Plagioclase Dissolution Rate in a Granite-Gneiss Watershed of a Moist Tropical Mountain Forest
Taxa de Dissolução do Plagioclásio em uma Bacia de Drenagem Granito-Gnáissica de uma Floresta Ombrófila Densa Montana

A. C. S. COSTA, C. S. SILVEIRA, W. Z. MELLO, R. B. ALVIM, C. B. D. PINTO
2018 Anuário do Instituto de Geociências  
Resumo Uma área de 180 ha na cabeceira da bacia hidrográfica do Paquequer, sistema de drenagem situado no município de Teresópolis, foi selecionada para avaliação do intemperismo químico a partir de amostras de água fluvial coletadas em fevereiro e agosto de 2013 em substrato granito-gnaissico e local livre de influência antrópica direta, por estar inserido no Parque Nacional da Serra dos Órgãos. A área estudada possui cobertura de mata nativa, altitude variando de 1100 a 1900 m e precipitação
more » ... 0 m e precipitação média anual de 2800 mm. Os elementos dissolvidos (Na, Mg, Ca, K, Al, Si) foram determinados por espectrometrias atômicas com plasma indutivamente acoplado e os ânions Cle SO 4 2-, por cromatografia iônica. Esses resultados, assim como os dados de concentração de compostos nitrogenados e fosfatados (Alvim, 2016), de deposição atmosférica local (Rodrigues, 2006) e de composição litogeoquímica (Zorita, 1979; Tupinambá, 1999; Tupinambá et al., 2012) foram usados para gerar o modelo de dissolução de minerais, empregando o software PHREEQC. O balanço de massa apontou o Na como principal espécie química produto de intemperismo. Os dados mineralógicos mostram plagioclásio, quartzo, k-feldspato e biotita como mais abundantes no substrato, dentre os quais, unicamente o plagioclásio possui sódio em sua composição. De acordo com a série de Goldich (estabilidade mineral ao intemperismo), o plagioclásio foi identificado como principal mineral intemperizado desta assembleia, sendo consumido em uma taxa de 649 mol ha -1 ano -1 formando os minerais caulinita e gibbsita, e contribuindo com a liberação de no mínimo 818 mol ha -1 ano -1 e no máximo 1490 mol ha -1 ano -1 de sílica dissolvida (valor medido). Considerando o plagioclásio como o principal mineral responsável pelo fluxo de Na, a partir de cálculos estequiométricos associados à proporção de Si, estimou-se que a partir do intemperismo apenas do mineral plagioclásio, o solo deveria ser composto por 14% de caulinita e 86% de gibbsita em percentual molar relativo às duas fases minerais, o que está de acordo com os valores determinados no solo por difração de raio X (7% caulinita e 93% gibbsita). Abstract A 180 ha area in the headwater of Paquequer watershed, a drainage system located at the Teresópolis municipality, was selected for the evaluation of chemical weathering from collected river water samples in February and August 2013 in a granitic-gnaissic substrate free of direct anthropogenic influence for being located in a conservation unit (Serra dos Órgãos National Park). The study area has a native forest cover, an altitude range of 1100-1900 m and an average annual rainfall of 2800 mm. The dissolved elements (Na, Mg, Ca, K, Si, Al) were analyzed by inductively coupled plasma spectrometries and the anions Cland SO 4 2-, by ion chromatography. These results, combined with the concentration data of nitrogen and phosphorus compounds (Alvim, 2016), the atmospheric deposition (Rodrigues, 2006) , and the litogeochemistry (Zorita, 1979; Tupinambá, 1999; Tupinambá et al., 2012) were used to generate the dissolution model of mineral, employing the PHREEQC software. The mass balance indicate Na as the main chemical specie due to weathering. Mineralogical data show plagioclase, quartz, k-feldspar and biotite as substrate's most abundant minerals, among which only plagioclase has sodium in its composition. According to Goldich's series (mineral stability to weathering), plagioclase was identified as the main weathered mineral in this assemblage, being consumed at a rate of 649 mol ha -1 year -1 and forming the minerals kaolinite and gibbsite, with the release of a minimum of 818 mols ha -1 year -1 and a maximum of 1490 mols ha -1 year -1 of dissolved silica in the river (measured value). Considering plagioclase as the main mineral responsible for Na flux in the basin, stoichiometric calculations in association with Si ratio, it was estimated that only from the plagioclase weathering, the soil should be composed by 14% of kaolinite and 86% of gibbsite in percentage relative of the two mineral phases. The quantitative analysis of the mineralogy (Rietveld method) confirmed the calculations, showing a soil composition 7% kaolinite e 93% gibbsite, and attested the importance of plagioclase weathering in fluvial hydrogeochemistry and soil composition.
doi:10.11137/2018_2_85_94 fatcat:cedrepe5pbbyjnh3hlt64c5e5a