHAVE: Vulcânicas básicas. cavidades. argilominerais. zeólitas. carbonatos. isótopos estáveis.Abstract: Rock alteration processes generally begin when external agents chemically react with its constituents. The different environment from which they were crystallized, leads to a change in mineral composition, result in in a new paragenesis. Cavityfilling minerals occur in basaltic flows in the southern part of the Parana Igneous Province. Such secondary minerals are studied to understand various processes, including hydrothermal processes. This dissertation aims to determine the geochemical processes linked to the precipitation of such minerals in cavities. Through fieldwork, petrographic descriptions, mineral characterization (XRD, SEM), geochemistry (XRF, SEM/EDS, HRTEM) and isotopic analysis, the cavity-filling minerals that occur in basaltic flows and volcanoclastic breccias were studied. The outcrops are located in the northwest portion of Parana state, Brazil. Thickness of the flows vary from 1 to 20 m and are densely vesiculated, specially in their upper section; breccias comprise mafic volcanoclastic deposits intercalated between flows. The clasts in the breccias are also densely vesiculated. Amygdales and diktytaxitic cavities are partially to totally filled with secondary minerals; their sizes range from 0,01 mm up to 20 cm. Cavities in volcanoclastic clasts are also partially filled by their own matrix, comprised of glass shards, pisolites and crystaloclasts. This material precedes the generation of secondary minerals. Amygdales in the top of flows display necking, narrowing and coalescence features. Clay minerals identified in cavities and fractures are mainly smectites: montmorillonite, saponite and nontronite, displaying autigenic volcanic morphologies such as cauliflower-like and honeycomb; and celadonite. Zeolites (heulandite, stilbite, laumontite, mesolite, scolecite, chabazite, clinoptilolite and analcime) occur together and associated with other secondary minerals; CaO and Na2O in the hydrothermal system is controlled by zeolite precipitation. Heulandite is the most common zeolite in amygdales, followed by stilbite and analcime. Calcite appears in the center of the cavities and is the last mineral to cristalize in this sequence. The negative correlation between Fe, Mg and Al in clays is due to differences in temperatures of crystallization. The large isotopic signature range observed for oxygen in calcite (?18O 21,11 to 27,31‰(V-SMOW)) is due to considerable changes in the isotopic composition of the fluid during calcite crystallization. The change in carbon (?13C -1,90 to -19,79‰(V-PDB)) indicates at least two carbon sources for the hydrothermal fluid. The spacial distribution of the secondary phases is random, therefore hindering the determination of possible zones of occurrence for such secondary minerals. Gradative drops in temperature and fluid evolution were responsible for the sistematic change in the paragenesis of the cavities. The hydrothermal fluid had an alcaline signature of the Ca-Na series, high cation/hydrogen and intermediate to low temperatures. Secondary minerals studied in the region precipitated at intervals of 50 to 200°C in the Ca-Mg series, transition between smectite and smectite/chlorite-smectite zones. The main control parametres for mineral precipitation in this system were temperature, due to a mineral assemblage formed in intermediate to low temperatures and chemical composition of the fluid, presenting high alcalinity and low H+ activity. Keywords: Basalts; cavities. clay minerals. zeolites. carbonates. stable isotopes

Iron-bearing minerals in clays related to the Holocene marine ingression in the coastal plain of the Río de la Plata estuary (Argentina): paleoenvironmental implications

En este trabajo se efectúa la caracterización de los minerales portadores de hierro en arcillas de la llanura costera del estuario del Río de la Plata, incluidas en la Facies Villa Elisa de la Formación Las Escobas (MIS1), con el principal objetivo de contribuir a su interpretación paleoambiental. Además, los resultados permiten hacer inferencias que se estiman de interés para la Pedología y para las Ciencias Ambientales. El trabajo abarca el uso de diversas técnicas (análisis químicos, determinación de propiedades magnéticas, análisis térmico diferencial-termogravimétrico, difractometría de rayos X y espectroscopia Mössbauer). Los materiales analizados presentan tonalidades gris-oliva y se clasifican como arcillas. Presentan una asociación mineralógica compleja, resultado de la combinación de múltiples factores, que incluyen procesos vinculados a su procedencia, al ambiente de depositación y a los efectos de la pedogénesis. Dominan los argilominerales (aproximadamente 60%), representados principalmente por esmectitas, illita y secundariamente por caolinita e interestratificados illita/esmectita con elevado contenido de capas expansivas. Se identificó también la presencia de cuarzo, plagioclasas, feldespatos alcalinos y en menor medida calcita y óxi-hidróxidos de hierro. El contenido de hierro total es considerable (alrededor del 10%), con un claro predominio de Fe3⁺ sobre el Fe2⁺ (92% y 8%, respectivamente). Los óxi-hidróxidos de hierro presentes (goethita y eventualmente ferrihidrita) no constituyen los principales portadores de hierro. De esta manera se concluye que el Fe3⁺ se encuentra principalmente en los argilominerales, en particular en esmectitas ricas en hierro (Fe-esmectitas), del tipo nontronita/Fe-beidellita. La asociación mineral determinada tiene importantes implicancias para la interpretación paleoambiental. Se concluye que un ambiente de marisma recibió argilominerales a partir de la erosión de suelos loessicos (principalmente esmectitas e illita) y por corrientes mareales (más ricos en esmectitas y caolinita). Mecanismos propios del ambiente depositacional, vinculados a ciclos de humedecimiento-secado con oscilaciones de Eh en un medio levemente alcalino permitieron la incorporación de hierro en la estructura de las esmectitas. Un aspecto a destacar es que estos materiales presentan colores glei originados por minerales con Fe3⁺ (Fe-esmectitas y goethita), lo cual contradice el tradicional supuesto en Pedología, que asocia este patrón de color a minerales de Fe2⁺. Finalmente, se destaca que la elevada participación de Fe-esmectitas en asociación con óxi-hidróxidos de hierro, contribuye a la adsorción de metales pesados y otros contaminantes de la región, dándole a la Facies Villa Elisa un importante valor ambiental.Iron in sediments can be part of a wide variety of minerals which characteristics are heavily dependent upon the environmental conditions. Hence, their knowledge is useful for paleoenvironmental interpretations. The aim of this work is to contribute to the understanding of iron-bearing minerals in clay deposits associated whit the Holocene hypsthermal sea-level fall, in the coastal plain of the Río de la Plata estuary, at Ensenada, Berisso and La Plata localities (Figs. 1, 2a). The studied unit corresponds to the Villa Elisa Facies of the Las Escobas Formation (Cavallotto, 1995 , Fig. 2b). The aforementioned author indicated that the analyzed deposits reflected sedimentation in a marine-continental transition linked to a saltmarsh environment, developed when the Holocene sea flooded the coastal plain. Cavallotto (1995) also indicated that this low-energy environment would have received suspended material from different origins (such as creeks and tidal currents), which flocculated as result of a high salinity. An important aspect to emphasize is that these deposits comprise the parent materials of the soils of the region that has been classified as Vertisols (see Imbellone and Mormeneo, 2011). The present study includes the use of several techniques of proven effectiveness for mineralogical characterization, especially related to iron-bearing minerals in order to contribute to the paleoenvironmental interpretation of this unit. In addition, the results allow performing inferences that may interest to Soil and Environmental Sciences. Sampling was performed in eight excavations (Figs. 2a, 3) where eleven samples were obtained at depths ranging from 20 to 110 cm. The most affected levels by the current pedogenetic cycle (A horizons) were not taken into account. Routine analyses such as color, grain size, organic matter and swelling were performed (Table 1), in addition to chemical analysis (Table 2), Mössbauer spectroscopy (Fig. 4; Table 3), magnetic properties (Figs. 6, 7; Table 4,), X-ray diffraction (Fig. 8; Table 5) and differential thermal-thermogravimetric analysis (Fig. 9). The analyzed samples are gray-olive in color (commonly known in Soil Science as gley colors) and show a clear predominance of clay fraction. From a textural point of view, the materials are classified as clays (Fig. 4). Samples are composed of a mineralogical complex association, although considering the wide area of sampling, the composition (e.g., texture, magnetic parameters, chemical elements) are similar in all samples. This association results from the combination of multiple factors, including processes related to the source area, the depositional environment at a saltmarsh, and also the current pedogenetic environment. The clay minerals (approximately 60% of total) are dominant over the other mineral phases, represented mainly by smectites and illite, and secondarily by kaolinite and interstratified I/S (Table 5; Fig. 8). Also quartz, plagioclase, alkaline feldspar, and to a lesser extent calcite and iron oxy-hydroxides (goethite and probably ferrihydrite), are present. The presence of goethite is consistent with the magnetic and differential thermal-thermogravimetric results (Table 4; Figs. 6, 9), which also evidenced a low concentration of this mineral (less than 3%). Samples have shown a considerable total iron content (about 10%; Table 2) and according to the Mössbauer spectroscopy the ferric iron (Fe3⁺) predominates over the ferrous (Fe2⁺), being the relative percent of Fe3⁺ phase approximately 92% and Fe2⁺ phase only around 8% (Table 3; Fig. 5). In view of these results the iron oxy-hydroxides do not constitute a dominant mineral phase, and therefore do not represent the main iron-bearing minerals. On the basis of the obtained results, it is concluded that Fe3⁺ is mainly within the clay minerals structure, in particular in iron-rich smectites, of the nontronite/Fe-beidellite type. The mineral association presented here has important implications for paleoenvironmental interpretations. Taking into account the previous models that considered the Villa Elisa saltmarshes Facies of Las Escobas Formation, we concluded that this environment received clay minerals, coming from the erosion of loessic soils (mainly smectites and illite) in addition to a tidal input (more rich in smectites and kaolinite). Once deposited, those materials were subjected to the environmental conditions, including repeated wetting-drying cycles and their respective Eh fluctuations under slightly alkaline pH conditions. Such conditions gave rise to complex mechanisms, which allowed the incorporation of iron into the smectites structure. One interesting aspect to emphasize is that the gley colors of these materials were originated by Fe3⁺ bearing minerals as Fe-smectites, which contradicts the traditional assignation of this color pattern to Fe2⁺ iron minerals. Besides, it is highlighted that the participation of Fe-smectites in association with iron oxy-hydroxides, contributes to the adsorption of heavy metals and other contaminants of the region. This aspect gives to the Villa Elisa Facies a great environmental importance.Facultad de Ciencias Naturales y MuseoLaboratorio de Entrenamiento Multidisciplinario para la Investigación TecnológicaCentro de Tecnología de Recursos Minerales y CerámicaInstituto de Física La Plat

Celadonita em basaltos da Província Magmática do Paraná, região do alto Uruguai, RS

Os derrames da Formação Serra Geral fazem parte de uma grande província ígnea continental situada no sul do Brasil e em parte do Uruguai, Paraguai e Argentina, são portanto muito bem conhecidos e estudados, no entanto as pesquisas geralmente são voltadas para os minerais primários da rocha, excluindo os argilominerais que são considerados como produtos de alteração. Este trabalho é um estudo voltado para a caracterização e entendimento dos argilominerais presentes em basaltos da Formação Serra Geral na região situada entre os municípios de Frederico Westphalen, Iraí, Caiçara, Ametista do Sul e Planalto. Os derrames da região foram contabilizados e estudados através de um levantamento em perfiís de estradas, onde um dos deles foi escolhido como estudo de caso por conter grandes quantidades de argilominerais, especialmente celadonita que é o principal foco de estudo deste trabalho. As técnicas utilizadas consistiram em análises petrográficas em microscopia ótica e microscopia eletrônica de varredura (MEV), além de difratometria raios X (DRX), espectrometria de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e espectrometria Mössbauer em argilominerais e celadonitas retiradas manualmente de vesículas. As análises químicas das rochas e dos minerais foram realizadas através das técnicas de fluorescência de Raios X e microssonda eletrônica, para análise de elementos maiores, e ICP-MS para elementos traços. Foi identificada uma correlação entre o litotipo pahoehoe de derrame e a presença da celadonita que ocorre em grandes proporções, preenchendo vesículas, fraturas e rodeando geodos. As análises químicas revelaram uma variação composicional da borda da vesícula para o centro e diferenças químicas entre as celadonitas encontradas dependendo do local de coleta, mesmo ocorrendo em um mesmo derrame. A caracterização microtextural das celadonitas e esmectitas revelaram padrões de precipitação em um sistema de equilíbrio com os minerais primários da rocha, sugerindo assim uma precipitação pós-magmática.The flows of the Serra Geral Formation are part of a continental large igneous province located at southern of Brazil and part of Uruguay, Paraguay and Argentina, are well known and studied, however researches are generally directed to the primary rock minerals, excluding the clay minerals which are considered as products of alteration. This work is a study at the characterization and understanding of the clay minerals present in basalts of the Serra Geral Formation in the region located between the cities of Frederico Westphalen, Iraí, Caiçara, Ametista do Sul and Planalto. The flows of the region were counted and studied through road profiles lifting, where one of those was chosen as a study case because the large amounts of clay minerals, mainly celadonites, which is the focus of this study. The techniques used consisted of petrographic analyzes using optical and scanning electron microscopy (SEM), powder X - ray diffractometry (XRD), Fourier transform infrared spectrometry (FTIR) and Mössbauer spectrometry in clays manually removed from vesicles. The chemical analyzes of rocks and minerals were performed using X-Ray fluorescence and electron microprobe for verification of major elements and ICP-MS for trace elements. A correlation was identified between pahoehoe litotype and the celadonite presence, which occurs filling vesicles, fractures and surrounding geodes. The chemical analyzes shows a compositional variation at the border towards the center of the vesicle and chemical differences between the celadonites depending on the place of gathering, even occurring in the same effusion. The microtexural characterization of celadonites and smectites revealed precipitation patterns in a system of equilibrium with the rock primary minerals, thus suggesting port-magmatic precipitation

Smectite in mangrove soils of the State of São Paulo, Brazil

Minerais de argila esmectíticos são freqüentemente identificados em solos de manguezais, mas são escassas as informações sobre os tipos encontrados e suas origens. A despeito da importância para a agronomia e geotecnia, as esmectitas desempenham também importante papel no âmbito ambiental, atuando na adsorção de nutrientes, poluentes orgânicos e metais pesados. Esmectitas em solos de manguezais podem ser de origem detrítica, marinha ou continental, e também de neoformação. Assim, este estudo objetivou identificar os tipos de esmectitas presentes em solos de manguezais do Estado de São Paulo e relacioná-los com suas possíveis origens. Para tanto, foram amostrados solos de cinco manguezais distribuídos ao longo do litoral paulista, cuja identificação dos constituintes mineralógicos da fração argila foi realizada por difratometria de raios X (DRX) com aplicação do teste de Greene-Kelly e por espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). Destacando os picos na banda de 3.560 cm-1 e na região próxima a 798 e 820 cm-1, verificou-se o predomínio de nontronita nos solos dos manguezais do Rio Sítio Grande, Ilha de Pai Matos, Ilha do Caranguejo e Rio Itapanhaú e, possivelmente menor participação de montmorilonita férrica no manguezal do Rio Escuro. Como os sedimentos continentais destes ambientes são muito pobres em esmectitas, a origem destes minerais nos solos dos manguezais estudados está relacionada à sedimentação deixada pelas transgressões marinhas pretéritas ou aos processos de neoformação ou, ainda, com uma combinação de ambas origens.Smectitic clay minerals are frequently identified in mangrove soils, but there is little information about their types and origins. Besides their importance in the agronomical and geotechnical areas, smectites play an important environmental role by adsorbing nutrients, organic pollutants and heavy metals. Smectites found in mangrove soils can be of marine or continental detrital origin, or of neoformation origin. Thus, the objective of this study was to identify the types of smectites present in the State of São Paulo mangrove soils (Brazil), and to relate them to their possible origins. Soil samples were taken in five mangroves along the State of Sao Paulo State coast line. The mineral composition of the clay fraction was identified by X-ray Diffractometry (XRD) applying the Greene-Kelly test and by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). Highlighting the peaks in the 3,560 cm-1 band and in the region near 798 and 820 cm-1, there was a predominance of nontronite in the soil at the Sítio Grande River, Pai Matos Island, Caranguejo Island and Itapanhaú River mangroves, and possibly a lower concentration of ferric montmorillonite in the Escuro River mangrove. Since the continental sediments in these environments are very poor in smectite, the origin of these minerals in the mangrove soils studied is related to sedimentation left by past marine transgressions, to neoformation processes, or yet to a combination of both origins