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Weathering rates at Alto Sorocaba basin, Brazil, using U-isotopes and major cations

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Taxas de intemperismo na bacia do Alto Sorocaba, Brasil, utilizando isótopos de urânio e cátions principais

ABSTRACT

The aim of this paper is to evaluate the chemical weathering rate in the Upper Sorocaba Basin, São Paulo State, Brazil, as it is an important parameter for the geomorphological characterization of continents. Several tools may be used for such an evaluation, and this work compares results obtained from analytical data involving uranium concentration, the 234U/238U activity ratio, and major-cation concentrations in samples of waters, soils, and rocks from that basin.

The use of natural uranium as a tracer in rock-weathering-rate studies is advantageous, since this element is virtually absent in rainwater and also allows estimation of the rock-dissolution coefficient via the 234U/238U activity ratio. The Upper Sorocaba Basin has serious environmental problems in terms of the quality of rainwater and river water and, consequently, geochemical mass-balance calculations using major cations presented some difficulties. However, the weathering rate measured using the U-isotope method was 14 μm/year, which implies an estimate of 72,000 years to weather 1 m of rock in the Sorocaba River upstream from the Itupararanga Reservoir, under present climatic conditions.

Keywords: weathering rate; hydrographic basin; uranium isotopes.

RESUMO

O objetivo deste artigo é avaliar a taxa de intemperismo químico na Bacia do Alto Sorocaba, Estado de São Paulo, Brasil, por se tratar de um parâmetro importante para a caracterização geomorfológica de continentes. Diversas ferramentas podem ser utilizadas para tal avaliação, e este trabalho compara resultados obtidos a partir de dados analíticos envolvendo a concentração de urânio, a razão de atividade 234U/238 e as concentrações de cátions principais em amostras de água, solo e rochas dessa bacia.

O uso de urânio natural como traçador em estudos de taxa de intemperismo de rochas é vantajoso, uma vez que esse elemento está praticamente ausente na água da chuva e também permite a estimativa do coeficiente de dissolução da rocha por meio da razão de atividade 234U/238. A Bacia do Alto Sorocaba apresenta sérios problemas ambientais em termos de qualidade da água da chuva e da água dos rios e, consequentemente, os cálculos geoquímicos de balanço de massa utilizando cátions principais apresentaram algumas dificuldades.

No entanto, a taxa de intemperismo medida pelo método do isótopo de urânio foi de 14 μm/ano, o que implica uma estimativa de 72.000 anos para o intemperismo de 1 m de rocha no rio Sorocaba, a montante do reservatório de Itupararanga, nas condições climáticas atuais.

Palavras-chave: taxa de intemperismo; bacia hidrográfica; isótopos de urânio.

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Agradecimentos

Agradecemos à FAPESP (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo) pelo apoio financeiro a esta pesquisa (Processo nº 06/54884-3). Agradecemos também aos dois revisores anônimos pelos comentários úteis que contribuíram para a melhoria da clareza do manuscrito.