Nódulos polimetálicos (Sedimentação Marinha)

Thaiane Santos Belém - PA

Novembro - 2013

Universidade Federal do Pará

Instituto de Geociências

Faculdade de Oceanografia

Sedimentação Marinha

NÓDULOS POLIMETÁLICOS

Nódulos Polimetálicos

Depósitos Autigênicos

Recursos minerais metálicos

Nódulos polimetálicos ou nódulos de manganês

Crostas cobálticas Sulfetos polimetálicos


• Nódulos polimetálicos são minerais óxidos com enormesreservas e representam uma promissora fonte de metais,especialmente Cu, Ni, Co e Mn. As principais matrizes nosnódulos de manganês e ferro são de ∂-MnO2 e goetita,respectivamente (Acharya et al., 1999)

• Concreções rochosas formadas por camadas concêntricas dehidróxidos de ferro e de manganês em torno a um núcleo,formados pelo processo de sedimentação dos oceanos.Objetos esferóides de cor enegrecida, possuindo tamanho epeso variáveis e encontrados em profundidades que variamde 3000 a 5000 metros (BÉGUERY, 1979).

• Deposição de óxidos de ferromanganês.


Condição inicial básica para a formação dos depósitosferromanganesíferos:• Localização de fontes de metais• Circulação Oceânica Superficial para prover Fe, Mn e

elementos menores como Na, Ca, Sr, Ni, Cu, Co, Mo.

Fatores que influenciam sua formação:

Localização e abundância das

fontes dos metais constituintes

Natureza e idade dos nódulos e do

substrato

Ambiente de transporte, deposição e diagênese em que se

formou o nódulo.


Forma de ocorrência Textura

Coloração Dimensões

Pequenas pelotas levemente achatadas, formas irregulares,

alongadas, tabulares, elipsoidais epoligonais

Pode apresentar texturamamilar (botrióide), lisa ou

fissurada, ou podeser perfurada ou revestida de

incrustações orgânicas.

Geralmente castanha, quandopredominantemente

ferríferos, ou preto-azulada, se manganesíferos.

Dimensões médias de 3 cm,porém podem atingir até 25

cm.


ComposiçãoOs nódulos são constituídos por uma variedade notável deelementos químicos.

A composição química é heterogênea em nódulos individuais eem pequenas distâncias.

O grau de enriquecimento de alguns elementos de elevado valoreconômico pode ser bastante expressivo em relação àabundância na crosta terrestre.


Composição mineralógicaPredominam as fases mineralógicas autigênicas, principalmenteoxihidróxidos de Mn e de Fe.

Óxidos de Mn Óxido de ferro mais comum

Podem ocorrer substituições iônicas do Mn e do Fe por outroselementos (Na, Ca, Sr, Cu, Co, Ni, Mo).

Minerais detríticos (argila, quartzo, rutilo, barita) também sãoencontrados.

Todoroquita (MnO2 hidratado), birnessita, vernadita, manganita e

psilomelano.

Goetita: FeO (OH) Óxido de ferro hidratado.

90,0% de Fe2O3


Taxas de crescimento: ~10 mm / 106 anos → 1000 a 10.000vezes mais lento que a taxa de sedimentação de vazas calcárias→ diluição das precipitações minerais – ocorrem em regiõesonde o substrato oceânico tem entre 20 e 80 milhões de anos.

Formação: a taxa de formação corresponde a uma dasreações mais lentas conhecidas.

Áreas com pequenas taxas de sedimentação e/ou sujeitas a constante atividade erosiva → concentração de nódulos em testemunhos ocorrem em hiatos de sedimentação.


Precipitação dos minerais :

Precipitação hidrogênica , acumulação de metais

diretamente da água do mar

Processos diagenéticosassociado a atividade

biológica


Formas e principais ocorrências de depósitos de Fe-Mn deoceano profundo:

Fontes de metais: descarga fluvial de sedimentos terrígenos ouexalações hidrotermais submarinas.

Forma de ocorrência das concentrações: • Revestimentos do assoalho oceânico em forma de películas

oxidadas finas;• Aglutinações de núcleos cobertos por óxidos;• Crostas de espessura variável; • Concreções nodulares de dimensões também muito variável.


Distribuição: Todos os oceanos.

Mais abundantes e mais ricos em conteúdo metálico:


• Nódulos da zona Clarion-Cliperton (ZCC), no Pacíficonordeste, limitada a oeste e a leste pelas Ilhas do Havaí eBaixa Califórnia e a norte e sul pelas zonas de fraturas Clarione Clipperton.


• Nódulos da Bacia Indiana Central (BIC), entre a CordilheiraCentral Indiana, a Cadeia 90º Leste e limitada ao sul pelaCordilheira Indiana Sudoeste.

• Nódulos da Bacia do Peru, no Pacífico sudeste, entre aelevação de Galápagos a leste, a fossa do Peru a oeste, asilhas Galápagos, a norte e a Cadeia Carnegie a sul.


Características regionais dos depósitos de Fe-Mn de oceanoprofundo:

Nas três principais áreas de ocorrência dos nódulospolimetálicos identificam-se situações ambientais comunsquanto aos fatores que condicionam a formação dos campos denódulos.

Fatores: fontes de metais, circulação oceânica, produtividadeprimária superficial, profundidade, relevo, cobertura sedimentare geologia do embasamento oceânico.

As condições de oxidação também existem em todos osoceanos.


• Concentrações de nódulos mais importantes:Baixas latitudes:

Taxas reduzidas a moderadas de produtividade superficial junto às áreas dos depósitos

Sedimentação biogênica

Favorecimento de processos diagenéticos de crescimento e

concentração metálica dos nódulos


Formas e principais ocorrências de depósitos de Fe-Mn deoceano profundo:

Calcula-se que existam 100 a 200 bilhões de toneladas de nódulos apenas no Oceano Pacífico.

Taxa de crescimento no Pacífico = 25 cm / 106 anos em vales~ 1 m / 106 anos nas elevações


Pacífico Norte: A entrada de metais no ambiente marinhoocorre a leste da província de nódulos de Clarion-Clipperton.

Fe e Mn em solução: descarregados pela drenagem da costaoeste norte americana, e pelas emanações vulcânicas daCordilheira do Pacífico Oriental.

Transporte: lateralmente pela corrente Norte Equatorial.


Bacia Central Indiana:

Aparentemente a fonte é única. O aporte provém da descargasedimentar dos rios Ganges e Brahmaputra.

Distribuição pelas correntes de turbidez até cerca do limite nortebacia oceânica central.

A profundidade da lâmina d’água: 4500 a 5600 m.Lisoclina: do carbonato fica em torno de 4000 m.CCD situa-se a cerca de 5000 m.

Nestas condições a abundância varia de esparsos nódulosisolados a mais de 20 Kg/m2.


As condições de oxidação também existem em todos osoceanos.

Ambientes de alto potencial de oxi-redução em águas oceânicasde circulação fraca são favoráveis à sedimentação de nódulos .

A natureza e o enriquecimento metálico das fases mineralógicasque constituem os nódulos relacionam-se claramente com aprodutividade primária superficial, a profundidade do assoalhooceânico, da lisoclina e da CCD.


Zonas de alta produtividade: proliferação de os organismosplanctônicos nas águas superficiais concentrando os metais →transporte vertical de metais até o assoalho marinho.

Abundância máxima de nódulos na região Bacia do Peru: ondea concentração de C orgânico na superfície dos sedimentos éresponsável pela alta taxa de crescimento dos nódulos.

Nesta área, a elevada bioprodutividade é dada pela influênciadas águas enriquecidas em nutrientes provenientes daressurgência da costa do Peru.

• Fundos Geológicos • Métodos e amostragem• Características de componentes de REE em nódulos

polimetálicos e crostas• Processo de enriquecimento e perspectiva de uso de REE em

nódulos polimetálicos e crostas• Conclusão


• Elementos raros em terra (REE):Análise de 25 amostras de nódulos e crostas coletadas no Marda China do Sul, Oceano Pacífico, Atlântico e Índico.

Análise do teor de REE e níveis de outros elementos presentespor ICP-MS/AES.

Reservas totais 1,6x10¹² t apenas no Oceano Pacífico , contendoMn no valor de 2.000x10⁸ t (200x mais do que reservasterrestres).

Conteúdo REE 10 a 100x maior do que em sedimentos e na águado mar.


ERR possui baixo conteúdo na água do mar, seu teor aumentacom a profundidade. São absorvidos da água do mar eacumulados no sedimento.

Testes de composição geoquímica nas 25 amostras .

Concentração máxima em nódulos e crostas: 2.082,41x10⁻⁶ emínima de 1.265,57x10 ⁻⁶.

Teor de REE em nódulos em geral baixo (Menor valor na Bacia doPacífico Oriental).

Mar da China do Sul: 1.900,6x10 ⁻⁶ de nódulos e 1.513,72x10 ⁻⁶de crostas.


Alto conteúdo de Ce nas amostras (60,5% do conteúdo de REE).

Expansão do assoalho do Pacífico: regiões hidrotermais evulcânicas ativas. Intemperismo submarino e fluidoshidrotermais fornece material para o crescimento de nódulos.

Clarion – Clipperton: canal de de afloramento de magmaprofundo.

Ambientes oxidantes: Ce adsorvido por nódulos e crostas.

Mar norte da China Meridional nódulos e crostas emprofundidade rasa.Desenvolvimento da exploração.


Como resultado das investigações e levantamentos realizadosdesde o final da década de 1960, dispõe-se atualmente de umaconsiderável base de conhecimento dos depósitosferromanganesíferos de mar profundo mais importantes,localizados nos oceanos Pacífico e Índico.

No Atlântico as condições oceanográficas são menos favoráveis àocorrência de campos de nódulos comparáveis aos do Pacífico eÍndico, principalmente pela influência da sedimentação deorigem terrígena.

A pouca ocorrência de nódulos e crostas no Oceano Atlântico sul pode demonstrar apenas o pouco conhecimento que se tem dessa região, e o quanto ainda há para se aí investir.

Referências Bibliográficas

Mendes, Josué Camargo, 1918. Elementos de estratigrafia. SP: T. A. Queiroz:1984. v:12.

Palma, Jorge J. C. & Pessanha., Ivo B. M. Depósitos Ferromaganesíferos deOceano Profundo. Brazilian Journal of Geophysics, Vol. 18(3), 200.

ZHANG Zhenguo et al., Enrichment of REEs in polymetallic nodules andcrusts and its potential for exploitation. JOURNAL OF RARE EARTHS, Vol. 30,No. 6, June 2012, P. 621

Cruz , Marlene O. et al., Nódulos Polimetálicos.

Ministério de minas e energia – MME. Desenvolvimento de Estudo paraElaboração do Plano Duodecenal (2010 - 2030) de Geologia, Mineração eTransformação Mineral. http://www.mme.gov.br/

http://www.mme.gov.br/










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