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. APLICACAO DA TECNICA DE pXRF NA ANALISE GEOQUIMICA DE SEDIMENTOS FLUVIAIS – RIBEIRA BULE, ESTADO DE MINAS GERAIS, BRASIL Resumo Uma nova metodologia baseada na fluorescencia de raios X portatil (pXRF) foi aplicada neste trabalho para analisar o halo de dispersao geoquimica de uma mineralizacao de sulfeto ao longo dos sedimentos Corrego do Bule (Ouro Branco, Minas Gerais, Brasil). A area de estudo, localizada no Quadrilatero Ferrifero (QF), tem uma importante ocorrencia de sulfeto de antimonio e zinco, que foi explorada entre as decadas de 1920 e 1930. Amostras de sedimentos fluviais foram coletadas ao longo do Corrego 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 milhao (ppm). Este trabalho analisa o tratamento estatistico dos dados por correlacao de Spearman com base em dados geoquimicos e algumas caracteristicas do sedimento, assim como as afinidades geoquimicas entre os elementos analisados e os processos supergenicos que controlam a dispersao dos elementos quimicos. Os teores de Al, Ca e Mg foram comparados com os da Crosta Continental Superior (UCC), uma vez que a composicao dos sedimentos do Corrego do Bule devem estar relacionados a composicao das rochas geradoras. Os resultados indicam que o teor de Al reflete a maturidade do solo ao redor. As concentracoes de Ca e Mg aumentam nas fases minerais resistentes as intemperies, principalmente dolomita. O enriquecimento de Fe esta associado a unidades geologicas que contem esse elemento, como o itabirito dolomitico e/ou dolomito ferruginoso (BIF). O alto teor de Mn esta relacionado a unidade de QF com maior ocorrencia de dolomita (Formacao Gandarela). Caracteristicas ambientais secundarias podem justificar o enriquecimento de Zn e Cu na area de estudo. Todos os tipos de rochas possuem concentracao significativa de Cr. A comparacao das concentracoes elementares dos sedimentos da corrente de Bule com as concentracoes medias dos elementos da Terra (UCC) revela intensa taxa de intemperismo das rochas-mae caracterizadas pela alta maturidade do material geologico, enriquecimento de Fe e Mn e a maioria dos metais traco analisados. Os resultados de um fator de enriquecimento com tres diferentes normalizadores (Al representando minerais argilosos; Fe + Mn representando oxidos / hidroxidos e; Ca + Mg representando carbonatos) indicam que a fase carbonatada e o principal transportador de elementos quimicos. Palavras-chave: Geoquimica. Quadrilatero de Ferro. Sedimentos. Fluorescencia Portatil de Raios X. Metais. Fatores de Enriquecimento.