Geoquímica e mineralogia de argilas do Cretácio de Taveiro e Aveiro, Portugal

Abstract

Neste trabalho realiza-se um estudo mineralógico e geoquímico detalhado de níveis argilosos do Cretácico Superior da região de Taveiro (Reveles e S. Pedro) e de Aveiro (Bustos). Realizaram-se análises granulométricas, e recorreu-se à DRX para a caracterização mineralógica, e aos métodos FRX e AAN para a caracterização química. O estudo realiza-se quer na rocha total, quer em diferentes fracções granulométricas (fracção≥ 125 μm, 63-125 μm, 20-63 μm, 2-20 μm e fracção <2 μm). Os objectivos gerais são: (i) aprofundar os conhecimentos sobre a mineralogia e a geoquímica de níveis argilosos da bacia Lusitaniana e (ii) um melhor conhecimento da geoquímica de elementos traço, em especial as terras raras, em depósitos sedimentares e a sua correlação com a mineralogia, em particular os minerais argilosos. Os níveis argilosos de Reveles são constituídos essencialmente por quartzo, feldspatos alcalinos e filossilicatos estando estes em maior quantidade na amostra com maior percentagem de finos. Ainda na região de Taveiro, São Pedro distingue-se por ter menor quantidade de feldspatos alcalinos e pela presença de hematite. Em Bustos, os níveis estudados apresentam granulometria muito mais fina que as amostras de Taveiro, sendo maioritariamente constituídos por filossilicatos, a que se associam quartzo, feldspatos alcalinos, e calcite numa das amostras. As variações na composição mineralógica são reflectidas na composição química da rocha total no que se refere aos elementos maiores e menores, sendo Bustos o depósito com os teores de SiO2 mais baixos e maiores teores de Al2O3, MgO e K2O. No que se refere aos minerais argilosos, o depósito de Reveles é constituído por esmectites, ilite e caulinite, enquanto o depósito de São Pedro se distingue por apresentar apenas caulinite e ilite. Em Bustos, a ilite aparece como mineral dominante, seguida da caulinite e do interestratificado ilite/esmectite. A concentração e distribuição das terras raras (TR) e de outros elementos traço na fracção argilosa dependem da natureza dos minerais argilosos presentes, sugerindo a sua incorporação, quer a substituir os elementos maiores, quer por absorção/adsorção. Quando a caulinite é dominante, acompanhada pela ilite (caso de São Pedro), as TR estão concentradas na fracção argilosa, sugerindo a sua incorporação essencialmente na caulinite. Quando a esmectite é dominante, observa-se um enriquecimento nos elementos da 1ª série de transição, em particular o Zn. Uma quantidade elevada de ilite aparece associada a uma concentração de Cs na fracção argilosa, pelo que este elemento deve estar essencialmente incorporado neste mineral argiloso. A geoquímica de elementos traço, juntamente com os elementos maiores e menores, permite uma melhor diferenciação dos níveis estudados, bem como uma correlação mais completa com a mineralogia da rocha total e das diferentes fracções granulométricas. Na rocha total, após a normalização ao Sc fica bem realçado um enriquecimento de Cs e W em Bustos. Na região de Taveiro, os níveis de Reveles estão enriquecidos em Ti, Zn, Zr, Hf, Ba, TR e Th, enquanto em São Pedro se regista um enriquecimento em Sb.

ABSTRACT: Clay rich deposits occurring in Upper Cretaceous levels of the Lusitanian basin in Taveiro (Reveles and S. Pedro) and Aveiro (Bustos) regions, western Portugal, were selected for a detailed geochemical and mineralogical study, contributing for a more complete characterization of industrial exploited clay resources. Besides granulometric analysis, mineralogical (XRD) and chemical characterization (XRF and INAA) was applied to whole rock and different size fractions (Ф ≥ 125 μm, 63-125 μm, 20-63 μm, 2-20 μm and Ф <2 μm). The main goals of this study are: (i) better understanding the mineralogy and geochemistry of clayey levels, and (ii) a more detailed knolwledge of trace elements geochemistry, namely rare earth elements (REE), in sediments and their correlation with mineralogy, particularly the clay minerals. Reveles clayey levels present, besides quartz, alkali feldspars and phillosilicates, these more concentrated in the finer sample. São Pedro, also in Taveiro region, is differentiated by a lower content of alkali feldspars and the presence of hematite. In Bustos, the clay levels studied are finer compared to Taveiro, and mainly composed of phyllosilicates, and also quartz, alkali feldspars, and calcite in one sample. Chemical composition of whole rock, major and minor elements, reflect the different mineralogical associations. Bustos presents the lowest amount of SiO2 and the higher Al2O3, MgO and K2O contents. As far as the clay minerals are concerned, smectite, illite and kaolinite occur in Reveles, while only kaolinite and illite are found in São Pedro. Illite dominates in the Aveiro outcrop (Bustos), along with kaolinite and mixed layer illite/smectite. REE patterns and concentrations, as well as other trace elements, in the clay fraction depend on the clay minerals present, suggesting their incorporation by absorption/adsorption and/or substituting major elements. When kaolinite dominates, followed by illite (São Pedro), REE are concentrated in the clay fraction, pointing to their incorporation mainly in kaolinite, while in the presence of smectite as dominant mineral, an enrichment of 1st transition elements is observed, particularly Zn. A higher content of illite appears associated with a Cs enrichment in the clay fraction, indicating its incorporation in this clay mineral. Trace elements geochemistry, together with major and minor elements, alows a better differentiation of the studied Upper Cretaceous levels, as well as a more complete correlation with the mineralogical associations of the whole rock and different size fractions. In the whole rock, when normalized to Sc, different enrichments are observed: (a) Cs and W in Bustos; (b) Ti, Zn, Zr, Hf, Ba, TR and Th in Reveles; and (c) Sb in São Pedro.