Orientador: Jacinta Enzweiler

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Geociências

Resumo: As formações ferríferas são rochas sedimentares que foram depositadas essencialmente no Pré-cambriano. Durante este período, a Terra passou por diversas mudanças que afetaram os estilos de deposição dessas formações. A fração em massa de elementos-traço, especialmente os elementos terras...

Resumo: As formações ferríferas são rochas sedimentares que foram depositadas essencialmente no Pré-cambriano. Durante este período, a Terra passou por diversas mudanças que afetaram os estilos de deposição dessas formações. A fração em massa de elementos-traço, especialmente os elementos terras raras (ETR), pode ser usada para o estudo da gênese dessas rochas e no entendimento da evolução atmosférica, da composição química dos oceanos e do aparecimento da vida na Terra. A determinação dos ETR em formações ferríferas apresenta algumas especificidades. As frações em massa desses elementos tendem a ser baixas, não há muitas informações disponíveis sobre métodos específicos para a dissolução das amostras e a ausência de materiais de referência (MR) com valores de ETR certificados dificulta a validação dos procedimentos analíticos. Procedimentos de dissolução que empregam quatro ácidos (HF, HNO3, HCl e HClO4), sem e com pressão (bomba), foram testados e aprimorados durante o estudo para aumentar sua eficiência quando aplicados a amostras de formações ferríferas. A dissolução após a sinterização com peróxido de sódio também foi empregada em algumas etapas do estudo. A determinação de 28 elementos-traço foi realizada por Espectrometria de Massas com Plasma Indutivamente Acoplado (ICP-MS) equipado com cela de colisão, empregando parâmetros instrumentais e de otimização do sinal adequados para realizar as medições dos elementos de interesse. A validação dos métodos foi realizada por comparação com valores publicados na literatura para os MR internacionais de formações ferríferase FER-1, FER-2, FER-3, FER-4 e IF-G. Os métodos de dissolução ácida apresentaram características de desempenho, como coeficiente de variação e limites de detecção, apropriados ao uso pretendido dos resultados. Os dados baseados no procedimento de digestão ácida na ausência de pressão apresentaram médias de fração em massa mais baixas que os da bomba para alguns elementos nos MR FER-3 e FER-4, indicando dissolução incompleta desses materiais naquelas condições. Os valores médios obtidos após a sinterização das amostras foram mais baixos do que os das digestões ácidas, mas o perfil dos ETR não se alterou de forma significativa. Após a validação dos métodos, um material de controle de qualidade (MCQ) da matriz foi preparado, a partir de uma amostra de itabirito friável proveniente do Quadrilátero Ferrífero (MG), escolhida dentre amostras previamente analisadas. Cerca de 6,5 kg da amostra foram pulverizados, homogeneizados e divididos em 64 potes, cada um com 100 g. O MCQ apresentou homogeneidade satisfatória, isto é, variância composicional estatisticamente insignificante em relação à variância dos resultados analíticos obtidos em condições de repetitividade. O MRC BRP-1 foi utilizado durante a caracterização do MCQ para assegurar a rastreabilidade metrológica do material produzido

Abstract: Iron formations are sedimentary rocks mostly deposited during the Precambrian. During that period, the Earth has passed through several changes that affected the types of deposition of these formations. The mass fraction of trace elements, especially the rare earth elements (REE), can be...

Abstract: Iron formations are sedimentary rocks mostly deposited during the Precambrian. During that period, the Earth has passed through several changes that affected the types of deposition of these formations. The mass fraction of trace elements, especially the rare earth elements (REE), can be used to study the genesis of these rocks and to understand the atmospheric evolution, the chemical composition of oceans and the appearance of life on Earth. The determination of REE in such matrices shows some specificity. The mass fractions of these elements tend to be low, little information is available on specific methods for sample dissolution and the absence of reference materials (RM) with certified values of REE hinders proper validation of the analytical procedures. Methods of dissolution based on four acids (HF, HNO3, HCl and HClO4), with and without pressure (bomb), were tested and improved during the study to increase their efficiency when applied to iron formation samples. The dissolution of samples after sintering with sodium peroxide was also used in some steps of the study. The determination of twenty eight trace elements in iron formation samples was carried out by Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS) equipped with collision cell, using optimized signal conditions and instrumental parameters to measure the elements of interest. The methods validation was carried out by comparison with published values of the international iron formation RM FER-1, FER-2, FER-3, FER-4 and IF-G. The acid digestion methods showed performance characteristics, such relative standard deviation and detection limits, suitable for the intended use of the results. The results for some elements in RM FER-3 and FER-4 presented lower mean mass fractions for digestions perfomed without pressure, compared to those with pressure (bomb) indicating an incomplete dissolution in the first situation. The mean mass fractions obtained by the sintering procedure were lower than those of acid digestions, but the normalized patterns of REE did not change significantly. After method validation, a quality control reference material (QCM) was prepared from a sample of friable Itabirito, from Quadrilátero Ferrífero (MG), chosen among previously analyzed samples. About 6,5 kg from the sample was pulverized, homogenized and divided, resulting in sixty-four bottles of 100 g each. The QCM showed sufficient homogeneity, i.e. the compositional variance is statistically insignificant compared to the analytical variance, obtained under repeatability conditions. The certified reference material BRP-1 was used during the characterization of the QCM to ensure the metrological traceability to the results of the produced material