As análises isotópicas de C e O foram obtidas no Laboratório de Isótopos Estáveis do Centro de Pesquisas Geocronológicas (CPGeo), do Instituto de Geociências (IGc) da USP, enquanto as análises isotópicas de C orgânico e S foram obtidas durante estágio de doutorado no exterior (CNPq 200186/2008-6), sob a supervisão do professor Dr. Alan Jay Kaufman, nos laboratórios da Maryland University, Estados Unidos: Modeling Laboratory, Stable Isotope Chemistry Laboratory e Mass Spectometry Facilities.
2.4.1.1 Análises isotópicas de C e O
As análises dos isótopos estáveis de carbono e oxigênio em carbonatos foram obtidas simultaneamente através da reação de 50 mg da amostra pulverizada com H3PO4 100%, em vácuo, a 25oC por 24 horas (McCrea, 1950). O CO2 liberado é purificado numa linha de extração de ultra-vácuo com dois loopings imersos, o primeiro, numa mistura de álcool + N2 e, o segundo, apenas em N2. Após a purificação, o CO2 é extraído para ampolas, cujas razões 13C/12C e 18O/16O foram obtidas num espectrômetro de massa Europa Geo 20-20.
Com a aquisição do espectrômetro de massas DeltaPLUS Advantage, pelo CPGeo em 2008, todo o procedimento off-line passou a ser realizado on-line. Cerca de 100 g de amostra pulverizada foram colocados em ampolas seladas, posteriormente dispostas na bandeja do Gas Bench II, uma bandeja robótica de preparação de fluxo contínuo com sistema de injeção automatizado, acoplada ao espectrômetro de massas. A migração para o procedimento on-line se deu após a comprovação da reprodutibilidade dos resultados, mediante a re-análise de 14 micro-amostras arquivadas, previamente analisadas no procedimento off-line.
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Os valores 13C são apresentados em per mil (‰) com base no padrão Vienna Pee Dee Belemnite (V-PDB; 13C = [(C13/C12
amostra – C13/C12padrão) / C13/C12padrão] x 103. A precisão para as análises é de cerca de 0,05‰ para C e de 0,07‰ para O.
2.4.1.2 Extração e análise isotópica de C orgânico em carbonatos
A abundância de C orgânico (ou carbono orgânico total, COT) e os valores de 13C
org foram determinados seguindo os procedimentos descritos por Kaufman et al. (2007). Aproximadamente 1 g de rocha total pulverizada foi pesada e dissolvida em HCl 6N, dentro de tubos de centrífuga de polipropileno, com capacidade de 15 ml. Os resíduos foram lavados com água Milli Q, centrifugados, isolados, secados e pesados para determinar a abundância de carbonato nas amostras. Microamostras do resíduo foram pesadas (de 500 g a 5 mg, de acordo com o teor de matéria orgânica) em cadinhos de estanho e as razões isotópicas foram medidas no espectrômetro de massas Micromass Isoprime de fluxo contínuo. O COT foi calculado a partir da porcentagem de carbonato e da abundância medida de C nos resíduos, quantificados por um analisador elemental (AE) relativo ao padrão uréia. Os valores 13C
org são apresentados em per mil (‰) com base no padrão V-PDB (13C = [(C13/C12
amostra – C13/C12padrão) / C13/C12padrão] x 103. O erro analítico para as análises de COT é de 0,12% e para 13C
org é de 0,5 ‰.
2.4.1.3 Extração e análise isotópica de S
O enxofre dos carbonatos foi extraído em duas fases, da fase reduzida nos sulfetos e da fase oxidada associada aos carbonatos, conforme seguem descrições detalhadas.
2.4.1.3.1 Extração de de Sulfetos
Para determinar as concentrações e composições isotópicas de sulfetos (pirita), o enxofre foi extraído utilizando o método de redução por cromo (CRS: Chromium Reducible Sulfur; Canfield et al., 1986; Goldberg et al., 2005). Cerca de 5 a 10 g de amostra pulverizada foram acidificados com HCl 6N para remoção dos carbonatos presentes. A acidificação se deu concomitante à filtragem sob vácuo para evitar a oxidação dos sulfetos pelo contato prolongado com HCl (Marenco et al., 2008). O resíduo foi diluído em 25 ml de solução reduzida de CrCl2 1M, em atmosfera de N2. O H2S produzido foi borbulhado através de uma armadilha de 15 ml de (CH3CO2)
35 2Zn.2H2O 1M e precipitado como ZnS. O ZnS foi convertido para Ag2S por troca iônica, adicionando-se 4 ml de AgNO3 0,3 M. O Ag2S obtido foi centrifugado, lavado com NH4 1M, para dissolução de cristais de acetato, e água milli Q, secado e pesado. As concentrações de CRS (equivalente ao conteúdo total de S na pirita) são calculadas estequiometricamente, em relação ao peso final de Ag2S obtido e às razões isotópicas medidas por espectrometria de massas com analisador elemental (AE) acoplado.
Em virtude de amostras importantes possuírem concentrações muito baixas de sulfeto, o procedimento foi modificado para permitir a obtenção de quantidades suficientes de sulfeto para análise isotópica. A utilização de grande quantidade de amostra, cerca de 200 g, inviabilizou a acidificação sob vácuo. Assim, utilizaram-se os resíduos das extrações de sulfatos, após acidificação e secagem (detalhada a seguir), para extração dos sulfetos. Outra modificação foi a substituição da solução amadilha de acetato de zinco por uma solução de nitrato de prata ácida, a fim de eliminar as etapas de lavagem com solução de amônia, responsável por pequenas perdas de cristais de sulfeto de prata, cruciais quando se trabalha com baixos teores.
2.4.1.3.2 Extração de Sulfatos
As análises isotópicas de enxofre nos carbonatos (CAS: Carbonate Associated Sulfur) seguiram os procedimentos descritos por Goldberg et al. (2005). Cerca de 200 a 350 g de amostra pulverizada foi lixiviada por 24 h, com uma solução de NaCl (10%), e filtrada duas vezes, a primeira com filtro de papel de 30 cm, para separar o resíduo da solução com sulfato solúvel, e a segunda com membrana de nitrato de celulose 0,45 m, para remover todas as partículas sólidas da solução lixiviada. Para verificação do sulfato solúvel presente, adicionou-se à solução lixiviada 30 ml de BaCl2 (16%), deixando descansar por 24 h. Em caso de precipitação de BaSO4, repetiu-se o procedimento de lixiviação até não mais precipitar finos cristais de sulfato visíveis, ou até o quinto lixiviado. Os cristais de BaSO4 foram filtrados com membrana de nitrato de celulose 0,45 m previamente pesada, lavados com água Milli Q, secos e pesados. A quantidade de sulfato presente foi calculada por estequiometria e os cristais foram utilizados para obtenção das razões isotópicas dos sulfatos secundários (associados aos carbonatos).
O resíduo lixiviado foi acidificado, dentro de duplo filtro de papel, por gotejamento lento de 400 a 800 ml de HCl (25%), dependendo da quantidade de
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carbonato presente em cada amostra. A acidificação se deu dentro do próprio filtro para evitar a oxidação da pirita presente, pelo contato prolongado com o ácido. O resíduo foi lavado com água milli Q, secado e pesado para quantificação dos carbonatos dissolvidos, enquanto que a solução foi novamente filtrada com membrana de nitrato de celulose 0,45 m para remoção completa das partículas sólidas. À solução ácida foram adicionados 30 ml de BaCl2 (16%), deixando descansar por 3 dias, para precipitação de BaSO4. A solução foi então filtrada com membrana de nitrato de celulose 0,45 m previamente pesada, para a recuperação dos cristais de BaSO4, que foram lavados com água milli Q, secos e pesados. Os cristais foram destinados à análise isotópica; a determinação do teor de sulfato traço relacionado aos carbonatos da amostra foi calculado por estequiometria.
2.4.1.3.3 Análise Isotópica de S
Os extratos de sulfato e sulfeto preparados foram pesados (150 a 170 g de BaSO4 e 120 a 140 g de Ag2S) dentro de cadinhos de estanho, adicionando-se V2O5 na proporção 1:2 (amostra/ V2O5). Os cadinhos foram fechados e submetidos à combustão a 1030 °C, num analisador elemental (EA) Eurovector, para separação do SO2, cujas razões isotópicas de S foram medidas no espectrômetro de massa Micromass Isoprime acoplado. Os valors são apresentados em per mil (‰) em relação ao padrão Vienna Canyon Diablo Troilite (VCDT). Os respectivos erros analíticos são de 0,3‰ e 0,2‰.