Mineralogia de argilas magnesianas em ambientes lacustres : o pré-sal e análogos globais com ênfase em química mineral

Abstract

Esta tese é um volume integrador dos resultados obtidos durante o período de doutorado, contendo dois artigos focados no estudo geoquímico e mineralógico de argilas magnesianas e suas paragêneses no pré-sal das bacias de Campos e Santos, além de bacias análogas como Madrid e Salta. O trabalho inclui uma revisão do estado da arte sobre os argilominerais, com ênfase no grupo magnesiano e sua gênese, particularmente em ambientes lacustres, onde ocorrem como minerais autigênicos. O objetivo foi investigar, com base no conhecimento atual sobre as rochas do pré-sal, os contextos em que os agregados de argilominerais se formam. O grande avanço deste estudo reside na caracterização minuciosa das paragêneses por meio de uma abordagem in situ, utilizando uma escala mais próxima dos minerais, denominada "microssítios reativos". Esse enfoque permitiu o desenvolvimento de rotinas analíticas e a proposição de fórmulas para cada espécie mineral. A kerolita foi identificada, e, apesar da definição teórica, apresentou sinais de carga intercamada e teores mínimos de alumínio. A estevensita também mostrou baixos teores de alumínio e carga baixa, sendo caracterizada de acordo com sua paragênese, sempre associada à dolomitização e silicificação da matriz, além de sua incapacidade de expandir após aquecimento. O interestratificado K/S foi identificado como uma fase intermediária entre kerolita e estevensita, com variações tanto químicas quanto nos processos atuantes na facies e microssítios estudados. As saponitas, analisadas em todas as bacias, apresentaram uma grande diversidade composicional e se destacaram pelo alto teor de alumínio. A morfologia da calcita (seja esferulítica ou arbustiva) não parece influenciar na precipitação das argilas. A matriz híbrida e a influência dos produtos de substituição, como dolomitização e silicificação disseminadas, surgem como fatores mais confiáveis para a caracterização mineralógica e química. Embora a diagenese e os possíveis caminhos diagenéticos dessas argilas ainda sejam incertos, concluímos que não existem mecanismos inequívocos para identificar as argilas sem a aplicação dos protocolos metodológicos básicos de mineralogia e química. Assim, o termo genérico "argilominerais" deve ser utilizado para descrever esses minerais, evitando a aplicação errônea de classificações ou composição química, o que poderia dificultar comparações em estudos futuros.

This dissertation integrates the results obtained during the doctoral period, encompassing two articles focused on the geochemical and mineralogical study of magnesian clays and their parageneses in the pre-salt of the Campos and Santos basins, as well as analogous basins such as Madrid and Salta. The work includes a state-of-the-art review on clay minerals, with an emphasis on the magnesian group and its genesis, particularly in lacustrine environments where they occur as authigenic minerals. The objective was to investigate, based on current knowledge about pre-salt rocks, the contexts in which clay mineral aggregates form. The main advancement of this study lies in the detailed characterization of parageneses through an in-situ approach, focusing on a mineral-scale level called "reactive microsites." This approach enabled the development of analytical routines and the proposition of formulas for each mineral species. Kerolite was identified and, despite its theoretical definition, showed signs of interlayer charge and minimal aluminum content. Stevnsite also exhibited low aluminum content and low charge, being characterized according to its paragenesis. It was consistently associated with dolomitization and silicification of the matrix and its inability to expand after heating. The interstratified K/S phase was identified as an intermediate phase between kerolite and stevensite, exhibiting both chemical variations and process-related differences across the studied facies and microsites. Saponites, analyzed across all basins, displayed significant compositional diversity and were notable for their high aluminum content. The morphology of calcite (whether spherulitic or shrub-like) did not seem to influence the precipitation of clays. The hybrid matrix and the influence of substitution products, such as disseminated dolomitization and silicification, emerged as more reliable factors for mineralogical and chemical characterization. Although the diagenesis and possible diagenetic pathways of these clays remain uncertain, we conclude that there are no unequivocal mechanisms for identifying these clays without applying the basic methodological protocols of mineralogy and chemistry. Thus, the generic term "clay minerals" should be used to describe these minerals, avoiding the erroneous application of classifications or chemical compositions, which could hinder future comparative studies.