Estudos minerais

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<ul><li><p>ESTUDO DA FORMAO DE MINERAIS</p><p>1. INTRODUO</p><p>2. TERMOMETRIA GEOLGICA</p><p>3. FORMAO DOS MINERAIS</p><p>4. ESTABILIDADE DOS MINERAIS</p></li><li><p>INTRODUOINTRODUO</p><p>O estudo dos jazigos minerais baseia-se, essencialmente, na paragnese e na sucesso dos minerais que o constituem</p><p>CONHECER OS PROCESSOS E AS CONDIES DE FORMAO DOS MINERAIS ESSENCIAL PARA </p><p>COMPREENDER A FORMAO DOS JAZIGOS MINERAIS</p><p>A formao de qualquer mineral ou qualquer associao mineral afectada por trs parmetros fundamentais</p><p>TEMPERATURA PRESSO TEMPERATURA PRESSO AMBIENTE QUAMBIENTE QUMICOMICO</p><p>A velocidade (cintica) das reaces condiciona tambm os resultados finais, nomeadamente os aspectos estruturais e texturais </p></li><li><p>Como determinar as condies termodinmicas de formao dos minerais ?</p><p>As condies fsicas de formao dos minerais podem ser reproduzidas de modo satisfatrio no laboratrio (mineralogia/petrologia experimental), mas a reproduo de muitas associaes paragenticas idnticas s naturais ainda muito difcil e pouco acessvel</p><p>Quais as alternativas ?</p></li><li><p>Termometria geolgica</p><p>Podem ser utilizados os chamados termmetros geolgicos (baseiam-se em medidas directas, pontos de fuso e de inverso, dissociaes e exsudaes, alterao de propriedades fsicas, recristalizaes e incluses fluidas) ou os chamadosminerais tipomrficos e as texturas tipomrficas</p><p>O significado termomtrico dos minerais tipomrficos ser tanto mais preciso ou convincente quanto mais </p><p>numerosos forem numa dada paragnese</p></li><li><p>No menos importante que a influncia da temperatura e dapresso o PROCESSO DE FORMAO dos minerais</p><p>Um mesmo processo pode originar minerais dentroduma gama vasta de temperatura e presses</p><p> fundamental conhecer</p><p> CONDIES DE FORMAO DOS MINERAIS </p><p> DOMNIO DE ESTABILIDADE DOS MINERAIS</p><p>O processo de formao e as condies de temperatura e presso em que se originaram os minerais ficam impressosna respectiva TEXTURA e ESTRUTURA</p></li><li><p>Quais os elementos qumicos presentes? Sob que forma se encontram? Eh, pH</p><p>Quais as respectivas quantidades disponveis?</p><p>AMBIENTE QUMICOAMBIENTE QUMICO</p><p>A presena de determinados elementos qumicos e o seuestado dependem, essencialmente, de trs factores:</p><p>ORIGEMMagmtica juvenil, magmtica por fuso de rochas pr-</p><p>existentes, lixiviao de rochas, desagregao mecnica, etc.</p><p>TRANSPORTESem transporte (autctones); com transporte (alctones)</p><p>MECANISMO(S) DE CONCENTRAOFsico, (bio)qumico, mecnico ou misto</p></li><li><p>Termometria Geolgica</p><p>1. Medies directas2. Pontos de Inverso3. Dissociaes4. Exsudaes5. Alterao das Propriedades Fsicas6. Recristalizaes7. Incluses Fluidas8. Minerais Indicadores de Temperatura9. Istopos estveis</p></li><li><p>Medies directas*Aplicvel s lavas, fumarolas e nascentes quentes</p><p>D indicao sobre as temperaturas mximas a que se podem ter formado os minerais constituintes das lavas e osoriginados pelas fumarolas e nascentes quentes e que se depositaram nas cavidades por onde os gases e as guasbrotam superfcie da Terra ou nas proximidades imediatas.</p><p>Exemplos *utilizao limitada</p><p>Lavas baslticas - T &gt; 1300 CGases das fumarolas - T 650 C at inferior a 100 C</p><p>sublimados: magnetite, pirrotite, pirite, galena, leucite, augite, etc.)guas termais - T superficial at ao ponto de ebulio da gua precipitados de opala, gesso, cinbrio, estibina, enxofre, etc. </p></li><li><p>Circulao hidrotermal e depsitos associadosModificado de Herzig et al. (2000)</p></li><li><p>Sulfuretos de Fe-Zne sulfatos de Ca</p><p>Sulfuretos de Cu-Fe</p><p>Sulfuretos de Cu-Fee sulfatos de Ca</p><p>Fumarolas negras</p></li><li><p>Pontos de fusoEste mtodo baseia-se na determinao laboratorial dos pontos de fuso dos minerais.</p><p>Fornece valores mximos ou seja o limite superior do intervalo de temperaturas a que se podem ter formadoos minerais.</p><p>Consideraes e limitaes</p><p> A presena de substncias diversas dissolvidas e de outras volteis acarreta um abaixamento dos pontos de fuso</p><p> A presso tambm pode afectar o intervalo de fuso</p><p> Os minerais tm, em regra, temperaturas de fuso mais elevadas que as respectivas temperaturas de formao</p></li><li><p>Pontos de InversoO mtodo baseia-se na passagem de uma fase a outra, quimicamente idntica mas cristalograficamente distinta(formas polimrficas) de utilizao mais generalizadaporque a influncia da presso bastante mais reduzida e muitas inverses verificam-se a temperaturas bem definidase referenciveis com relativa facilidade.</p><p>Exemplos</p><p>Quartzo - (573 C) - Quartzo </p><p>Formas de alta temperatura (maior simetria) formas de menor temperatura (menor simetria). Porqu?</p><p>Este aspecto pode ser reconhecido em anomalias da anisotropia</p></li><li><p>Dissociaes</p><p>Este mtodo baseia-se no estudo dos minerais que a dada temperatura libertam constituintes volteis, comosejam os zelitos em relao gua de constituio. </p><p>A temperatura destas dissociaes fortementeinfluenciada pela presso. Fornece, pois, indicaessobre a temperatura mxima de formao dos minerais.</p></li><li><p>Exsudaes ou exsoluesEste mtodo aplicvel a solues slidas que, porabaixamento de temperatura, deixam de ser estveis, dando-se a separao dos constituintes da soluo slida, com a consequente formao de texturas de exsudao ouexsoluo. </p><p>Fornece o limite inferior do domnio de estabilidade dasoluo slida. </p><p> Nem sempre fcil determinar as texturas devidasrealmente a fenmenos de exsudao</p><p> A temperatura de exsudao varia com a concentrao do material dissolvido.</p><p>Exemplo tpico: exsudao da calcopirite na blenda (550 C)</p><p>Dificuldades</p></li><li><p>A geometria das exsoluesdepende da simetria cristalina das fases hospedeira (cp)e hspede (bl)</p></li><li><p>Alterao das propriedades fsicas</p><p>Alguns minerais sofrem modificaes de propriedadesfsicas, facilmente reconhecveis sob a influncia datemperatura</p><p>Exemplos</p><p> Desaparecimento dos halos pleocricos da biotite a 480 C</p><p> Perda da cor do quartzo fumado e ametista, entre 240 e 260C, ou da fluorite, a cerca de 175 C. </p><p>Estas observaes fornecem, portanto, indicaes sobre a temperatura mxima de formao dos minerais.</p></li><li><p>Recristalizaes</p><p>Este mtodo baseia-se na propriedade apresentada poralguns minerais de sofrerem recristalizao a umadeterminada temperatura</p><p>Aplica-se sobretudo aos elementos nativos, permitindodistinguir se so de origem supergnica ou hipognica.</p><p>A recristalizao muita vezes reconhecida pela modificao textural dos minerais, nomeadamente o tamanho, em mosaicos com cristais mais pequenos </p><p>ou maiores que os gros originaisEx. Calcite</p></li><li><p>Recristalizao de pirite- cristais subeudricos no seio da calcopirite -</p></li><li><p>Incluses fluidasO fundamento deste mtodo baseia-se na considerao de que durante o crescimento dos cristais podero ficaraprisionadas pores do fluido mineralizado (incluses) e queposteriormente no se tero verificado trocas significativascom o exterior as incluses revelam a composio do fluido original</p><p>Tcnica mais utilizada!Tcnica mais utilizada!</p><p>Algumas incluses fluidas tm pequenos cristais de sais. O estudo da temperatura de formao destes cristais utilizado tambm para determinar a temperatura mnima a que teriam sido encerradas as incluses fluidas - temperatura de dissoluo</p><p>As temperaturas mximas de formao dos cristais podem ser determinadas aquecendo os cristais at que a dilatao do fluido provoquea decrepitao (rotura) daqueles temperatura de decrepitao</p><p>DIFICULDADE - Nem todas as incluses so primrias,ou seja, contemporneas da formao do mineral !</p></li><li><p>Equipamento</p><p>Microscpio</p><p>Sistema de refrigerao e aquecimento</p><p>Sistema de aquisio de imagem</p></li><li><p>Incluses </p><p> Primrias</p><p> Secundrias</p><p> Pseudosecundrias</p></li><li><p>Tipos de incluses</p></li><li><p>Formao de incluses</p></li><li><p>Composio qumica (H2O , NaCl, )</p></li><li><p>Quantas fases ?</p></li><li><p>Minerais indicadores de temperaturaSo minerais indicadores de temperatura aquelesque se formam a temperatura conhecida ou aquelesque ocorrem com certa constncia associados a minerais reconhecidos como de alta, mdia ou baixatemperatura de formao. Estes ltimos sochamados minerais termomtricos auxiliares.</p><p> indispensvel o maior cuidado com a atribuio de uma dada gama de temperaturas a uma certa associao mineral e a validadede uma tal atribuio depende mais da CONVERGNCIA DE UMA SRIE DE OBSERVAES que simplesmente da presena de taisou tais minerais. necessrio ter em conta os possveistermmetros geolgicos, os dados experimentais e o ambientegeolgico do jazigo para que as consideraes trmicas se reconheam de interesse.</p><p>Final da aula de 11-5-2008</p></li><li><p>Estudos isotpicos Istopos estveisAs diferenas ocorrentes nas composies isotpicas estveis de um elemento devem-se a pequenas diferenas de comportamento qumico dos seus istopos, assumindo que as respectivas razes isotpicas desse elemento se mantm, cosmicamente, fixas e inalteradas ao longo do tempo geolgico</p><p>Hidrognio-Deutrio (Z=1, 1H= 99.985%, 2H = D = 0.015%)Carbono (Z=6, 12C =98.89%, 13C =0.205%)Oxignio (Z=8, 16O =99.756%, 18O =0.205%)Enxofre (Z=16, 32S=95.05%, 34S =4.21%)</p><p> Istopos radioactivosAguns istopos correspondem ao produto final de decaimento radioactivo de elementos com longos tempos de decaimento</p><p>14C 14N 40K 40Ar 87Rb 87232Th 208Pb 235U 207Pb 238U 206Pb</p></li><li><p>Istopos estveis Tcnica muito utilizada!Tcnica muito utilizada!</p><p>As variaes encontradas na natureza dependem de pequenas diferenas no comportamento fsico e qumico dos istopos nos ambientes naturais</p><p>A separao dos istopos estveis fraccionao -baseia-se no facto de as massas dos tomos afectarem as propriedades termodinmicas dos ies, radicais ou molculas, exibindo por isso comportamentos diferenciados</p><p>De um modo geral, as ligaes formadas pelos ies mais leves so mais fracas; deste modo os ies isotopicamente mais leves tm maior mobilidade e so mais reactivos que os seus equivalentes pesados</p></li><li><p>Processos que produzem fraccionao isotpica</p><p> Oxidao-reduo</p><p> Evaporao</p><p> Condensao</p><p> Reaces reversveis de dissoluo-precipitaoa partir de solues aquosas</p><p> Reaces de adsoro-desardsoro</p><p> Reaces catalizadas por micrbios (ambientes sedimentares-diagenticos)</p><p> Difuso</p></li><li><p>Istopos de hidrognio e Oxignio</p><p> O vapor de gua isotopicamente mais leve do que o lquido donde evaporou</p><p> Usa-se como padro a razo das composies isotpicas do SMOW (Standard Mean Ocean Water) </p><p> D vs. 18O ()</p><p> O vapor evaporado a partir do SMOW sempre isotopicamente mais leve </p><p> A condensao da chuva praticamente um processo de equilbrio com proporcionalidade directa entre a fraccionao D/H e 18O/16O</p></li><li><p>SMOW D = 18O + 10 ()</p></li><li><p> 18O D</p></li><li><p>Istopos de Enxofre 34S e 32S</p><p> A fraccionao ocorre em meios orgnicos e inorgnicos</p><p> Usa-se como padro a razo das composies isotpicas da troilite (FeS) meteortica (Canion Diablo no Arizona) cosmicamente primitivo e inalterado por processos orgnicos</p><p>Istopos estveis</p><p>32S = 95.02 % 33S = 0.75% 34S = 4.21 % 34S = 4.21 %</p><p>34S/32Samostra - 34S/32Spadro 34S = -----------------------------------</p><p>34S/32Spadro</p><p> Os meteoritos, as rochas gneas e os sulfuretos tm valores prximos de zero (0). </p></li><li><p>Fraccionao orgnica</p><p>As bactrias anaerbicas consomem SO42- nos rios, lagos e oceanos, quebrando as ligaes entre o oxignio e o enxofre e libertando H2S gasoso</p><p>Bactrias</p><p>Desulfovibrio desulfuricans (mais activa e abundante)</p><p>Desulfovibrio orientis (espcie de temperatura mdia)</p><p>Clostridium nigrificans (espcie de alta temperatura)</p><p>H2S pode reagir com outros elementos (Cu, Pb, Zn) e formar sulfuretos sedimentares (so isotopicamente mais leves e designados como bacteriognicos)</p></li><li><p>Fraccionao inorgnica</p><p> mais complexa e mais subtil que a biognica</p><p>34S apresenta-se em maior quantidade nos ies mais oxidados como o sulfato e em posies estruturais dos minerais onde as ligaes so mais fortes </p><p>As composies isotpicas dos sulfuretos precipitados a partir de fluidos hidrotermais so controladas pelas caractersticas fsico-qumicas desses fluidos.</p><p>As espcies mais importantes so H2S, HS-, S2-, SO42-, HSO4-, NaSO4-, KSO4- e alguns ies com S mais complexos</p><p>Actividades destes ies dependem do pH e da f(O2)</p></li><li><p>Jazigos da Faixa Piritosa Ibrica (FPI)Medies isotpicas ( 34S - )</p><p>pirite, calcopirite, blenda e barita</p><p> Jazigos autctones vs. para-autctones e alctones</p><p> Contribuio magmtica vs. contribuio biognica</p><p> Zonamento de jazigos(stockwork, minrios bandados, tecto, muro, zona intermdia)</p><p>Estabelecer os ambientes de formao de jazigos, sob o ponto de vista do processo ou da termometria</p></li><li><p>Formao de Minerais</p><p>A formao dos minerais depende em grande partedas condies fsicas, temperatura e presso. Os mtodos anteriores permitem estimar temperaturasde formao; a aco da presso, e a suaestimao apresenta maiores dificuldades. </p><p>Porm, a formao dos minerais, emboracontrolada por aquelas condies fsicas, podeprocessar-se por modos diversos que se vopassar em revista.</p></li><li><p>Formao dos Minerais1. Cristalizao dos Magmas2. Sublimao3. Destilao4. Evaporao e Sobressaturao5. Reaces de gases sobre outros gases, lquidos ou</p><p>slidos6. Reaces de lquidos sobre outros lquidos ou slidos7. Precipitao por Bactrias8. Deposio Coloidal9. Metamorfismo10. Deposio em espaos abertos e substituio</p><p>metassomtica11. Precipitao em espaos abertos12. Substituio metassomtica</p></li><li><p>Cristalizao dos Magmas</p><p>Magma - Fuso silicatada</p><p>A cristalizao dos minerais, a partir do magma, opera-se do mesmo modo que a partir de uma soluo aquosa; querdizer, atingida a saturao do magma para um dado mineral, este comea a cristalizar desde que a temperatura do magma, para a presso dada, seja inferior temperatura de fuso mnima daquele mineral (Bateman, 1950, p.29; Tatarinov, 1955, p.34).</p><p>A cristalizao de minrios a partir de um magma pode darlugar a concentraes originando jazigos de cromite, apatite, titano-magnetite, etc.</p></li><li><p>Como se deslocam os magmas?</p><p>Como os magmas tm mobilidade e se encontram a elevada temperatura, o que lhes confere menor densidade que rochas sobrejacentes, tm tendncia para subir para os nveis mais elevados da crosta ou mesmo at superfcie. </p><p>A ascenso do magma d-se ao longo de falhas, fracturas ou outras descontinuidades, como os planos de estratificao, ou atravs de um processo conhecido como magmatic stoping (desmonte magmtico), atravs do qual o magma interage com as rochas com as quais contacta, envolvendo-as e, eventualmente, fundindo-as, no que se designa como assimilao magmtica.</p><p>A assimilao conduz modificao da composio qumica do fundido e conduza formao de condutas que facilitam o movimento ascensional do magma. A densidade e a viscosidade controlam o tipo de deslocao magmtica.</p></li><li><p>Diferenciao Magmtica Processo atravs do qual um magma gera dois ou mais </p><p>corpos com composies distintas. </p><p>Os processos envolvidos na diferenciao magmtica so:</p><p>Cristalizao fraccionada: os cristais mais densos que o magma tm tendncia para precipitar na base da cmara magmtica (cumulados) e os menos densos concentram-se nas partes superiores. Considera-se tambm a possibilidade da existncia de filtragem sob presso (filter pressing) em que o fundido esprimido da polpa cristalina</p><p>Assimilao: quando o magma envolve e funde as rochas com as quaiscontacta, modificando assim a sua composio qumica ( contaminadopelas rochas encaixantes) </p><p>Mistura de magmas: contaminao de magmas diferentes, que podero ser responsveis pelo aparecimento de rochas de composio intermdia.</p><p>Cristalizao convectiva e cristalizao in situ: ex. movimentos de conveco geram estruturas de fluxo e de arrastamento de cristais.</p></li><li><p>Como se formam as rochas gneas a partir dos magmas?</p><p>Quando o magma ascende para nveis menos profundos e comea a PERDER CALOR, os minerais comeam a CRISTALIZAR. Como a cristalizao o...</p></li></ul>