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Ambientes:
Hipogênico e Supergênico
Tempo:
Halo Geoquímico primário e
secundário
Dispersão
mobilidade
halos geoquímicos
anomalias geoquímicas
Dispersão geoquímica
• Átomos e partículas se movem a um novo ambiente geoquímico.
• Ambiente dinâmico: Δ químicas, T, P, deformação mecânica, outras condições físicas.
Fase imóvel matriz
Fase móvel
transportePadrão de
dispersão
Dispersão geoquímica
• Dispersão vai ser primária ou secundária
• Dispersão vai ser profunda ou superficial.
• A dispersão geoquímica vai gerar
halos de dispersão!
Depósito
Restigouche
Halos Geoquímicos
• As rochas encaixantes, formações
inconsolidadas, vegetação e águas
superficiais e subterrâneas podem revelar
a presença de um depósito mineral.
• Teores anomalamente altos ou baixos
dos elementos químicos da mineralização
ou alteração.
■ Halo Geoquímico primário
formação dos halos durante os processos de
formação do depósito mineral.
■ Halo Geoquímico Secundário
redistribuição do padrão primário por
processos tardios.
Halos Geoquímicos
Pressão, temperatura, fluidos:
Ambiente profundo ou hipogênico
Ambiente superficial ou supergênico
Ambiente Geoquímico
Estágio
(tempo)
Ambiente (local)
Profundo Superficial
Primário Difusão dos metais nas
encaixantes da mineralização
durante a deposição do minério.
Precipitação de metais
em depósitos
singenéticos.
Secundário Redistribuição dos metais de um
depósito submetido a
metamorfismo ou hidrotermalismo.
Intemperismo de um
corpo de minério
sulfetado.
Mobilidade Geoquímica
• Facilidade com que um elemento químico
se move em solução em determinado
ambiente.
• Mobilidade no ambiente superficial →
exploração geoquímica.
Mobilidade Geoquímica
• A resposta do elemento aos processos de
dispersão é governado pela mobilidade.
• Estabilidade química dos elementos em
fases sólidas imóveis (minerais) relativo a
fase fluida coexistente.
Ambiente Hipogênico
Ambiente profundo ou endógeno ou
hipogênico:
• altas P e T
• circulação restrita de fluidos
• baixo teor de oxigênio livre.
Processos magmáticos, metamórficos,
hidrotermais.
Ambiente Geoquímico
Dispersão de elementos em
ambiente profundo
• A medida que o magma cristaliza, o
elemento traço se distribui entre os minerais
e a fusão silicatada.
• Ex. Zn2+ em piroxênio:
Zn2+ (fusão) + CaMgSi2O6 (px) = CaZnSi2O6 (px) + Mg2+
(fusão)
Índice de substituição iônica de cátionsTi+ 0,03 Cu2+ 0,14 Be2+ 0,24
K+ 0,03 Co2+ 0,14 Nb4+ 0,28
Ag+ 0,04 Ni2+ 0,14 W4+ 0,28
Na+ 0,06 Mg2+ 0,14 Mo4+ 0,28
Cu+ 0,06 Th4+ 0,16 Ti4+ 0,28
Ba2+ 0,07 U4+ 0,19 Al3+ 0,35
Pb2+ 0,08 Zr4+ 0,20 Ge4+ 0,46
Ca2+ 0,09 Sc3+ 0,20 Si4+ 0,48
Mn2+ 0,13 Fe3+ 0,22 As5+ 0,60
Zn2+ 0,14 Cr3+ 0,22 P5+ 0,62
Fe2+ 0,14
Elementos com
índice similar
tendem a KD ~ 1
e ter substituições
extensivas um pelo
outro.
Mn, Zn, Co, Ni ocorrem
nos sítios Fe-Mg dos
minerais ferro-
Magnesianos.
U, Th substituem Zr
No zircão.
Halos Geoquímicos Primários
■ Zonas que circundam o depósito mineral e podem ser enriquecidas ou empobrecidas em vários elementos.
■ Resultado da introdução ou redistribuição dos elementos durante os processos de formação do depósito mineral.
■ São mais amplos e com maior significado prático.
Halos geoquímicos primários
• Pesquisas geoquímicas russas em veios,
substituições e escarnitos:
• Ao redor de todos os corpos pesquisados
foram encontrados halos com teores
elevados de muitos elementos
especialmente metais!
Exemplo de halo primário
Pipe de alteração
hidrotermal
Contato inferior
gradacional
Cpy, Py, Po - Cloritização
Py, Sp, Gn - Sericita-Clorita
Exalito (SIO2) de
Py + He
Contato superior
brusco
Estrutura maciça ou brechada
Forte zonação química
Estrutura acamadada
Quimicamente heterogênea
Stockwork
Quartzo milonito
Muscovita-clorita filonito
filonito grafitoso
veios de quartzo mineralizadosatitude da foliação com indicação de mergulhoatitude dos veios de quartzo subverticais
contato geológico aproximado
falha normal com indicação de rejeito
trincheira para pesquisa
0 40 m
N
Metagranios
dique básico pórfiro
contato geológico definido
48 11'o
10
o
45
'
Figura 2
dique básico pórfiro
contato geológico definido
48 11'o
10
o
45
'
Figura 2
dique básico pórfiro
contato geológico definido
48 11'o
10
o
45
'
Figura 2
Mapa geológico
Da provícia de ouro-tipo
Veio de Porto Nacional
Foliação nos filonitos e milonitos
Orientação dos veios principais de cisalhamento
Orientação dos veios oblíquos de
Legenda:A:Suite Granito-gnáissica Manduca
Faixa de filonitos e milonitos
Veios de quartzo
Traço da foliação milonítica
Lineação de estiramento
B
A
C
Veio de cisalhamento
central
Veio de cisalhamento oblíquoVeio de extensão
Halos Geoquímicos Primários
Interpretado de duas maneiras conforme Boyle, 1982.
■ Os dados analíticos obtidos numa certa profundidade da
jazida, comparados com a sequência universal, permitem
que sejam estabelecidas certas conclusões probabilísticas.
■ É possível concluir se a posição espacial do nível
amostrado está acima ou abaixo da mineralização principal.
Se o halo geoquímico está supra ou infra-mineralização.
Sequência universal de Grigorian-Ovchnnikov
Ba (Sb As Hg) Cd Ag Pb Zn As Cu Bi Ni Co Mo U Sn Be W
93 100 87 100 80 84 87 84 86 72 50 55 48 100 66 60 72
Os números indicam a probabilidade de ocorrência de cada elemento na
posição correspondente na sequência. Segundo Beus & Grigorian (1977).
Raso → profundo
De posse da informação
vetorial, estabelecida em um
dado nível de certeza
estatística, existem
condições de direcionar
sondagens e posicionar
escavações para a pesquisa
dos níveis superiores ou
inferiores aos já pesquisados.
Halos geoquímicos em Depósito de
pirita cuprífera
Halos geoquímicos primários em
um dep. hidrotermal
de py-cuprífera.
Ba
Pb
Cu-Mo
Cu-Zn
Halos geoquímicos primários em
um dep. hidrotermal
de py-cuprífera.
Ba
Pb
Cu-Mo
Cu-Zn
Ba (Sb As Hg) Cd Ag Pb Zn As Cu Bi Ni Co Mo U Sn Be W
93 100 87 100 80 84 87 84 86 72 50 55 48 100 66 60 72
Halos Geoquímicos Secundários
• Em ambiente geoquímico hipogênico, os
halos secundários estão relacionados a
processos posteriores como metamorfismo
ou hidrotermalismo.
• Relacionados a fases tectônicas
posteriores a formação do depósito mineral.
• Halos por difusão ou por infiltração.
Aureolas de Difusão
Movimento aleatório de átomos através
da solução por poros, para regiões de
baixa concentração.
• A taxa de difusão é muito baixa: 0,001
mm/s (32 m/ano)
• Comparada com transporte por fluxo
Aureolas de DifusãoF = D δC/ δx
δC/ δt = D δ2C/ δx2
F fluxo do componente em
difusão
D coeficiente de difusão
C concentração da espécie à
difusão
x distância do gradiente de
concentração
t tempo
r. encaixante r. encaixante
veio
Flu
xo d
e flu
ido
difusãodifusão
D (10-4 cm2/s a T 300-500oC.
Difusão de Pb em um líquido depois de 1 ano – 1 ppm de
Pb a 2 m do veio,
depois de 10 anos – 7 m e 100 anos – 20 m do veio.
Aureolas de difusão dependem:• concentração do metal na origem (no veio),
variações com o tempo, afetam;
• O tempo de difusão (quanto >, maior a aureola);
• Natureza das reações com as encaixantes
Ex.Encaixante reativa: < aureola e > concentração
Encaixante pouco reativa: > aureola e < concentr.
Aureolas de difusão dependem:
• Porosidade e permeabilidade da encaixante:
- rocha muito porosa: (poros conectados)
grandes aureolas
• Valor das ctes de difusão das espécies químicas:
íons pequenos em alta T aureolas maiores
Aureola na rocha
encaixante definida
pelo conteúdo de Pb
e Zn em qzo-mozonito,
Distrito de Tintic, Utah.
- Maior em silicatadas que
em carbonatadas.
Aureolas de difusão ao
redor de um corpo de
minério de um pequeno
veio, Distrito de Zn,
Wisconsin - Illnois.
A- calcário
B- arenitocalcários
Anomalias de fuga
Anomalia de fuga provocada por sistemas de fraturas nos
arenitos encaixantes
da mineralização. Gregory mine Pb-Zn, Inglaterra (
Anomalias de fuga
• Um halo de fuga (leakage halo) é formado pela facilidade de fuga das soluções por fraturas.
• Padrão em rochas fraturadas é mais irregular, porém mais amplo que o de rocha maciça.
• Se o depósito é não exposto, este tipo de anomalia é um guia excelente da existência do depósito!
Anomalia de fuga
Anomalia de fuga da mineralização Pb-Zn provocada por fraturas nos arenitos da
Jazida Santa Maria.
< 0,02% Pb
0,03-0,68%m Pb
> 0,68% Pb
Perfil pedogeoquímico
Perfil litogeoquímico
• As mineralizações estão a 60m de profundidade,
• na superfície teores
• de até 10.000
• ppm Pb.
Anomalia de fuga
Localização dimensão e intensidade
dependem:
• O caminho do fluxo do fluido mineralizante
• A quantidade de elementos indicadores no
fluido
• Os controles de precipitação, absorção e
outros processos transferindo os
elementos do fluido encaixante
Difusão x Infiltração
fluxo mais rápido em fraturas que limite
de grãos e poros em rochas maciças:
• 1ª quebra de 1mm aumenta taxa de
fluxo105 à 106;
• Anomalia de fuga melhor desenvolvida em
rochas fraturadas
• Fuga se extende por 100s m
• Difusão 30m.
• Difusão de metais
dissolvidos por
poros estacionários
da rocha
encaixante, a partir
do veio ou outra
zona com alto
conteúdo de metais.
• Infiltração - Fluxo de
fluidos por fraturas,
veios, espaços de
poros dentro das
rochas.Padrão experimental da dispersão
Formada por difusão e infiltração.
Difusão
Infiltração
Aureola na rocha
encaixante definida
pelo conteúdo e As
em arenitos em
veios auríferos,
Mine Bell, Zimbabue.
Aureola definida por
As em filonitos
próximo à zona e
cisalhamento, Motapa
Gold Mine, Zimbabwe.
Aureolas diferem para diferentes metais.
Diferenças no coeficiente de difusão e interação com a encaixante.
Au e Ag até 50m e metais base somente 20m para a mesma região
Exemplo de anomalia de difusão
• Halo de fuga definido pelo conteúdo de Pb no solo residual sob um depósito de metais base a 200m de profundidade, Mina Gregory, USA.
Exemplo de
anomalia de
fuga
• Perfil horizontal e vertical de anomalias de fuga
de Ga e Mo de 200m e Sn, Li e Bi de 500m ao
redor de um depósito de Sn de Altemburg,
Erzgebirge, Alemanha
Greisen
SnSn
Bi
Mo
Ga
Li
Pothole
Bourke's Luck potholes,
Mpumalanga, Bushveld
Enriquecimento posterior de
Bushveld em EGP• Fronts metassomáticos
arseniados que
modificaram a as
mineralizações.
• Os fluidos com As
percolaram as camadas
ainda em estado
subsolidus, causando
dissolução parcial e
formação depressões,
chamadas pothholes.
• Modificaram a granulação
e assembléia mineral dos
horizontes mineralizados.
Bushveld (África do Sul)
Que modelo exploratório?
E o teor e tonelagem?
Que tipo de halo de
Dispersão Geoquímica :
Primário ou
Secundário?
O Ambiente Supergênico
Ambiente supergênico ou superficial ou
exógeno:
■ Baixas P e T,
■ movimentação livre de soluções,
■ Maior quantidade de oxigênio livre, água e
CO2.
Processos de erosão, intemperismo,
sedimentação, diagênese.
Ambiente Geoquímico
Halos Geoquímicos Secundários
Os halos geoquímicos secundários
estão relacionados à destruição de um
depósito mineral sob condições
supergênicas;
• forma zonas que o circundam e que são
enriquecidas ou empobrecidas em
vários elementos físicos.
Modelos de dispersão superficial
Classificados quanto:
1) Tempo de formação em relação a matriz:
■ Singéticas feições introduzidas ao mesmo tempo que a matriz
■ Epigenéticas introduzidas após a formação
2) Modo de formação da dispersão
Matriz é o material que dá o suporte físico à anomalia como solo, rocha, água ou vegetal.
Modelos de dispersão superficial
Modo de dispersão:
■ Clástica
dispersão por partículas sólidas em movimento.
■ Hidromórfica
o agente é uma solução aquosa.
■ Biogênica
a movimentação é resultado de atividade biológica.
Modelos singenéticos clásticos
• Transporte por solo residual, colúvio e sedimentos aluvionares.
• As feições de distribuição dos elementos pouco móveis são mais preservadas que as dos elementos móveis (submetidos a lixiviação e redistribuição no resíduo do intemperismo).
• No colúvio também apontam para a fonte na rocha-matriz (embora de difícil interpretação pelas movimentações).
Modelo de anomalia singenética
clástica.
Aluvião
colúvio
Solo residual
mineralização
■ Os modelos clásticos nos sedimentos das drenagens são o resultado da erosão e do transporte aluvial da cobertura de solo, ricas em metais.
■ A relação entre as anomalias e a fonte primária pode ser complicada (pela dispersão prévia do metal na cobertura).
■ Se a anomalia no sedimento for derivada da erosão direta de uma anomalia de solo residual, a fonte do metal deve estar nas vizinhanças imediatas da anomalia do solo.
■ Se for derivada da erosão de uma anomalia de surgência no solo, a fonte devera ser procurada vertente acima do afloramento do lençol freático.
Modelos singenéticos clásticos
Modelos singenéticos hidromórficos
Modelo de anomalia singenética
hidromórficas.
Aluvião
colúvio
Solo residual
mineralização
Lençol freático
• A carga em solução das águas subterrâneas e superficiais produz um outro tipo de feição de anomalia singenética, só que a matriz é a própria água e não mais o solo.
• Ex. são os depósitos de precipitação química de Fe e Mn; evaporitos
Modelos singenéticos hidromórficos
Modelo de anomalia singenética
hidromórficas.
Aluvião
colúvio
Solo residual
mineralização
Lençol freático
• Do mesmo modo que no anomalias singenéticas de solo,
• A posição espacial da fonte primária dos elementos anômalos orienta e define a posição, forma, intensidade da feição aquosa rica em metais.
Modelos singenéticos biogênicos
• A concentração anômala de metais disponíveis no solo se refletirá como uma anomalia desses metais nos seres vivos, vegetais e animais que ali habitam.
• Os modelos biogênicos refletem a composição das rochas, coberturas locais, águas e soluções circulantes no solo.Modelo de anomalia singenética
biogênica.
Vegetais com raízes no aluvião
Vegetais com raízes no colúvioVegetais com
raízes no solo
residual
mineralização
Lençol freático
Modelos Epigenéticos
Modelos epigenéticos
• São superpostos à matriz.
• Resultado de processos:
– Hidromórficos
– Biogênicos
São melhor definidos por elementos
móveis como Zn e Cu, facilmente dissolvidos
e precipitados son pequenas alterações das
condições ambientais.
• A passagem de soluções aquosas naturais por uma matriz qualquer, sempre deixa uma marca – um precipitado químico qualquer.
• As feições de dispersão
epigenéticas resultantes são superpostas às feições originais, seja rocha, solo residual ou transportado. Modelo de anomalia epigenéticas
hidromórficas.
Afloramento
do freáticosugência
Solo residual
mineralização
Modelo epigenético hidromórfico
fonte
• Anomalias hidromórficas epigenéticas são bem desenvolvidas, quando o ambiente é favorável a precipitação.
• Estas condições são comuns em fontes, surgências ou em pântanos, com abundância de MO em decomposição.
• A fonte da anomalia está sempre à montante ou em profundidade, dependendo do trajeto seguido pelas águas mineralizadas.
Modelo de anomalia epigenéticas
hidromórficas.
Afloramento
do freáticosugência
Solo residual
mineralização
Modelo epigenético hidromórfico
fonte
Modelos epigenéticos biogênicos
• Quando o vegetal, cujos tecidos servem de matriz para a anomalia biogequímica, morre, é decomposto e a maior parte do conteúdo mineral é lixiviado.
• Uma fração da matriz é retida no solo gerando uma anomalia epitermal de origem biológica.Modelo de anomalia epigenética
biogênica.
Material vegetal em
decomposição.
Vegetais com raízes no
freático
Solo residual
mineralização
Lençol freático
Aula de hoje:
• Capítulos 3 e 4 de Light 1998
• Capítulo 3 de Licht et al. 2007
• complemento: Rose, Hawkes & Webb, 1979