MOBILIDADE DOS ELEMENTOS QUMICOS E SRIES MAGMTICAS

MOBILIDADE DOS ELEMENTOS QUMICOS

As rochas da crosta no so estveis, -------------------- sujeitas a aes fsicas e qumicas.Esses movimentos produzem fissuras, deslocamento de um bloco em relao ao outro, retraimentos e expanses. As rochas passam por inmeras transformaes, a saber: fuso, refuso, cristalizao, recristalizao e assimilao. Ocorrem ainda reaes qumicas a partir de lquidos e emanaes que permeiam a crosta reagindo com as rochas. tomos podem destacar-se da estrutura cristalina e se difundir para longe de zonas de alta atividade qumica, migrar e consolidar em zonas de baixa atividade qumica.A estabilidade que permite a um elemento ser encontrado no solo, gua ou vegetao a uma distncia qualquer do local que lhe deu origem chama-se mobilidade geoqumica, terminologia que se aplica tanto ao ambiente geoqumico primrio como ao ambiente secundrio.

HALO E DISPERSO PRIMRIOOs mtodos geoqumicos de prospeco baseiam-se, em grande parte, um estudo sistemtico da disperso de elementos qumicos nos materiais naturais vizinhos ou associados a depsitos minerais. Disperso entendida como um processo que produz a distribuio ou a redistribuio de elementos qumicos por meio de agentes fsicos e qumicos. Os processos de disperso esto relacionados ao ambiente geoqumico, divididos em duas partes:2.1 Ambiente primrioAbrange as reas que se estendem abaixo da superfcie, a partir da zona de circulao das guas metericas at a zona em que atuam os processos de diferenciao gnea e metamorfismo. Caracteriza-se por temperatura e presso elevadas, quase nenhum oxignio livre e limitada circulao de fluidos;2.2 Ambiente secundrioCompreende os processos superficiais de intemperismo, formao dos solos e sedimentao na superfcie da Terra. dominado por presses e temperaturas baixas, abundante oxignio livre e outros gases como o dixido de carbono, e uma livre movimentao de fluidos

MOBILIDADE DOS ELEMENTOS QUMICOS: CICLO ENDGENOElementos com afinidade com a Terra e meteoritos. reas sobrepostas mostram elementos comuns em duas ou mais envlucros. O tamanho da letra mostra o elemento de maior concentrao. Elementos em itlico so encontrados principalmente em fase ferrosa.

Faixas usuais dos teores dos elementos-traos presentes nos minerais formadores de rochas

Nas rochas gneas, a distribuio dos elementos controlada pela estabilidade dos minerais individuais que, por sua vez, depende das condies de temperatura, presso e disponibilidade dos elementos qumicos no magma original. Alguns elementos-traos conseguem entrar nas estruturas dos minerais formadores de rocha, em funo da carga e raio inico de acordo com a qumica dos cristais.

As propriedades geoqumicas de um elemento na crosta somente podem ser entendidas se soubermos o modo como ocorrem, a historia geolgica, e se conhecermos a variao normal de seu contedo ou teor nas rochas.

Sabendo isso, ser possvel:Avaliar o grau de confiana dos resultados;Comparar a configurao da distribuio que est em estudo;Perceber as relaes naturais entre os elementos;Determinar a probabilidade de ocorrer teores de um elemento ou de uma associao de elementos relacionada a uma associao qumica.Goldschmidt props duas leis empricas que refletem a substituio de tomos e ons devido a suas cargas e dimenso:ons de mesma carga e raios inicos prximos podem competir para ocupar a mesma posio na rede cristalina, havendo preferncia pelo de raio menor;se os ons tem a mesma dimenso, porm, cargas diferentes, o de carga maior ter preferncia para entrar no cristal. Seu excesso de carga poder ser compensado pela substituio de um on com menor carga numa posio diferente da rede cristalina.

O fator de saber que vrios elementos qumicos ocorrem na forma isomrfica pode ajudar bastante a compreender a configurao de distribuio dos elementos qumicos nas rochas, e nos solos delas derivados.Entre os elementos qumicos que ocorrem em substituies isomorfas em outros minerais esto includos: Rb, Sc, Hf, Ra, Re, Ag, Cd, Ga, In, TI, Ge, Sb, Bi, Se, Te, vrios dos elementos Terras Raras e outros. Diversos outros elementos, ainda, ocorrem predominantemente em forma isomorfa tais como: Li, Cs, Ba, Sr, Y, V, Nb, Ta, W, Mo, Mn, Zn e outros.

A ocorrncia dos elementos-trao no cristal explicada pela combinao de trs fatores: r Alguns elementos no entram na estrutura dos silicatos formadores de rocha durante a cristalizao do magma e tendem a se concentrar nos fluidos residuais com teor elevado de gua, junto com componentes de Hf, HCl e CO que facilitam o aumento da mobilidade dentro dos fluidos residuais dos silicatos: Li, Be, Nb, Ta, Sn, U, Th, W, Zr e ETR. Sua concentrao no estgio residual final, quando o magma fluido esfria e atinge temperatura inferior a 600C, representa um exemplo de mobilidade primria, pois esses elementos qumicos permaneciam mveis durante a cristalizao do magma. aio inico, valncia e eletronegatividade.

Principais minerais formadores pelos elementos menores e por alguns elementos-trao presentes nas rochas da crosta.

Modos de ocorrncia dos elementos qumicos nas rochas

Em geral, distinguem-se quatro maneiras diferentes de ocorrncia dos elementos qumicos nas rochas:como um componente estrutural independente na frmula estequiomtrica de um mineral;como uma substituio isomrfica em minerais formadores de rocha ou em minerais associados;dentro de incluses gasosas ou lquidas em minerais;dentro de solues capilares e poros;dentro de micro incluses slidas.

Minerais concentradores e portadores (ou acumuladores) na maioria dos elementos-trao nas rochas.

Elementos farejadores e indicadores

Nos processos de prospeco geoqumica, ao decidir os elementos a analisar, o geoqumico prospector tem de pesar os seguintes fatores:Os elementos a analisar devem necessariamente estar associados ao tipo de minrio procurado e, portanto, estar presente no material amostrado;Os mtodos analticos escolhidos devem dar resultados confiveis, assim como devem permitir rapidez e baixo custo;Os resultados analticos devem produzir um halo geoqumico amplo de modo a permitir o uso do maior espaamento entre amostras no campo. Isso significa que o elemento qumico deve estar na forma de uma substncia estvel no solo, vegetal ou gua, nos quais pode estar disperso at uma distncia bastante grande da fonte que lhe deu origem.

Elementos farejadores para detectar mineralizaes

MOBILIDADE DOS ELEMENTOS QUMICOS: CICLO EXGENO

A mobilidade mede a facilidade deslocamento de uma espcie qumica no ambiente secundrio. Em primeiro lugar, a mobilidade de materiais clsticos difere bem da mobilidade em soluo: seus parmetros so a viscosidade do meio, velocidade de transporte lquido (que depende, sobretudo do gradiente topogrfico) ou gasoso, dimenso, forma e densidade dos fragmentos do material sendo transportado. Esses so os principais fatores considerados na mobilidade de materiais slidos em suspenso.A mobilidade em soluo depende do meio: em gua subterrnea, em gua superficial e gua em solos e sedimentos. Parmetros como o pH, Eh, fenmenos de adsoro (que depende do material sendo percorrido pela espcie qumica em soluo), gases dissolvidos, presena de microorganismos que podem incorporar certos elementos-trao, formao de ons complexos e solues tampo, porosidade e da mobilidade em soluo.

Goldschmidt (1937) props que a mobilidade de vrios ons, inclusive sob condies de intemperismo, poderia ser expressa pelos respectivos potenciais inicos dados pela razo entre a carga e o raio inico (Fig. 5). Na figura possvel reconhecer trs grupos de elementos:os de potencial inico baixo (Z/r < 3), como Na, Ca, K, Sr, Fe+2 e Mn+2 que entram em soluo verdadeira durante o intemperismo e transporte, e so, portanto, ctions mveis;os de potencial intermedirio, com Z/r de 3 a 12, interpretados como mveis e compreendem trs grupos. Um, cuja imobilidade resulta de precipitao por hidrlise quase imediata no ciclo superficial, como Al, Fe+3, Ti, Mn+4 e se concentram em lateritas e bauxitas; outro participa de minerais resistatos, como Cr, Ti e Zr, e o terceiro que, por razes de carga, so adsorvidos em hidrolisatos, como ETR, SC, Ga e V que participam da estrutura de minerais lbeis;os de alto potencial inico (Z/r > 12) formam nions complexos com oxignio, muito solveis durante o intemperismo e, portanto, muito mveis, como S, C, N, B Se, P, e que, segundo os limites propostos por Rose et al. (1979), tambm incluiriam M+6, W+6 e U+6.

Mobilidade relativa de elementos teis na explorao geoqumica. Modificado de Andrews-Jones (1968) e Rose et al. (1979):

O reconhecimento de um elemento como farejador tem sido, eficiente na explorao geoqumica do que os elementos indicadores, e suas mobilidades se aplicam tanto a halos de disperso primria em rochas adjacentes ao depsito quanto aos ambientes superficiais. Os aspectos importantes sobre o comportamento da assinatura geoqumica de cada modelo de depsito mineral no ciclo superficial e sua influncia sobre a estratgia da explorao mineral, envolvem:ocorrencia efetiva redistribuio dos elementos em solos e sedimentos de drenagem;a redistribuio determinada pelas condies fsico-qumicas da pedognese;a distncia dos elementos at a fonte compatvel com as suas respectivas mobilidades;o elemento do halo mais distante em geral no elemento indicador, mas farejador;elementos imveis se transferem para o meio superficial por adsoro na estrutura de minerais neoformados ou na forma de resistatos, como ouro, cromita, cassiterita, zirco, ilmenita, monazita, entre outros.

Sries MagmticasProcessos geradores de magmasMagmas primrios e parentaisO que so sries magmticasSrie de BowenSrie subalcalinasSrie toleticaSrie komatiticaSrie clcio-alcalina

Sries alcalinasSrie alcalina subsaturada em slicaSrie alcalina sdica saturada em slicaSrie shoshontica ou alcalina potssicaSrie alcalina ultrapotssica saturada em slicaSries magmticas no BrasilConclusesReferncias bibliogrficas

Processos geradores de magmaFatores: Grau geotrmico, presso, temperatura, contedo de gua e composio da rocha

Processos geradores de magmaMagmas primrios: originados no manto por fuso parcial. Possui composio pouco varivel e em equilbrio com fases do manto em altas presses.Todos os magmas primrios so > 10% MgO Wt

Tipos de magmas primriosBasaltos e ultrabsicasTipos de basaltos: classificao qumica (norma)

Basalto qz toletoMagnificao de 15 XLuz natural e luz polarizada

Basalto ol toletoMagnificao de 15 XLuz natural e luz polarizada

Alkali olivine basalt do Hava - EUAMagnificao de 15 XLuz natural e luz polarizada

BasanitoMagnificao de 15 XLuz natural e luz polarizada

Tipos de magmas primriosTipos de ultrabsicas: composio do mantoNefelinitos: ol + ne normativa, Ti-augita, ol, feldspatides flogopita perovskita melilito e matrix feldspato alcalino;Komatiitos: ol + augita + hiperstnio plagioclsio. Textura spinifex;Kimberlitos: rocha porfirtica flogopita + ol (fenocristais) e matrix de flogopita + ol + serpentina + calcita + apatita + ilmenita + perovskita;Carbonatitos: calcita + dolomita + ankerita piroxnio olivina e uma variedade de minerais acessrios ETR

Nefelinito de Mayotte Ilhas ComodoroMagnificao de 53 xLuz natural e luz polarizada

Komatiito de Munro Township CanadMagnificao de 3 XLuz natural e luz polarizada

Kimberlito de Kimberley frica do SulMagnificao de 7 XLuz natural e luz polarizadaOl

CarbonatitoMagnificao de 3 XLuz natural e luz polarizada

Tipos de magmas parentaisMagmas parentais: capaz de produzir todas as rochas que pertencem a uma srie de rocha gnea por diferenciao.

Tipos de magmas parentais

Tipos de magmas parentais

Composio qumica mdia das rochas gneas xido cidas Interm. Bsicas Ultrabsicas granito andesito basalto peridotitoSiO271.3 57.94 49.242.26TiO2 0.31 0.87 1.84 0.63Al2O314.32 17.02 15.74 4.23Fe2O3 1.21 3.27 3.79 3.61FeO 1.64 4.04 7.13 6.58MnO 0.05 0.14 0.2 0.41MgO 0.71 3.33 6.7331.24CaO 1.84 6.79 9.47 5.05Na2O 3.68 3.48 2.91 0.49K2O 4.07 1.62 1.1 0.34H2O 0.77 1.17 0.95 3.91CO2 0.05 0.05 0.11 0.30P2O5 0.12 0.21 0.35 0.10

O que so sries magmticas caracterizado por um grupo de rochas gneas que so co-magmticas associadas regionalmente. Essas rochas possuem uma continuidade na composio qumica da mais bsica at a mais cida.

Srie de BowenEx: magma baslticoPrimeiros minerais a cristalizaremSrie descontnua: ricos em Fe, Mg e pobres em SiO4. Ex: olivina e piroxnio;

Srie contnua: plagioclsio rico em Ca

Gelogo americano Norman L. Bowen (1928)

+ Fe e Mg+ Si e Al

Srie de BowenEx: magma granticoltimos minerais a cristalizaremSrie descontnua: pobres em Fe, Mg e ricos em SiO4. Ex: anfiblio e biotita;Srie contnua: plagioclsio rico em Na

Plagioclsio NaPlagioclsio Ca

Srie de BowenProblemas com as idias de Bowen:Existe mais de 1 tipo de magma primrio;Existe mais de 1 processo de cristalizao fracionada

Srie SubalcalinaSrie Toleitica:Magmas de alta T e baixo teor de H2O;Geralmente metaluninosos (Al2O3 12% Wt);Baixa fugacidade de O;Gerados por diminuio da P, ocorrendo em assoalhos e cadeias meso-ocenicas, vulces intraplacas, ambientes anarognicos intraplaca continentais e grandes corpos intrusivos gabricos (interao de fuses crustais promovidas pela tectnica).

Srie SubalcalinaSrie Toleitica:Principais rochas:Gabros, quartzo-gabros, tonalitos e trhondhjemintos.Principais minerais:Piroxnios (augita e pigeonita), olivina, plagioclsio e xidos de Fe e Ti.Toleticas ocenicas: teores K, Rb, Ba, Sr e ETR leves;Toleticas continentais: teores elevados destes elementos.

Legenda

Srie SubalcalinaSrie Komatitica:Rochas vulcnicas com SiO2 < 53% Wt, MgO > 18% Wt e TiO2 < 1%.Vinculadas temporalmente ao Arqueano.

Srie Clcio-alcalinaSrie que mais se aproxima ao modelo de Bowen: SiO2, Na2O e K2O e MgO, FeO e CaO:Metaluminosos (Al2O3 17% Wt) para peraluminosos;Magmas de baixa T e alto teor de H2O;Alta fugacidade de O;Ocorrncia em ambientes de convergncia.

Srie Clcio-alcalina Principais rochas:Dioritos, quartzo monzonitos, granodioritos e granitos e correspondentes vulcnicos.Correlao positiva do Sr, Ba, Rb e ETR com o K.Aumento de K sugere a evoluo do magmatismo de arco.

Srie Clcio-alcalina Baixo K: tonalitos e trhondhjemitos em detrimento dos granitos associaes TTGMinerais: plagioclsio, olivina, augita xido de Fe-Ti e pigeonita ( SiO2).Alto K: termos granticos em ambientes ps-colisionais.Minerais: olivina, augita, ortopiroxnio, hornblenda e xido de Fe-Ti. Biotita e sanidina em termos intermedirios.

Srie AlcalinaSrei alcalina subsaturada em slica:Caracterstica modal e normativa a presena de feldspatidesAusncia de quartzoEnriquecimento de elementos litfilos: Ti, P, Zr, Nb e ETR pesados

Srie AlcalinaSrei alcalina sdica saturada em slica:Gabros, sienitos, quartzo sienitos, feldspato alcalino granitos e granitos. Minerais ferromagnesianos tpicos desta srie:Px, Anf (Na), ti-augita, Fe-hed

Srie AlcalinaSrei alcalina shoshontica potssica:Gabros, dioritos, monzonitos, quartzomonzonitos e granitos ou seus correspondentes vulcnicos.Abundncia de Sr, Ba, Rb, litfilos de baixo potencial inico e ETR leves.Ocorrncia em ambientes de arco magmtico continental maduro e ps-colisionais.

Srie AlcalinaSrei alcalina ultrapotssica saturada em slica:Foiditos, tefrito basanito, fonotefrito, tefri-fonolito e fonolitos.

Prtica para entender a teoriaIdentificar no campo as relaes entre rochas gneas;Amostras representativas;Classificao e estudo petrogrfico;Anlise qumica de rocha total;Interpretao das anlises qumicas (diagramas de variao qumica);Outras anlises:Istopos estveis e radiognicos (parental ou primrio);Qumica mineral (EPMA, LA-ICP-MS e etc.)

Outras AnlisesIstopos estveis

Istopos radiognicos

Qumica mineral (EPMA, LA-ICP-MS e etc.)Sills TM-134 Plagioclsio So Paulo

Reviso e pontos importantes

ConclusesA classificao das associaes de rochas gneas segundo a sua composio qumica constitui importante etapa na construo de hipteses geolgicas. Nos campos da:PetrogneseEstratigrafiaMetalogeniaGeotectnica

Referncias BibliogrficasLameyre,J. & Bowden,P. (1982) Plutonic rock type series: discriminations of various granitoid series and related rocks. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 14:169-186.Le Maitre,R.W.(2002 Le Maitre,R.W. 2002. Igneous Rocks - A classification and Glossary of Terms. Cambridge University Press, Cambridge. 236pp.

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