Estudo comparativo das taxas de crescimento recente de espeleotemas carbonáticos de cavernas pelo método geocronológico do Pb-210

Abstract

Espeleotemas carbonáticos contêm altas concentrações de Pb-210 em sua composição, e esse excesso pode ser empregado na determinação de suas taxas de crescimento recentes para uma escala de tempo em até 120 anos. Contudo, dados referentes a tal aplicação desse método geocronológico são escassos no Hemisfério Sul, sendo a maioria dos estudos pautada em localidades de clima temperado dos continentes norte-americano e asiático. Tal carência de dados dificulta uma comparação investigativa sobre os principais parâmetros físicos que influenciam na velocidade de precipitação do carbonato de cálcio em cavernas. Nesse contexto, o presente trabalho descreve o registro de taxas de crescimento longitudinais de espeleotemas carbonáticos amostrados em distintas regiões brasileiras: Pains (centro oeste de Minas Gerais) e Região Metropolitana de Curitiba (RMC, leste do Paraná), cujos climas são subtropical de invernos secos (Cwa) e temperado úmido (Cfb), respectivamente. Segmentos de espessura variável de oito estalactites foram submetidos à dissolução de HCl, deposição de Po-210 em discos de cobre e análise de Po-210 por espectrometria alfa para se obter os dados de concentração de atividade. Os dados de concentração de atividade de Po-210 adquiridos forneceram os valores de Pb-210 devido às condições de equilíbrio radioativo secular entre esses radionuclídeos. Embora todos os espeleotemas exibissem excesso de Pb-210 em seus segmentos sequenciais, para três dos oito amostrados não foi possível estimar a taxa de crescimento longitudinal. A média das taxas de crescimento dos espeleotemas procedentes do município de Pains (MG) é de 1,6 mm/ano, enquanto a média obtida para os outros oriundos da RMC equivale a 1,2 mm/ano. A princípio, condicionantes tanto climáticos (temperatura e umidade) como geológicos (composição química, padrão estrutural regional etc.) exercem influência na cinética de reação de dissolução e consequente precipitação do carbonato de cálcio; entretanto, futuros estudos ainda são necessários para entender a complexidade de atuação desses fatores.

Carbonate speleothems contain high concentrations of excess Pb-210, and that amount can be used to estimate modern growth rates up to a 120-years timescale. However, data referring to such application of this geochronological method are scarce in the Southern Hemisphere, with most studies based on temperate climate locations in the North American and Asian continents. Such a lack of data makes it difficult to approach an investigative comparison of the main physical parameters that influence the precipitation rate of calcium carbonate in caves. In this context, the present study describes the record of longitudinal growth rates of carbonate speleothems sampled in different Brazilian regions: Pains municipality (midwestern Minas Gerais State) and Curitiba Metropolitan Area (CMA, eastern Paraná State), whose climates are subtropical with dry winter (Cwa) and wet temperate (Cfb), respectively. Segments of variable thickness from eight stalactites samples were subjected to HCl dissolution, Po-210 deposition onto copper discs, and Po-210 analysis by alpha spectrometry for yielding the activity concentration data. Po-210 activity concentration data provided the Pb-210 values due to secular radioactive equilibrium conditions between these radionuclides. Although all samples exhibited a quantifiable measure of the Pb-210 activity concentration in their sectional layers, only five of eight stalactites were possible to estimate a longitudinal growth rate. The mean growth rate of the speleothems collected at Pains municipality is 1.6 mm/year, whereas the mean growth rate obtained for the others from CMA is 1.2 mm/year. At first, both climatic (temperature and humidity) and geological (chemical composition, regional structural pattern, etc.) conditions influence the dissolution reaction kinetics and consequent precipitation of calcium carbonate; nevertheless, future investigations are still necessary to understand the complexity of these factors.