Geochemistry of marine sediments of the Brazilian Northeastern continental shelf

Nascimento, Fernanda Souza do; Freire, George Satander Sá; Miola, Brígida

Abstracts

The marine sediment samples collected from the northeastern Brazilian continental shelf, at water depths between 20 and 80 m, consisted mainly of sands with an almost total absence of gravel and granules. Medium, coarse and very coarse sand grains are mostly composed of halimeda, lithothamnium, rodoliths and bioclastic sands with a carbonate content varying between 77 and 96 %. The chemistry in general shows a decreasing content of Ca (86.1 %) >Si (6 %) > Cl (3.6 %) > Sr (0.8 %) > K (0.66 %) > S (0.62 %) > Al (0.6 %) > Na (0.55%) > Mg (0.43 %) > Fe (0.4 %) > P (0.2 %) > Br (0.04 %) in the samples. There was no correlation between CaCO3 and chemical contents and grain size with depth and bio-components. With the exception of Sr of marine origin, all other elements (P, S, Br, Cl, Fe) are of continental origin. The lithothamnium of some offshore samples shows higher CaCO3 content, while Mg and Na are present only in halimedas. Bioclastic sands contain no Br, and silt and clay fractions are rare and characterize samples closer to the coast. These marine bioclastic granulates are of very pure biogenic calcium carbonates and are thus highly to be recommended for economic purposes.

marine sediments; biogenic CaCO3; geochemistry; continental shelf; Brazil

Os granulados marinhos, da Plataforma Continental do nordeste brasileiro, coletados de profundidades entre 20 e 80 m, são predominantemente areias cascalhosas constituídas de halimedas, litotames, rodolitos e areias bioclásticas, cujos teores de carbonatos variam de 77 a 96 %. A concentração média geral de elementos químicos na ordem decrescente é Ca (86.1 %) > Si (6 %) > Cl (3.6 %) > Sr (0.8 %) > K (0.66 %) > S (0.62 %) > Al (0.6 %) > Na (0.55 %) > Mg (0.43 %) > Fe (0.4 %) > P (0.2 %) > Br (0,04 %), independentemente da profundidade e tipo de bio-componente. Com exceção do Sr, que é de origem marinha, os demais elementos (P, S, Br, Cl, Fe) são de origem continental. Elementos como Mg e Na foram restritos às halimedas em apenas duas amostras, enquanto Br não foi detectado nas areias bioclásticas. Os maiores percentuais de frações finas (silte e argila) foram encontrados em amostras mais próximas à costa. Altas concentrações de carbonato de cálcio biogênico caracterizam esse depósito que pode ser considerado como recurso mineral marinho de importante valor econômico.

carbonato de cálcio marinho; geoquímica; plataforma continental; Brasil

ARYAL, S.; BAHADUR, R. K. C.; BHATTARAI, S. R.; PRABUA, P.; KIM, H. Y. Immobilization of collagen on gold nanoparticles: preparation, characterization, and hydroxyapatite growth. J. Mater. Chem, v. 16, p. 4642û4648, 2006.
BUCUR, I. I.; SASARAN, E. Relationship between algae and environment: an Early Cretaceous case study, Trascau Mountains, Romania. Facies, v. 51: p. 274-286, 2005.
CALLIARI, L. J. ; CORREA, I. C. S. ; ASP, N. E. Inner shelf and beach seashell resources in Southern Brazil. In: MARTINS, L. R.; SANTANA, C. I. á(Ed.). áNon living resources of the southern Brazilian coastal zone and continental margin Porto Alegre: Ponto Um:IG/UFRGS, 1999. 110 p.
COMISS├O NACIONAL INDEPENDENTE SOBRE OS OCEANOS. Os usos dos oceanos no sÚculo 21 - A contribuiþÒo brasileira. Relat¾rio final Ó ComissÒo Mundial Independente sobre os Oceanos, 1998. 133 p.
COUTINHO, P. N. Sedimentos carbonßticos da plataforma continental brasileira. Rev. Geol, p. 65-75, 1995.
COUTINHO, P. N. Levantamento do estado da arte da pesquisa dos recursos vivos marinhos do Brasil. Relat¾rio do Programa REVIZEE (1995-2000), Oceanografia Geol¾gica. BrasÝlia, DF.: FEMAR/SECIRM/MMA, 2005. 138 p.
DE MELO, P. C.; FURTINI NETO, A. E. AvaliaþÒo do Lithothamnium como corretivo da acidez do solo e fonte de nutrientes para o feijoeiro. CiÛnc. Agrotec., Lavras, v. 27, n. á3, p.508-519, 2003.
EHRLICH, H. L. Geomicrobiology 3rd ed., rev. and expanded. New York: Marcel Dekker, 1996. 719 p.
FREIRE, G. S. S. Geologia marinha da plataforma continental do Estado do Cearß 132 p. Tese (Mestrado em Geologia Marinha) - Centro de Tecnologia da Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 1985.
FREIRE, G. S. S.; áCAVALCANTI, V. M. M.; áMAIA, L. P.; LIMA, S. F. ClassificaþÒo dos sedimentos da plataforma continental do Estado do Cearß. In: SIMPËSIO DE GEOLOGIA DO NORDESTE, 17. 1997, Fortaleza. Anais.. Fortaleza: UFC, 1997, p. 209-211.
FREIRE, G. S. S.; áCAVALCANTI, V. M. M. A cobertura quaternßria da plataforma continental do Estado do Cearß. Brasilia, DF:á DNPM , 1998. v. 1, p. 42.
FREIRE, G. S. S.;á LIMA, S.; áMAIA, L. P.; áLACERDA, L. D. Geochemistry of continental shelf sediments of the Cearß coast, NE Brazil. In: LACERDA, L. D.;á SANTELLI, R. E.;á DUURSMA, E. K.;á ABR├O, J. J (Ed.). Facets of environmental Geochemistry in tropical and subtropical environments Berlin: Springer Verlag, 2004. p. 365-378.
HAMDY, A. A. Biosorption of heavy metals by marine algae. J. curr. Microbiol, v. 41, p. 232û238. 2000.
JAHAN, K.; MOSTO, P.; MATTSON, C.; FREY, E.; DERCHAK, L. áWaste management and the environment II. In: INTERNATIONAL CONFERENCE ON WASTE MANAGEMENT AND THE ENVIRONMENT, 2.,á 2004, Rhodes. ResumÚà UK: áWessex Institute of Technology, 2004. áp. 223-232.
LACERDA, L. D.; MARINS, R. V. GeoquÝmica de sedimentos e o monitoramento de metais na plataforma continental nordeste oriental do Brasil. Geochem. Bras, v. 20, n. 1, p. 123-135, 2006.
LAMAS, F.; IRIGARAY, C.; OTEO, C.; CHACON, J. Selection of the most appropriate method to determine the carbonate content for engineering purposes with particular regard to marls. Engineer. geol, v. 81, p. 32-41, 2005.
LARSONNEUR, C. La cartographie des dÚp¶t meubles sur le plateau continental franþais: mÚthode mise au point et utilisÚe en Manche. J. Rech. Oceanogr, áv. 2, p. á34û39, 1977.
LUTZ, V. A.; SATHYENDRANATH, S.; HEAD, E. J. H. Absorption coefficient of phytoplankton: regional variations in the North Atlantic. Mar. Ecol. Prog. Ser, v. 135, p. 197û213, 1996.
MARCADAM, J.; PARSONS, S. A. Calcium carbonate scale control, effect of material and inhibitors. Water Sci. Technol, v. 49, n. 2, p. 153-159, 2004.
MONTÆALVERNE, A.; COUTINHO, P. N. ProvÝncias sedimentares na plataforma continental de Pernambuco. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE GEOLOGIA,á 32., á1982, Salvador. Anais..Salvador: UFBA, 1982. áp. 1524-1430.
MORSE, J. W. Formation and diagenesis of carbonate sediments. In: MACKENZIE, F. T. (Ed.). Sediments, diagenesis and sedimentary rocks, treatise on Geochemistry 7, 2003. áp. 67-86.
POZEBON, D.; LIMA, E. C.; MAIA, S. M.; FACHELJ, M. G. Heavy metals contribution of non-aqueous fluids used in offshore oil drilling. Fuel, v. 84, p, 53-61, 2005.
REDE APL MINERAL. Arranjos produtivos locais de base mineral. áSetor áMineral ádo áEstado do Cearß.á GUERRA, áELZIVIR AZEVEDO (Coord.). BrasÝlia, DF: MinistÚrio de CiÛncia e Tecnologia û MCT, Secretaria áde áDesenvolvimento áTecnol¾gico e InovaþÒo áû áSETEC, áCoordenaþÒo-Geral áde Tecnologias Setoriais ûCGTS, CoordenaþÒo de Programas áMobilizadores (Recursos Minerais). Location: <http://www.redeaplmineral.org.br/>. Accessed: 2008.
REZENDE, C. E.; LACERDA, L. D.; OVALLE, A. R.C.; SOUZA, C. M. M.; GOBO, A. A. R.; SANTOS, D. O. The effect of an oil drilling operation on the trace metal distribution in bottom sediments from the Brazilian continental platform. Mar. Pollut. Bull, v. 44, p. 680-684, 2002.
SALES, H. B.; MELO, L. M.; SAMPAIO, R. L.; FREIRE, G. S. S. OtimizaþÒo de abertura de algas calcßrias da plataforma continental do Cearß. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE QU═MICA, 33., á1994, Fortaleza. Anais.. Fortaleza: UFC, 1993. áp. 3-6.
SCHULZ, K. G.; ZONDERVAN, I.; GERRINGA, L.; TIMMERMANS, K. R.; VELDHUIS, M. J.; RIEBESELL, U. Effect of trace metal availability on coccolithophorid calcification. Nature, Lond., v. 430, n. 7000, p. 673-676, 2004.
SHEPARD, F. P. Nomenclature based on sand-silt-clay rations. J. sediment. Petrol, v. 24, n. 3, p. á151û158, 1954.
STEINHAUER, M.; CRECELIUS, E.; STEINHAUE, W. Temporal and spatial changes in the concentrations of hydrocarbons and trace metals in the vicinity of an off shore oil-production platform. Mar. environ. Res, v. 37, p. 129-163, 1994.
STIRK, W. A.; VAN STADEN, J. Desorption of cadmium and the reuse of brown seaweed derived products as biosorbents. Botanica mar, v. 45, n. 1, p. 9-16, 2002.
YAN, X. Assessment of calcareous alga Corallina pilulifera as elemental provider. Biom. Bioenerg, v. 16, p. 357- 360, 1999.
YASUSHI, O.; YASUSHI, K. Coprecipitation of alkali metal ions with calcium carbonate. Geochim.á cosmochim. Acta, v. 50, n. 1, p. 49-58, 1986.
WILSON, S.; BLAKE, C.; BERGES, J. A.; MAGGS, C. A. Environmental tolerances of free-living coralline algae (maerl): implications for European marine conservation. Biol. Conserv, v. 120, p. 279û289, 2004.

Publication Dates

Publication in this collection
27 Aug 2010
Date of issue
2010

History

Accepted
09 Mar 2010
Reviewed
15 Dec 2009
Received
03 June 2009

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

[1] ARYAL, S.; BAHADUR, R. K. C.; BHATTARAI, S. R.; PRABUA, P.; KIM, H. Y. Immobilization of collagen on gold nanoparticles: preparation, characterization, and hydroxyapatite growth. J. Mater. Chem, v. 16, p. 4642û4648, 2006.

[2] BUCUR, I. I.; SASARAN, E. Relationship between algae and environment: an Early Cretaceous case study, Trascau Mountains, Romania. Facies, v. 51: p. 274-286, 2005.

[3] CALLIARI, L. J. ; CORREA, I. C. S. ; ASP, N. E. Inner shelf and beach seashell resources in Southern Brazil. In: MARTINS, L. R.; SANTANA, C. I. á(Ed.). áNon living resources of the southern Brazilian coastal zone and continental margin Porto Alegre: Ponto Um:IG/UFRGS, 1999. 110 p.

[4] COMISS├O NACIONAL INDEPENDENTE SOBRE OS OCEANOS. Os usos dos oceanos no sÚculo 21 - A contribuiþÒo brasileira. Relat¾rio final Ó ComissÒo Mundial Independente sobre os Oceanos, 1998. 133 p.

[5] COUTINHO, P. N. Sedimentos carbonßticos da plataforma continental brasileira. Rev. Geol, p. 65-75, 1995.

[6] COUTINHO, P. N. Levantamento do estado da arte da pesquisa dos recursos vivos marinhos do Brasil. Relat¾rio do Programa REVIZEE (1995-2000), Oceanografia Geol¾gica. BrasÝlia, DF.: FEMAR/SECIRM/MMA, 2005. 138 p.

[7] DE MELO, P. C.; FURTINI NETO, A. E. AvaliaþÒo do Lithothamnium como corretivo da acidez do solo e fonte de nutrientes para o feijoeiro. CiÛnc. Agrotec., Lavras, v. 27, n. á3, p.508-519, 2003.

[8] EHRLICH, H. L. Geomicrobiology 3rd ed., rev. and expanded. New York: Marcel Dekker, 1996. 719 p.

[9] FREIRE, G. S. S. Geologia marinha da plataforma continental do Estado do Cearß 132 p. Tese (Mestrado em Geologia Marinha) - Centro de Tecnologia da Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 1985.

[10] FREIRE, G. S. S.; áCAVALCANTI, V. M. M.; áMAIA, L. P.; LIMA, S. F. ClassificaþÒo dos sedimentos da plataforma continental do Estado do Cearß. In: SIMPËSIO DE GEOLOGIA DO NORDESTE, 17. 1997, Fortaleza. Anais.. Fortaleza: UFC, 1997, p. 209-211.

[11] FREIRE, G. S. S.; áCAVALCANTI, V. M. M. A cobertura quaternßria da plataforma continental do Estado do Cearß. Brasilia, DF:á DNPM , 1998. v. 1, p. 42.

[12] FREIRE, G. S. S.;á LIMA, S.; áMAIA, L. P.; áLACERDA, L. D. Geochemistry of continental shelf sediments of the Cearß coast, NE Brazil. In: LACERDA, L. D.;á SANTELLI, R. E.;á DUURSMA, E. K.;á ABR├O, J. J (Ed.). Facets of environmental Geochemistry in tropical and subtropical environments Berlin: Springer Verlag, 2004. p. 365-378.

[13] HAMDY, A. A. Biosorption of heavy metals by marine algae. J. curr. Microbiol, v. 41, p. 232û238. 2000.

[14] JAHAN, K.; MOSTO, P.; MATTSON, C.; FREY, E.; DERCHAK, L. áWaste management and the environment II. In: INTERNATIONAL CONFERENCE ON WASTE MANAGEMENT AND THE ENVIRONMENT, 2.,á 2004, Rhodes. ResumÚà UK: áWessex Institute of Technology, 2004. áp. 223-232.

[15] LACERDA, L. D.; MARINS, R. V. GeoquÝmica de sedimentos e o monitoramento de metais na plataforma continental nordeste oriental do Brasil. Geochem. Bras, v. 20, n. 1, p. 123-135, 2006.

[16] LAMAS, F.; IRIGARAY, C.; OTEO, C.; CHACON, J. Selection of the most appropriate method to determine the carbonate content for engineering purposes with particular regard to marls. Engineer. geol, v. 81, p. 32-41, 2005.

[17] LARSONNEUR, C. La cartographie des dÚp¶t meubles sur le plateau continental franþais: mÚthode mise au point et utilisÚe en Manche. J. Rech. Oceanogr, áv. 2, p. á34û39, 1977.

[18] LUTZ, V. A.; SATHYENDRANATH, S.; HEAD, E. J. H. Absorption coefficient of phytoplankton: regional variations in the North Atlantic. Mar. Ecol. Prog. Ser, v. 135, p. 197û213, 1996.

[19] MARCADAM, J.; PARSONS, S. A. Calcium carbonate scale control, effect of material and inhibitors. Water Sci. Technol, v. 49, n. 2, p. 153-159, 2004.

[20] MONTÆALVERNE, A.; COUTINHO, P. N. ProvÝncias sedimentares na plataforma continental de Pernambuco. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE GEOLOGIA,á 32., á1982, Salvador. Anais..Salvador: UFBA, 1982. áp. 1524-1430.

[21] MORSE, J. W. Formation and diagenesis of carbonate sediments. In: MACKENZIE, F. T. (Ed.). Sediments, diagenesis and sedimentary rocks, treatise on Geochemistry 7, 2003. áp. 67-86.

[22] POZEBON, D.; LIMA, E. C.; MAIA, S. M.; FACHELJ, M. G. Heavy metals contribution of non-aqueous fluids used in offshore oil drilling. Fuel, v. 84, p, 53-61, 2005.

[23] REDE APL MINERAL. Arranjos produtivos locais de base mineral. áSetor áMineral ádo áEstado do Cearß.á GUERRA, áELZIVIR AZEVEDO (Coord.). BrasÝlia, DF: MinistÚrio de CiÛncia e Tecnologia û MCT, Secretaria áde áDesenvolvimento áTecnol¾gico e InovaþÒo áû áSETEC, áCoordenaþÒo-Geral áde Tecnologias Setoriais ûCGTS, CoordenaþÒo de Programas áMobilizadores (Recursos Minerais). Location: <http://www.redeaplmineral.org.br/>. Accessed: 2008.

[24] REZENDE, C. E.; LACERDA, L. D.; OVALLE, A. R.C.; SOUZA, C. M. M.; GOBO, A. A. R.; SANTOS, D. O. The effect of an oil drilling operation on the trace metal distribution in bottom sediments from the Brazilian continental platform. Mar. Pollut. Bull, v. 44, p. 680-684, 2002.

[25] SALES, H. B.; MELO, L. M.; SAMPAIO, R. L.; FREIRE, G. S. S. OtimizaþÒo de abertura de algas calcßrias da plataforma continental do Cearß. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE QU═MICA, 33., á1994, Fortaleza. Anais.. Fortaleza: UFC, 1993. áp. 3-6.

[26] SCHULZ, K. G.; ZONDERVAN, I.; GERRINGA, L.; TIMMERMANS, K. R.; VELDHUIS, M. J.; RIEBESELL, U. Effect of trace metal availability on coccolithophorid calcification. Nature, Lond., v. 430, n. 7000, p. 673-676, 2004.

[27] SHEPARD, F. P. Nomenclature based on sand-silt-clay rations. J. sediment. Petrol, v. 24, n. 3, p. á151û158, 1954.

[28] STEINHAUER, M.; CRECELIUS, E.; STEINHAUE, W. Temporal and spatial changes in the concentrations of hydrocarbons and trace metals in the vicinity of an off shore oil-production platform. Mar. environ. Res, v. 37, p. 129-163, 1994.

[29] STIRK, W. A.; VAN STADEN, J. Desorption of cadmium and the reuse of brown seaweed derived products as biosorbents. Botanica mar, v. 45, n. 1, p. 9-16, 2002.

[30] YAN, X. Assessment of calcareous alga Corallina pilulifera as elemental provider. Biom. Bioenerg, v. 16, p. 357- 360, 1999.

[31] YASUSHI, O.; YASUSHI, K. Coprecipitation of alkali metal ions with calcium carbonate. Geochim.á cosmochim. Acta, v. 50, n. 1, p. 49-58, 1986.

[32] WILSON, S.; BLAKE, C.; BERGES, J. A.; MAGGS, C. A. Environmental tolerances of free-living coralline algae (maerl): implications for European marine conservation. Biol. Conserv, v. 120, p. 279û289, 2004.