UTILIZAÇÃO DO DIFRATÔMETRO DE RAIOS X PORTÁTIL-DRXp EM GEOCIÊNCIAS CPRM-RESIDÊNCIA DE FORTALEZA

Wanessa Sousa Marques PESQUISADORA EM GEOCIÊNCIAS

A técnica DRXp: • bom custo-benefício; • ferramenta para caracterização mineralógica e identificação de fases minerais para os mais variados fins.

Explore 2014

HAL-archeves ouvertes.fr 2018 ResearchGate 2018

Meas. Sci. Technol. 12 (2001) 676–683

Advances in X-ray Analysis 45 (2002) 34-40

9 Int.Conf.on NDT, Jerusalém,2008

Breve teoria sobre a difração de raios X

Uma radiação Kα insidirá na amostra, fazendo um ângulo Ɵ com a horizontal, e sofre um desvio 2Ɵ. Intensidades de difração.

carbeto de silício.

d-spacing Intensity

3.86 (12)

3.035 (100)

2.845 (3)

2.495 (14)

2.285 (18)

2.095 (18)

1.927 (5)

1.913 (17)

1.875 (17)

1.604 (10)

Difração segundo a lei de Bragg .

Valores de referência de intensidades para a rede cristalina da calcita.

Diametro da particula =0,15mm Fração granulometrica areia fina.

DRXp In Xitu Terra 240/tubo de Co

Acessórios do DRXp Terra 240

Mexedor: disposição aleatória das particulas em relação a incidência do feixe.

Câmara de amostras alimentada

Preparação de amostra para análise no DRXp

Status de tela para análise no DRXp

A aba status transmite informações em tempo real sobre a medição da amostra.

Ajustes do DRXp Muitas tentativas/difratograma não legível ou pouco legível/leitura do manual em pdf/contato com Arotec/contato com BH. 1. Foi medido o quartzo de fábrica alterando os valores dos parametros de medição do aparelho. Para o difratograma resultante foram pesquisados os picos padrões, na pesquisa booleana, que mais se encaixavam no mesmo. 2. Foi medido o drift de 2Ɵ, e foi descontado este deslocamento no difratograma da amostra medida. 3. Da pesquisa booleana, os modelos encontrados para o quartzo, dos quais os picos se encaixaram, são: 022751 e 015875. 4. Valor do drift medido: 0.34 para a direita do difratograma. 5. Diminuir o valor de 0.34 de 2 Ɵ do pico principal do mineral, e fazer o deslocamento para a esquerda.

Tentativa 1

Tentativa 2

Tentativa 3

• Titanomagnetita

Checagem de calibração: Quartzo padrão A intensidade de difração reflete o grau de cristalinidade da fase mineral. Drift igual a 0,34. Observar as linhas padrões da biblioteca do software.

• Usos dos equipamentos: DRXp (exemplo 1) Amostras de testemunhos sondagem sedimento pelágico da margem continental do Ceará/UFC.

Testemunhos de sondagem localizados após o talude continental, a 1473m e 2370m de profundidade.

Testemunhos SIS454 e SIS 515

Detalhe do SIS454

Que tipo de argila? Exemplo de indicação da clorita.

Que tipo de argila? nontronita: 9,58; 3,59; 3,39Å. vermiculita: 17,06; 8,47; 4,57Å. calcita bio: 3,04; 2,49; 2,28Å. quartzo: 3,34; 4,26; 2,13; 2,28Å Como se sabe que a calcita identificada é biogênica? O software nos dá uma lista de prováveis minerais...

Usos dos equipamentos DRXp (exemplo 2): DRXp: Amostra material argiloso(abril 2018)/DNPM/apreendido pela Receita Federal no porto do Pecém, Ceará.

DRXp: Amostra material argiloso (abril 2018)/DNPM/apreendido pela Receita Federal no porto do Pecém, Ceará.

• montmorilonita/grupo das smectitas:

pico (100):15.0 Å, porém, o espaço interplalar pode variar entre 13,6 e 15,0 Å, dependendo das condições de hidratação. Fonte: www.mindat.org

DRXp: Amostra material argiloso (abril 2018)/DNPM/apreendido pela Receita Federal no porto do Pecém, Ceará.

• quartzo

DRXp: Amostra material argiloso (abril 2018)/DNPM/apreendido pela Receita Federal no porto do Pecém, Ceará.

• litvinskita/grupo dos silicatos.

DRXp: Amostra material argiloso (abril 2018)/DNPM/apreendido pela Receita Federal no porto do Pecém, Ceará.

Composto cristalino de fórmula química: CuCl(C2H4NO).

ESTUDO DE CASO – DRXp e FRXp (exemplo 3)

NÓDULOS POLIMETÁLICOS RICOS EM “Fe, Mn e Co” ENTRE OUTROS ELEMENTOS/DIGEOM.

LOCALIDADE: ELEVAÇÃO DO RIO GRANDE

Objetivo:

• Potencial mineral da crosta oceânica;

• Transmitir a experiência adquirida na utilização do FRXp e DRXp;

• Testar acurácia em medidas por equipamentos de Difratometria e Fluorescência portátil adquiridas pela CPRM

da fabricante Olympus no ano de 2011.

Marcos Nóbrega II e Wanessa Sousa Marques PESQUISADORES EM GEOCIÊNCIAS

No ano de 2011 ocorreram cruzeiros oceanográficos de dragagem do fundo marinho na Elevação do Rio

Grande (ERG), trazendo a superfície toneladas de crostas e nódulos.

DIGEOM/CPRM

1. Foram utilizados pela primeira vez os aparelhos de FRXp.

2. Buscávamos por elementos maiores, entre eles o Co e menores como os ETRs.

• A elevação do Rio Grande alcança profundidades mais rasas do Atlântico Sul, mais rasas que 1000m, circundada por assoalho oceânico com profundidades de 4000m.

• Está além dos limites da plataforma continental jurídica brasileira, em águas internacionais.

Primeira campanha em 2011

O que buscávamos? • As crostas podem representar potencial econômico não somente para o Co, Ni, Mn e Pt, mas também para Te,

Tl, Zr, P e Ti.

• É de conhecimento que o valor agregado do elemento cobalto (Co) é alto e as concentrações encontradas no oceano são da ordem de 10 vezes o que se encontra no continente.

• A concentração do elemento Co em nódulos e crostas de Mn e Fe em águas profundas seriam da ordem de 0,3 a

1%.

FONTE: COBALT INSTITUTE www.cobaltinstitute.org

ERG2011 ATLÂNTICO SUL

Teores (%) Co–ACME para alguns nódulos.

FONTE: COBALT INSTITUTE www.cobaltinstitute.org

DRXp e FRXp NA PESQUISA DE NÓDULOS E CROSTAS, DEPOSITADAS NO ASSOALHO MARINHO DE ÁGUAS PROFUNDAS.

METODOLOGIA

Teste com amostra de nódulo polimetálico (FRXp-Delta, DRXp-Terra248a e DRXp-Terra

240).

Analise por Fluorescência no laboratório Acme Canadá.

Análise por Fluorescência portátil (Delta) de alíquotas.

Dúvidas e questionamentos.

Metodologia – TESTE NODULO POLIMETÁLICO Em artigos científicos normalmente citam dois minerais a seguir: • Vernadite Formula:(Mn4+,Fe3+,Ca,Na)(O,OH)2 · nH2O Na vernadita ocorre a troca do Fe pelo Co. IMA Formula:(Mn,Fe,Ca,Na)(O,OH)2 · nH2O 2θ = 45° • Todorokita Formula: (Na,Ca,K,Ba,Sr)1-x(Mn,Mg,Al)6O12 · 3-4H2O Ângulo de varredura = 2θ > 70° O DRXp TERRA tem ângulo de varredura 2θ de até 55° o que inviabiliza detecção da Todorokita.

Metodologia – TESTE NODULO POLIMETÁLICO

Nódulo polimetálico. Crosta em substrato carbonático do tipo film like.

• A Fluorescência de raio X portátil detectou Co, na amostra teste com níveis bem abaixo do encontrado no Pacifico e bem abaixo do resultado de laboratório ACME-Canadá (ERG- Oceano Atlântico)

• Em nódulos de “Fe” e “Mn” foi encontrado “Co” na porção média e núcleo utilizando os métodos Soil e Mining.

0,01

0,1

1

10

100

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

TESTE NODULO ERG2011 Fe x Co

Fe Co

Amostras Nódulo e Crosta em Substrato Unit Fe Co

teste calibração SiO2 % 0

Nódulo -Nucleo método Mining % 61,9528 0,1079

Nódulo -Nucleo método soil %

Nódulo -Porção Média método Mining % 56,1717 0,0698

Nódulo -Porção Média método Soil %

Nódulo -Porção Externa CROSTA método Soil % 0

Nódulo -Porção Externa CROSTA método Soil % 0

Nódulo -Porção Externa CROSTA método Mining % 38,9884 0

Crosta Substrato -Film-Like Método Mining % 17,5134 0

Crosta Substrato -Film-Like Método Soil % 0

Metodologia – TESTE NODULO POLIMETÁLICO

0,0

0,1

1,0

10,0

100,0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

ACME LABORATORIO OXIDO FERRO x COBALTO

Co Fe2O3

NODULO Co % Fe2O3 %

ERG-131-C1 0,5 18,82

LAMIN-061-JB2-AM 0,2 4,45

ERG-012-L2-C 0,4 18,81

ERG-045-L1-A 0,2 6,78

ERG-029-L2-A 0,9 22,35

ERG-073-L1-A 0,8 24,83

LAMIN-039-JB1-BM 0,2 10,97

ERG-122-C3 0,6 19,86

ERG-015-L1-A 0,3 24,05

LAMIN-024-JB2-AP 0,6 25,49

LAMIN-076-JB1-AP 0,6 24,48

ERG-015-L1-A 0,3 24,05

ERG-132-C1 0,0 2,58

ERG-058-L2-A 0,5 25,25

ERG-064-L2-A 0,5 26,44

ERG-062-L2-C 0,3 10,54

ERG-035-L2-A 0,9 22,65

ERG-041-L2-A 0,1 6,66

ERG-005-L2-B 0,4 12,00

ERG-014-L1-A 0,7 23,65

ERG-076-L2-A 0,6 24,63

ERG-180-C2-TOTAL 0,8 19,31

ERG-237-C1 0,7 21,60

LAMIN-024-JB2-AP 0,6 25,49

Metodologia – ANÁLISE NODULOS POLIMETÁLICOS LABORATORIO ACME-CANADA

R² = 0,5481

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

REGRESSÃO LINEAR Fe2O3 x Co

ANALISADA NO DRFp – PORÇÃO EXTERNA DO NÓDULO

ANALISADA NO DRFp - PORÇÃO MÉDIA DO NÓDULO

ANALISADA NO DRFp – NUCLEO DO NÓDULO

ANALISADA NO DRFp –REFO/AM. ERG-029-L2A – CROSTA COM SUBSTRATO CARBONÁTICO.

ANALISADA NO DRFp –REFO/AM. ERG-041-L2A

Metodologia – RESULTADOS TESTE NODULO POLIMETALICO

• A FRXp apontou uma correlação entre as medidas de Fe e Co. Também mostrou enriquecimento de Co no

núcleo e porção média do nódulo estudado.

• Em relação aos gráficos ou difratogramas do Núcleo-Film e porção média do nódulo estudado, ainda não foi encontrado o mineral Vernadita (hidróxido) na biblioteca default do equipamento. A Todorokita (óxido), outro mineral que permitiria a troca do Fe pelo Co não é encontrado pelo DRXp devido ao 2θ do mineral ser superior ao aparelho.

• O substrato carbonático com camada de crosta do tipo Film Like não produziu picos característicos, talvez

algo similar a matéria amorfa.

Previsão de uso do DRXp-REFO Projeto IREP/DHT – Implantação de Rede Estratégica de Poços no Semiárido Brasileiro. Especificamente do poço do município de São Braz-Piauí perfurado entre o ano de 2013 e 2014 possuindo 650 metros de profundidade. Objetivo: Produzir informe ou artigo para o JGSB. Projeto Plataforma Rasa/DIGEOM- Área de detalhe/ 400 amostras para investigação mineralógica. Estudo dos nódulos polimetálicos em mar profundo/DIGEOM/ para investigação do mineral vernadita.

Marcos Nóbrega II Pesquisador em Geociências

Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais

SUREG-BH

Av. Brasil, 1731 - Funcionários

Belo Horizonte - MG – Brasil - CEP: 30.140-002

E-mail: marcos.nobrega@cprm.gov.br

Telefone: 31 3878-0303

Wanessa Sousa Marques Pesquisadora em Geociências

Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais

RESIDÊNCIA DE FORTALEZA

Av. Antônio Sales 1418 - Joaquim Távora

Belo Horizonte - MG – Brasil - CEP: 60.135-101

E-mail: wanessa.marques@cprm.gov.br

Telefone: 85 3878-0010

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