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