anomalias geoquímicas parte 1 - grupo gestor de ... · distribuição de metais móveis e imóveis...
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Distribuição geoquímica dos
elementos
Rochas, solos, outros materiais.
• Somatório dos processos de movimentação dos materiais, reflete:
• Presença de certos litotipos
• Processos hipogênicos (hidrotermalismo),
• Processos superficiais (Intemperismo,
erosão),
• Processos pedogenéticos
O objetivo principal da prospecção
geoquímica é a identificação de feições ou
modelos relacionados às mineralização !!!!
Modelo simplificado do processo de formação dos principais tipos de
Anomalias geoquímicas de ambiente supergênico.
Distribuição geoquímica dos
elementos
• Clarke – teor médio de um elemento em um corpo qualquer; por exemplo, a crosta ou a litosfera.(“datum global”)
Idéia original é que seria fixado como o nível do mar para a topografia. Seria ótimo!
• Teor de fundo (background) – teor médio de um elemento em materiais geológicos não mineralizados.
Teor de fundo
• Faixa de variação de teores
• Varia amplamente com os litotipos
• Pien, > Cr, Ni, Co
• Granitos > Li, Rb
• Varia mais intensamente ainda com a pedogênese
Perfil geológico-geoquímico na área
de Piên, Paraná (CPRM, 1980).
Cr
Ni
Cu
Co
Granito Básica Ultrabásica aluvião
Granitóides da Antiforme Setuva
SiO2 x Nb
0
10
20
30
40
50
60
60,00 65,00 70,00 75,00 80,00
SiO2
Nb Série1
1
10
100
1000
1 10 100 1000
Y+Nb
Rb
VAG ORG
WPGSyn-COLGPos-COLG
SiO2
Nb
Pearce
Anomalia Geoquímica
• Teores anormalmente altos ou baixos de
um elemento ou combinação de
elementos, ou
• Uma distribuição espacial anormal de um
elemento ou combinação de elementos
(em um tipo de amostra particular, em um
ambiente específico, determinado por uma
técnica analítica específica (Govett, 1983).
Tipos de anomalias
• Litogeoquímicas - rocha
• Pedogeoquímicas – solos
• Hidrogeoquímicas – superficiais e
subterrâneas
• Biogeoquímicas – seres vivos
• Atmogeoquímicas - gases
• Relativas aos sedimentos de drenagem
Anomalias geoquímicas
Relacionadas a mineralização
• Depósito mineral é um fenômeno anormal da natureza, sendo considerado uma anomalia geoquímica.
• Significativas (positivas) – relacionadas com mineralizações e com teores maiores que os teores de fundo.
• Anomalias não-significativas - Anomalias não relacionadas com a mineralização.
Limiar (threshold)
• Valor acima do qual uma determinada
amostra é considerada anômala.
• Limiar é o limite superior das variações do
teor de fundo (russos).
Limiar
Teor de fundo
regional
Limiarregional
LimiarLocal
Comparação do teor de fundo regional com o Membro Vargas com o
teor de fundo da jazida Santa Maria (Licht, 2000)
• Limiares local e regional
são de grande auxílio na
prospecção:
• alvos para trabalho de
detalhe imediatos
• áreas para novas
amostragem
Pb
Contraste
C = T/F
C = T/L• Onde:
C=contraste
T= teor anômalo
F=teor de fundo
L=limiar
Identificar qual o valor de referência...
O contraste (C) de uma anomalia
(T) expressa a sua intensidade,
sob a forma de uma razão que a
relaciona com o teor de fundo (F)
ou limiar (L).
Anomalias não-relacionadas a
depósitos minerais
• Litotipos com altos teores de fundo
• Contaminação antrópica
• Erros de amostragem
• Erros analíticos
1. Litotipos com altos teores de fundo
Teores de fundo em Pb de três unidades litoestratigráficas
diversas na região das minas do camaquã, CBC.
Outros elementos ocorrem nos litotipos de alto teor de fundo,
em associações diferentes dos corpos mineralizados.
Pb
Jazida
Santa Maria
Pb
ppm
60
50
40
30
20
10
0
29
13
18
1. Litotipos com altos teores de fundo
- Ultramáficas (peridotitos, serp, kimberlitos):
>> Cr, Co, Ni, Mg com intemperismo?
• esmectita no solo (alta CTC)
• vegetação atrofiada por carência em K.
1. Outros litotipos com altos teores de
fundo a serem lembrados- Folhelhos negros >> As, Cu, Pb, Mo, Ag, V, U, Zn.
- Fosforita >> P, V, U, Mo, Zn
- Carbonatito >> P, Ti, Zr, Nb, ETR.
- Rochas básicas >> Fe, Ti, Cu.
-Problema do pH: em ambiente alcalino x ácido
Intemperismo de: r. carbonatadas folhelhos py
2. Erros de amostragem
• Muito difícil de discriminar ou prevenir.
• Pessoal pouco capacitado.
• Enriquecimento natural de metais:
– M. O. em horizonte rico em humus
– Horizonte limonítico de solos podzólicos
– Materiais clásticos com elevado CTC.
– Enriquecimento de metais em zona de surgência
2. Erros de amostragem
Amostragem de solo
coletadas em
profundidade
constante e
principalmente no
horizonte A (Elliot, in:
Licht, 2000)
Amostragem no
horizonte A
2. Erros de amostragem
Amostragem de solo
em profundidade
constante e no
horizonte correto;
(Elliot, in: Licht,
2000)
Re-amostragem
no horizonte B
• Rejeitos de minas
• Rejeitos de operações de fundição
• Fertilizantes
• Pesticidas
• Defensivos agrícolas ricos em metais
• Fumaças industriais e residenciais
• Efluentes líquidos
• Resíduos sólidos
3. Contaminação Antrópica
• Dispersão pode ocorrer por:
• Movimento gravitacional de partículas sólidas por
ar ou solução aquosa:
– Ambiente clástico - forma compostos diferentes
– Hidromórfico
– biogênico
• As anomalias antrópicas, por fornos de fundição, jogadas como
fertilizante atingem poucos metros abaixo da superfície. 40m.
3. Contaminação Antrópica
Difícil identificar se o metal teve origem
Natural ou artificial.
Contaminação ao
longo do leito de uma
ferrovia abandonada
e que serviu ao
transporte de
concentrado de cobre
das minas de
Camaquã (RS). Notar
o alinhamento de
pontos anômalos
seguindo o traçado
da estrada. (Licht,
2000) ◄
3.Contaminação Antrópica
A fonte da contaminação é restrita aos
ambientes superficiais!
.
4. Erros analíticos
• Anomalias sem qualquer significado.
• Valores erráticos isolados são suspeitos
– Re-analisar pela mesma técnica e no mesmo
laboratório.
• Método de proteção:
Sistema de análise duplicada de amostras
padrão, aleatoriamente distribuída no lote.
1. Forma das feições anômala
2. Na cobertura residual
3. Na cobertura transportada
4. Nas águas naturais
Anomalias hidrogeoquímicas
5. Nos sedimentos de drenagem
Anomalia
de solo
Anomalias no ambiente
supergênico
• Clásticas
• Hidromórficas
• Biogênicas
• Hidromórficas
• Biogênicas
Singenética
epigenética
Padrões1. Sobrejacente – em cima da anomalia –
por sobrecarga de sedimento
• Halos – sobrejacente simetricamente
distribuído sob a fonte.
2. Deslocada - assimetria
• Leque –movimento direcionado a partir da
fonte gera assimetria
• Cauda – canal restrito
3. Contraste - Intensa ou difusa
Feições singenéticas
clásticas
Classificação:
Relação à fonte:
Posição?
Formato?
Em relação teores:
Intensidade (contraste)
Intensa? Difusa?
Homogênea?
Heterogênea?
Sobrecarga residual
Sobrecarga residual
aluvião
Feições epigenéticas em sobrecarga transportada
biogênicas
hidromórficas
Forma das Feições anômalas
- Dispersão tipo cauda linear –
fluxo canalizado (drenagem)
Dispersão subterrânea – forma
de leque
Anomalias no ambiente
supergênico
• Sobrejacentes – diretamente sobre a fonte
– Cobertura residual, hidromórficas, biogênica
- halos, leques ou pluma
• Deslocadas – longe da fonte, sobre estéril
– Compactação, rastejo, biogênica
Tipo leque, cauda, linear (canal de rio, ou fluxo
hidromórfico acanalado)
Anomalias no ambiente
supergênico
• Intensas – limites bem marcados, valores
crescem até um pico...
• Difusas – limites pouco marcados, valores
dispersos
• Homogênea – distribuição regular de valores
• Heterogênea – distribuição irregular
em leques, caudas lineares
Anomalias singenéticas na
cobertura residual
Objetivo da prospecção geoquímica por
solo:
Reconhecimento de padrões produzidos
pelos elementos selecionados reflitam
condições da rocha sobrejacente
Anomalias singenéticas na
cobertura residualPrincípios físicos e químicos das anomalias
1. Modo de ocorrência dos elementos
2. Intensidade e contraste da anomalia
3. Homogeneidade da fração anômala
4. Variações com a profundidade e o tipo de solo
5. Distorções de anomalias
6. Eliminação de anomalias significativas
1. Modo de ocorrência dos elementos
• Sn, W, Au mantidos no solo - componente
de minerais resistatos no solo.
• A maioria dos metais em solo bem
desenvolvido ocorre em:
– Minerais secundários, malaquita, anglesita,
ferrimolibdenita
– Ligados (fortemente) a argilominerais,
– Ligados (fortemt) a óxido/hidróxido de Fe e Mn, Al
Anomalias singenéticas na cobertura residual
• A maioria dos metais em solo pouco
desenvolvido ocorre em:
– Em grãos (parcialmt) intemperizados
– Íons adsorvidos em argilominerais,
– Íons adsorvidos em colóides de óxidode Fe e Mn
– Íons adsorvidos em M. O.
Anomalias singenéticas na cobertura residual
Estabilidade dos minerais
Estabili
dade
Mineral de ganga Mineral de minério
Qzo, Zircão, Turmalina
Coríndon, Topázio
ouro, platina, scheelita,
diamante, Cromita,
cassiterita, wolframita,
estável Muscovita, 3 Al2O3
FK, Pl, granada
Rutilo, corindum, columb-
tantalita, ilmenita
barita, berilo, cinábrio
Pouco
estável
Anfibólios, piroxênios,
Apatita, titan, estaurol.
Hematita, galena,
instáveis Ca-pl, augita, biotita Po-pent, esfalerita, ccpy,
pirita
instáveis Clorita, olivina, calcita,
dol., gipso, halita
Molibdenita, fluorita
Distribuição de metais móveis e imóveis em
diferentes frações de solos residuais Tamanho Metais imóveis em
minerais primários
resistentes (ppm)
Cr Sn Be Nb
Porção residual dos metais
míveis retidos em minerais
secudários de solo (ppm)
Zn Cu Co Ni Mo
Areia
grossa
-
3000
4000
150
2100
6700
80
70
25
-
500
800
-
200
240
-
20
30
-
6
4
-
600
600
-
20
30
Areia fina 10000
11000
4000
2400
20
15
1500
2300
108
300
40
25
4
6
600
600
70
90
Areia muito
fina
- 1000 15 1800
1700
300 35 10 - -
Silte 8000 175 10 500 170 24 1200 100
Argila
Argila/óxido
45 3 1500 500 40 - -AM e Ox/hidrox
Anomalias singenéticas na
cobertura residualPrincípios físicos e químicos das anomalias
1. Modo de ocorrência dos elementos
2. Intensidade e contraste da anomalia
3. Homogeneidade da fração anômala
4. Variações com a profundidade e o tipo de solo
5. Distorções de anomalias
6. Eliminação de anomalias significativas
• Elementos muito pouco móveis, Sn Nb e Cr, tendem a permanecer no local –
• O contraste primário do minério tende a ser mantido; ou
• Aumento do contraste por acumulação residual de metal no solo (lavagem da matriz),
2. Intensidade e contraste da anomalia
• Com elementos móveis, Cu, Zn, Mo, U
• transporte efetivo e fácil – valores de anomalia e contraste muito menores que no minério primário;
• Redução de 50 a 95% do conteudo do metal no solo, comparado com o minério.
2. Intensidade e contraste da anomalia
2. Intensidade e contraste da anomalia
Separação ideal de elementos móveis e muito pouco
móveis no espaço geoquímico. (Fletcher, 1981,
seg Licht, 2000)
Fatores:
-Intensidade do
intemperismo,
-Topografia,
-Drenagem,
-Tipo e maturidade do
perfil de solo,
Pouco móvel muito móvel
• A diferença de
mobilidade entre
o Pb (menor) e o
Cu e Zn (maior)
tende a manter a
intensidade de
anomalia do Pb,
em relação ao Cu
e Zn. Relação entre anomalia residual de solo e
minério, fração 12mm. Mina de cobre de
Union, Carolina do Norte.
Mobilidade e consequente baixo
contraste é promovido por:
• baixo conteúdo de adsorventes:
• (M.O., ox. e hidr. Fe e Mn), argilominerais)
• Solos silicosos
• Solos ácidos (para cátions)
2. Intensidade e contraste da anomalia
Lixiviação é maior (menor contraste):
• Muita chuva
• Drenagem livre
• Intemperismo químico profundo
• Solos maduros
• Paisagens estáveis e antigas
O que controla o contraste nas
anomalias de solo
Lixiviação é mínima (maior contraste):
• Solos imaturos, alcalinos, calcários
• Alto conteúdo de adsorventes
Alto contraste relacionado a:
• Lixiviação química superficial
• Baixa taxa de chuvas
• Baixo escoamento d´água
• Erosão ativa
O que controla o contraste nas
anomalias de solo
excessões
• Mo
• Se
• As
Contraste das anomalias é fraco, difuso em
ambientes de solos alcalinos. Elemento
altamente móveis em ambiente alcalino.
Contraste entre anomalia
residual de solo de Pb e de Zn
em veio de Pb-Zn, Fração:
2mm. Porters Grove,
Wisconsin. Fratura: com Gn-
Sph em dolomito, Solo
superficial, drenado, relevo
suave.
Por que?
Pb mobilidade menor,
dispersão menor, mecânica
por rastejo de solo.
Zn tem dispersão
hidromórfica, por solução
química e precipitação.
Anomalias singenéticas na
cobertura residualPrincípios físicos e químicos das anomalias
1. Modo de ocorrência dos elementos
2. Intensidade e contraste da anomalia
3. Homogeneidade da fração anômala
4. Variações com a profundidade e o tipo de solo
5. Distorções de anomalias
6. Eliminação de anomalias significativas
3. Homogeneidade da feição anômala
• Depende:– Granulação do mineral contém o elemento,
– Distribuição dos minerais que contém o elemento
– Modo de ocorrência na rocha original
• Mineral resistato anomalia clástica irregular.– Sn, Be, Pb (< móveis)
• Elementos dispersos de forma hidromórica anomalia regular
(como constituintes de argilas e óx. Fe-Mn)– Zn, Cu, Co (> móveis)
Anomalias singenéticas na
cobertura residualPrincípios físicos e químicos das anomalias
1. Modo de ocorrência dos elementos
2. Intensidade e contraste da anomalia
3. Homogeneidade da fração anômala
4. Variações com a profundidade e o tipo de solo
5. Distorções de anomalias
6. Eliminação de anomalias significativas
Intemperismo e formação do solo.
Depende:
- Mecanismo de dispersão
- Comportamento do metal
- Tipo de solo- Humus fino ou
ausente
- Massas espessas de
óxidos de Fe e Mn,
- Zona fina de
lixiviação
- Rocha ígnea sã
4. Variações com a profundidade e tipo de solo
• Solos imaturos
Variação menos importante:
Cu, Pb, Zn enriquecem no
humus, topo orgânico do solo.
• Solos maturos
Qual característica?
Metais móveis se
enriquecem
no horizonte B.
• Humus fino ou ausente
• Zona fina de lixiviação
• Massas espessas de
óxidos de Fe e Mn,
• saprolito
• Rocha ígnea sã
4. Variações com a profundidade e tipo de solo
dispersão de metais
de A p/ B com o tempo! Meio?
Perfil de solo idealizado
Atividade biológica
máxima
Eluviação
(remoção de material
em suspensão ou
dissolvido em água).
Iluviação
(Acumulação de mat.
por deposição ou ptção
de água de percolação)
intemperismo
incipiente
Material original
(rocha ou nconsolidado)
Frag. orgânicos decompostos
parcialmente
Escuro, rico em MO (humus) +
matéria mineral
Cor clara, pouco estruturado
(pode ou não estar presente)
Marrom a marrom-alaranjado.
Acumulação de Arg.M ou Hidró. Fe.
Compacto, estrutura prismática
característica (concrec.)
Estrutura preservada da rocha mãe
Rocha mãeR
A1
A0
C
B
A2
solum
Aumento do conteúdo metálico de perfis de solo anômalo e de backgraonud, com a profundidade. Alamance Silt Loam, Carolina do Norte.
horizontes
de solo
profundi
dade
(cm)
descrição Perfil anômalo Perfil do back
ground
Pb Cu Zn Pb Cu Zn
A1 0-1 humus 440 150 260 100 20 160
A2 1-5 Silte cinza 840 300 300 190 24 140
B1 5-40 Argila
verm/amar
1000 380 280 230 34 140
B2 40-75 Mesmo
estruturado
1300 750 410 370 57 160
C >75 Rocha
intemperizada
1700 1100 440 180 59 110
Anomalias singenéticas na
cobertura residualPrincípios físicos e químicos das anomalias
1. Modo de ocorrência dos elementos
2. Intensidade e contraste da anomalia
3. Homogeneidade da fração anômala
4. Variações com a profundidade e o tipo de solo
5. Distorções de anomalias
6. Eliminação de anomalias significativas
• Em terrenos inclinados – anomalia tende a
leque inclinado.
• Corpo de minério inclinado preservado
(Fig.)
• Anomalia distorcida por rastejo ativo (Fig.)
5. Distorções das anomalias
5. Distorções das anomalias
Efeito da topografia no formato e no deslocamento de anomalias
de solos. (Granier, 1973; seg Licht, 2000)
Halos assimétricos halos simétricos
Efeito da topografia no formato e no deslocamento de anomalias
de solos. (Granier, 1973; seg Licht, 2000)
Dispersão de fragmentos
resistentes por rastejo do solo
Ruptura e deslocamento de
Anomalias por deslizamento
Ruptura e deslocamento de
Anomalias por colapso
Soterramento de anomalia na
Cobertura residual por colúvio
5. Distorções das anomalias
• Perfil deslocamento de uma anomalia de solo residual, resultado de compactação durante intemperismo de um depósito já mergulhante no Tennessee.Sph em calcário, clima temperado, sazonal, relevo moderado, solo caulinítico residual profundo.
Preservação de traços de um depósito inclinado, projetado no solo
Zonas de rastejo ativo, distorção física da anomalia.
• Anomalia residual de solo resultante de dispersão mecânica. Próximo do minérios a anomalia se torna mais estreita e mais intensa com a profundidade. Morro abaixo, ela diminui com a profundidade.
Anomalias epigenéticas
• Formadas pelo
afloramento do
lençol freático na
base das vertentes,
onde ocorre quebra
de topografia –
As surgências –
áreas úmidas e
ricas em M. O.nas
cabeceiras das
drenagens.
As surgências concentram os metais,
Barreiras geoquímicas.
Esquema da migração e acumulação
metálica para a formação de
surgências e solos hidromórficos
enriquecidos em metais. (Bandeira de
Mello, 1988. in: Licht, 2000)
Local da
anomalia
metal BG Pico
Solo
residual
Cu 75 480
Surgência
lateral ao
minério
Cu 100 2100
Contraste entre anomalia residual e de
surgência em Katanga, Zambia.
• Depósitos recentes de glaciação, aluviões,
colúvios, pântanos, material vulcânico.
• Podem ser:
• Singenéticas e epigenéticas
• Singenética ocorre ao mesmo tempo que a matriz está
sendo formada.
Na cobertura transportada
singenéticas
• Feições comuns independente do agente
– movimentos puramente mecânicos de
partículas sólidas anomalias alongadas
na direção do movimento.
• Concentração grande de material do
minério perto da fonte e decai
rapidamente.
• Anomalias ausentes nas camadas
superficiais da carga transportada.
epigenéticas
• Padrões hidromórficos e biogênicos em
solo transportado não mostram padrão
especial diferentes dos comentados.
• Pode ser importante, pois o solo
transportado não tem distribuição dos
móveis só clástica. Aí os padrões
epigenéticos podem ajudar.
Sobrecarga glacial
• Interpretação complicada pela origem
diversa dos depósitos glaciais.
• Areia, argila, seixos e depósitos de
morainas de várias composições e
permeabilidade podem estar misturados.
• Determinar o tipo de depósito glacial:
glacial, fluvioglacial, glaciolacustre.
• Anomalias singenéticas e epigenéticas
são importantes
1. Perfis geoquímicos de carga glacial,
depósito de cobre Mallow, Ireland. a, b, c
sobre rocha mienralizada; d) rocha não
mineralizada.
2. Moraina com Pb e Zn, depósito de Cu de
Noranda, Quebec (80#)
Na cobertura transportada
Colúvios:
• Depósitos de origem local construídos nas encostas das vertentes movimentos gravitacionais
• Resultam de movimento de rastejo ou fluxo de detritos.
• Granulação varia entre fragmentos mal selecionados a argila fina;
• Em áreas antigas podem cobrir áreas extensas – preenchem velhos vales (>100m profundidade)
Na cobertura transportada
Aluviões
Mesmo intervalo grande de tamanho de grão, melhor selecionado e estratificado.
Nas anomalias de aluvião, metal pode derivar de erosão de anomalia de solo, ou de áreas de surgências.
Em áreas planas, abertas, aluviões podem cobrir vasta área.
Anomalias singenéticas em
colúvio e aluvião
• Feições clásticas singenéticas mostram o
efeito da movimentação mecânica das
partículas sólidas.
• Anomalias alongadas na direção do
movimento.
• Ataque químico forte para desagregar os
fragmentos que contém os metais.
a. Perfil geológico, depósito de Mission-Pima, Arizona; b. teor de Cu de aluvião em 2 furos de sonda sob o depósito.
Na cobertura transportada
Distribuição idealizada da variação de teores de um metal com a profundidade,
a partir de um corpo mineralizado sotoposto a uma cobertura residual (A) e
transportada (B) (Rose, Hawkes and Webb, 1979, in Licht, 2000)
AB
minériominério rocha
rocha
Cobertura residualCobertura transportada
em camadasDistribuição do teor do
Metal do perfil de poço
Anomalias singenéticas pouca relação com minério não
aflorante.
Na cobertura transportada
Anomalias epigenéticas
• Na ausência de anomalias singenéticas
importantes, anomalias epigenéticas
hidromórficas e principalmente biogênicas
podem ser bons guias.
Águas naturais
• Elementos móveis (capazes de viajar nas águas
naturais) – grande utilidade em prospecção
geoquímica.
• U, F aplicação de maior sucesso
• Mo, Zn, Cu, SO4 importantes
• He, Rn, Cl, I, Se, As, Sb, Bi, Ce, Sn, Pb, Ag, Au,
Cd, Hg, Ni, Co, Cr, W, V, Nb, Be, K, Rb e Cs (Schartzev, apud Rose, Hawkes and Webb, 1979)
Distribuição e persistência
dos teores de fluor na
água de drenagem,
Prospecto do Brás,
PR (Ramos inédito).
Fluor em água
0,22 ppm
0,77 ppm
2,17 ppm
Águas naturais• A forma de ocorrência do metal na água leva a
decisão de como coletar, tratar e analizar.
• Solução ou suspensão?
• Difícil análise: ppb ( g/l)
Fases móveis mais importantes na água
• Cations
Como simples cátions: Zn2+, Cu2+, Co2+;
Como hidroxi-cations: Ca(OH)+
Poucos como oxi-cations: UO22+
• Ânions
• Simples ânions: S, Mo
• águas oxidantes oxi-ânios: SO42-, MoO4
2-,
• águas alcalinas: UO2(CO3) 22-; UO2(CO3) 3
4-
Águas naturais
• Átomos e mol sem carga: poucos elem. - Re, He, O2, H4SiO4
0 (melhor forma da Si em água), PbCO3
0
• Complexos orgânicos:
• se complexo organo-metal pequeno, metal facilmte dissolvido;
• se grande/sem carga (gravidade, filtro, centrífuga);
• se grande/carga – coloidal (floculado ou dispersado)
Águas naturais
• Partículas coloidais supensas: elem. insolúveis (em certas condições) na água:
Hidróx/óx. Fe,Mn, Al coloides em soluções oxidantes a neutras.
ex. Au preto
• Íons adsorvidos ou suspensos em matéria suspensa (contrastante com matéria dentro da partícula):
• Pequeno tamanho de partícula leva a grande superfície específica grande CTC
Forma de ocorrência do metalDepende de:
• Propriedades químicas do elemento
• Parâmetros físicos e químicos
• História da solução
• Cations, anions, pares sem carga, ions
adsorvidos mudam de uma forma a
outra em segundos!
• Outros tipos persistem após se
formarem.
Águas naturais
• Os metais podem variar de um modo de
ocorrência a outro.
• Fundamental saber a forma em que o metal
desejado viaja para saber como mantê-lo na
água coletada e posteriormente extraí-lo!!
• Íon: pptção da solução, coleta em resina
• Material grosso em suspensão: filtração em membrana,
• Acidificação dissolve partículas
• Ácidos fortes oxidantes – metal em MO
• Variações da época do ano na fração do conteúdo de Cu total em águas de um lago. E no tipo de ocorrência do Cu – orgânico e iônico.
Variações sazonais nas várias
formas de Cu na água superficial,
Lago Quinnapaug, Connecticut.
Águas naturaisÁgua superficial vem de:
• escoamento superficial,
• fontes e surgências,
• águas subterrâneas.
• Fluxo estável das águas de drenagem é um dos fatores da maior importância na homogeneidade da feição anômala.
• Decréscimo progressivo – entrada do metal em um único ponto da drenagem,
• Feição dispersa - entrada em muitos pontos.
Fatores que afetam a composição das
águas naturais (maiores e traços)
• Solutos na chuva ou neve (início)
• Grau de reação com rocha e solo
• Perda de constituintes por
precipitação/adsorção
• Perda de água por evaporação,
transpiração, ou reação com minerais
Persistência de anomalias em
águas naturais
• A utilização da anomalia hidrogeoquímica
depende do quanto ela se estende a jusante da
fonte antes de normalizar ao background de
novo.
• A amplitude e persistência depende:
– Contraste na fonte
– Diluição
– Precipitação e adsorção
Persistência de anomalias em águas
Contraste na fonte:
• Rápida solubilização dos minerais de
minério – alto contraste
• Taxa de solução dos minérios primários
depende:
– Estabilidade no intemperismo
– Acesso das soluções percolantes
– Solubilidade dos produtos secundários
Contraste na fonte
Taxa de dissolução dos minerais de minério
depende: solubilidade na água – quantidade
do metal na água:
• Óxidos solubilidade baixa (mg, cassit, crom.)
• Sulfetos vulneráveis ao ataque de águas
ácidas-oxidantes – gera óxidos sulúveis
• Taxa de decomposição dos sulfetos
acelerada pela presença de pirita.
Contraste na fonte
• Rochas carbonatadas neutraliza pH e
inibem ppetação de metais.
• Fraturas libera metais solúveis
aumentando a superfície de reação entre
minério e solução oxidante;
• Rochas cisalhadas permeáveis minério
disseminado tem anomalia mais forte que
minério compacto (mesmo teor/tonelagem)
Contraste na fonte:
Anomalia de metal pesado
em córregos,Gambler Gulch,
Keno Hill, Yukon Territory.
Alto contraste na fonte devido
a ocorrência de sulfetos
expostos a oxidação e
lixiviação em pits de mina ou
Fraturas.
Diminui contraste:
muitas chuvas
Alto relevo, clima
Contraste na fonte:
• Solubilidade de um elemento governado
pela presença de outros:
• Concentração de U depende da
concentração de HCO3- complexo
uranil-carbonato (muito solúvel)
• Caso de analisar não só U, mas outros
complexos importantes.
• Alto relevo e pluviosidade baixo
contraste
Persistência de
anomalias em águas
• Decaimento por
diluição
Diluição por águas
estéreis – feições
seguidas por longas
distâncias.
Decaimento de anomalia de água
Superficial por diluição por água
Subterrânea em surgência, e até
por águas de background.
Persistência de anomalias em águas
• Decaimento por diluição
Diluição de anomalia (Trabalho clássico de Sergeyev), mostrando o decaimento
Dos metais pesados anômalos por diluição de pequenos incrementos de rios
Tributários e surgências derivados de locais sem mineralização, background.
Persistência de anomalias em águas
• Decaimento por barreiras de precipitação
ou barreira geoquímica
Mudanças no ambiente causam precipitação:
- pH
- Potencial de oxidação
- Concentração de substâncias de
precipitação
Persistência de anomalias em águas
• Barreira geoquímica
Mudanças no ambiente causam precipitação:
- Interação de água e sólidos
- Mistura de águas
- Perda ou adição de gases vindos de
surgência
Mudanças no ambiente causam precipitação:
a) Oxidante – ppt óx. Fe-Mn ou S nativo por
oxidação de soluções redutoras (pântanos
emergentes);
b) Redutora – ppt U, V, Cu, Ag como metais ou
óxidos de baixa valência por redução de
águas oxidantes (M.O., gases, águas red.);
c) Redução/tipo sulfeto – Fe, Cu, Ag, Zn, Pb,Hg,
Ni, Co, As, Mo, redução de águas sulfatadas -
atuação de bactérias redutoras.
Mudanças no ambiente causam precipitação:
a) Sulfato/carbonatada – Ba, Sr. Ca ppt,
aumento de sulfato ou carbonato: mistura de
águas, oxidação de sulfetos, passagem por
calcários
a) Alcalina - Ca, Mg, Mn, Fe, Cu, Zn Pb
precipitam pelo aumento de pH: interação de
águas ácidas com rochas carbonáticas ou
silicosas ou mistura com águas alcalinas.
b) Adsortiva - Cu, Pb, Ni, Co, Zn adsorção ou
co-precipitação em óx-hidróx., argilas, M.O.
Mudanças no ambiente causam precipitação:
a) Prrecipitação de barreiras ocorrem em fontes
os surgência, onde a água subterrânea vem à
superfície.
b) Encontra um ambiente com oxigênio, luz do
sol, atividade orgânica.
c) Precipitação de limonita/goetita oxidação
de Fe ferroso.
d) Co-precipitação de metais com liminota ou
M.O. da surgência.
Precipitação de metais pesados
a partir de água de surgência, Potosi,
Distrito de Zn, Wisconsin.
Exemplo de co-precipitação de zinco
com aumento de pH e oxidação.
Zn vai para os sedimentos.
Teor de Cu, Zn, Fe, pH em
água de drenagem Mina de
Cu, Bute, Montana.
Drenagem altamente
contaminada abaixo da mina.
Águas ácidas ricas em metais,
da mina, é diluída
progressivamente por águas do
background, com pH normal.
Note o que acontece com o Cu
no pH de hidrólise 5,3.
Decaimento de Cu, Pb
e Zn em águas de
Lago do permafrost e
aumento de pH e Zn
em
Sedimento, NW
Territory, Canadá.
A anomalia do Zn tem
o maior contraste dos
3 metais, e Pb decai
mais rapidamente e cai
fora do sistema.
Óxido de Fe cobre o
fundo do lago nas
localidades onde decai
fortemente o conteúdo
de metais.
Aumento de Zn nos
sedimentos do lago
complementa o
decréscimo nas águas
Variações de tempoIlustração de
descarga de U
causado por
período de chuvas
seguindo período
de seca. Na seca
os produtos
solúveis de
oxidação se
acumulam.
Efeito da diluição e
descarga (flushing) no
conteudo metálico da
água de rio.
Se a diluição é o processo
predominante o decaimento
dos metais é notado logo
após as chuvas.
A taxa de conteudo metal /
sólidos totais dissolvidos
(condutividade) é mantida
durante a diluição.
Se descarga domina, um
período de alto conteudo de
metal no rio é observado.
Diluição pode ser evidente
antes e depois do período de
descarga.
Variação no conteudo de
U de água de rio com
mudanças das condições
de clima, Nova Zelandia.
Chuva seca chuva seca
Forte fraca F +F
Correlação entre conteúdo de metal-pesado da água com nível de água
no rio Altachi, Regia da Transbaikal, Sibéria..
Correlação boa e
constante de metal pesado
em períodos de baixa
descarga do rio, baixo
nível.
Padrão errático e alto
quando o rio enche.
Anomalias em água subterrânea
Distribuição do
Mo no solo e
fontes de água
próximo ao
Depósito Lyangar
(Mo)
Padrões em forma de leque ricos em Mo,
provenientes da agua subterranea ,
Deposito Kairakty, Cazaquistão
• Ilustrações
diagramáticas de água
subterrânea anômala
causada por fissuras
permeáveis em
camadas impermeáveis
• A)anomalias em água
fluindo em trabalhos
subterrâneos;
• B)restrição de fluxo por
folhelhos em camadas
com fraca inclinação;
• C)fluxo de aqüífero
artesiano controlado por
rocha capeante e zona
de fissura
• Variação no
conteudo de Cu-
Zn de agua
subterranea em
relação a
distancia do
deposito
• Asia central
Sedimentos de drenagem
• Modo de ocorrência dos elementos:
– Produtos sólidos - minerais pesados - Berilo.
– Soluções
– Colóides –precipitam e recobrem os grãos
– Suspensos ou adsorvidos
• Distância transportada inversa ao
tamanho do grão.
Sedimentos de drenagem
• Fração:
Concentra nas frações mais grossas ou nas
mais finas:
• Grossa (>32#) óxido de Fe, rica em
Cu,componente detrítica,
• Intermediária (32-250#) quartzo
• Fina (<250#) argila e coloides, metais
adsorvidos
Sedimentos de drenagem
• Contraste
– Maior mobilidade gera amplitude maior nas
caudas de dispersão
– Contraste primário na fonte,
– diluição com estéril;
Sedimentos de drenagem
Teores em Be de diversas frações granulométricas em
sedimentos de drenagem em Ishasha, Uganda (Rose,
Hawkes and Webb, 1979)
Teores altos em frações
Grossas devido ao
Berilo e nas finas provável
Ao Be em argilas
Sedimentos de drenagem
• Padrões de decaimento
– Contraste na fonte
– Introdução do metal na drenagem
– Diluição pelo acréscimo de material erodido
das margens ou
– Pelo aporte de sedimento dos tributários
estéril
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