Nódulos polimetálicos (Sedimentação Marinha)

1. Thaiane Santos Belém - PA Novembro - 2013 Universidade Federal do Pará Instituto de Geociências Faculdade de Oceanografia Sedimentação Marinha NÓDULOS POLIMETÁLICOS

2. Nódulos Polimetálicos Depósitos Autigênicos Recursos minerais metálicos Nódulos polimetálicos ou nódulos de manganês Crostas cobálticas Sulfetos polimetálicos

3. Nódulos Polimetálicos Nódulos polimetálicos são minerais óxidos com enormes reservas e representam uma promissora fonte de metais, especialmente Cu, Ni , Co e Mn. As principais matrizes nos nódulos de manganês e ferro são de ∂-MnO2 e goetita , respectivamente ( Acharya et al., 1999 ) C oncreções rochosas formadas por camadas concêntricas de hidróxidos de ferro e de manganês em torno a um núcleo, formados pelo processo de sedimentação dos oceanos. Objetos esferóides de cor enegrecida, possuindo tamanho e peso variáveis e encontrados em profundidades que variam de 3000 a 5000 metros (BÉGUERY, 1979 ). Deposição de óxidos de ferromanganês .

4. Nódulos Polimetálicos C ondição inicial básica para a formação dos depósitos ferromanganesíferos : 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.

5. Nódulos Polimetálicos Forma de ocorrência Textura Coloração Dimensões Pequenas pelotas levemente achatadas, formas irregulares, alongadas, tabulares, elipsoidais e poligonais P ode apresentar textura mamilar ( botrióide ), lisa ou fissurada, ou pode ser perfurada ou revestida de incrustações orgânicas. Geralmente castanha , quando predominantemente ferríferos, ou preto-azulada, se manganesíferos . D imensões médias de 3 cm, porém podem atingir até 25 cm.

6. Nódulos Polimetálicos Composição Os nódulos são constituídos por uma variedade notável de elementos químicos. A composição química é heterogênea em nódulos individuais e em pequenas distâncias. O grau de enriquecimento de alguns elementos de elevado valor econômico pode ser bastante expressivo em relação à abundância na crosta terrestre.

7. Nódulos Polimetálicos Composição mineralógica Predominam as fases mineralógicas autigênicas , principalmente oxihidróxidos de Mn e de Fe. Óxidos de Mn Óxido de ferro mais comum Podem ocorrer substituições iônicas do Mn e do Fe por outros elementos (Na, Ca, Sr , Cu, Co , Ni , Mo ). Minerais detríticos (argila, quartzo, rutilo, barita) também são encontrados. T odoroquita (MnO2 hidratado), birnessita , vernadita , manganita e psilomelano . Goetita : FeO (OH) Óxido de ferro hidratado. 90,0% de Fe2O3

8. Nódulos Polimetálicos Taxas de crescimento: ~10 mm / 106 anos → 1000 a 10.000 vezes mais lento que a taxa de sedimentação de vazas calcárias → diluição das precipitações minerais – ocorrem em regiões onde o substrato oceânico tem entre 20 e 80 milhões de anos. Formação: a taxa  de formação corresponde a uma  das reações  mais lentas  conhecidas. Á reas com pequenas taxas de sedimentação e/ou sujeitas a constante atividade erosiva → concentração de nódulos em testemunhos ocorrem em hiatos de sedimentação.

9. Nódulos Polimetálicos P recipitação dos minerais : Precipitação hidrogênica , acumulação de metais diretamente da água do mar Processos diagenéticos associado a atividade biológica

10. Nódulos Polimetálicos Formas e principais ocorrências de depósitos de Fe-Mn de oceano profundo: Fontes de metais: descarga fluvial de sedimentos terrígenos ou exalações hidrotermais submarinas. Forma de ocorrência das concentrações: Revestimentos do assoalho oceânico em forma de películas oxidadas finas; A glutinações de núcleos cobertos por óxidos; C rostas de espessura variável; Concreções nodulares de dimensões também muito variável.

11. Nódulos Polimetálicos Distribuição: Todos os oceanos. Mais abundantes e mais ricos em conteúdo metálico:

12. Nódulos Polimetálicos Nódulos da zona Clarion-Cliperton (ZCC), no Pacífico nordeste , limitada a oeste e a leste pelas Ilhas do Havaí e Baixa Califórnia e a norte e sul pelas zonas de fraturas Clarion e Clipperton .

13. Nódulos Polimetálicos Nódulos da Bacia Indiana Central (BIC), entre a Cordilheira Central Indiana, a Cadeia 90º Leste e limitada ao sul pela Cordilheira Indiana Sudoeste. Nódulos da Bacia do Peru, no Pacífico sudeste , entre a elevação de Galápagos a leste, a fossa do Peru a oeste, as ilhas Galápagos, a norte e a Cadeia Carnegie a sul.

14. Nódulos Polimetálicos Características regionais dos depósitos de Fe-Mn de oceano profundo: Nas três principais áreas de ocorrência dos nódulos polimetálicos identificam-se situações ambientais comuns quanto aos fatores que condicionam a formação dos campos de nódulos . Fatores: fontes de metais, circulação oceânica, produtividade primária superficial, profundidade , relevo, cobertura sedimentar e geologia do embasamento oceânico. As condições de oxidação também existem em todos os oceanos .

15. Nódulos Polimetálicos C oncentrações 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

16. Nódulos Polimetálicos Formas e principais ocorrências de depósitos de Fe-Mn de oceano 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

17. Nódulos Polimetálicos Pacífico Norte: A entrada de metais no ambiente marinho ocorre a leste da província de nódulos de Clarion-Clipperton . Fe e Mn em solução: descarregados pela drenagem da costa oeste norte americana , e pelas emanações vulcânicas da Cordilheira do Pacífico Oriental. Transporte: lateralmente pela corrente Norte Equatorial .

18. Nódulos Polimetálicos Bacia Central Indiana: A parentemente a fonte é única. O aporte provém da descarga sedimentar dos rios Ganges e Brahmaputra. Distribuição pelas correntes de turbidez até cerca do limite norte bacia 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 nódulos isolados a mais de 20 Kg/m2.

19. Nódulos Polimetálicos As condições de oxidação também existem em todos os oceanos. Ambientes de alto potencial de oxi-redução em águas oceânicas de circulação fraca são favoráveis à sedimentação de nódulos . A natureza e o enriquecimento metálico das fases mineralógicas que constituem os nódulos relacionam-se claramente com a produtividade primária superficial, a profundidade do assoalho oceânico, da lisoclina e da CCD.

20. Nódulos Polimetálicos Zonas de alta produtividade: proliferação de os organismos planctônicos nas águas superficiais concentrando os metais → transporte vertical de metais até o assoalho marinho. Abundância máxima de nódulos na região Bacia do Peru : onde a concentração de C orgânico na superfície dos sedimentos é responsável pela alta taxa de crescimento dos nódulos. Nesta área, a elevada bioprodutividade é dada pela influência das águas enriquecidas em nutrientes provenientes da ressurgência da costa do Peru.

21. 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

22. Nódulos Polimetálicos Elementos raros em terra (REE): Análise de 25 amostras de nódulos e crostas coletadas no Mar da China do Sul, Oceano Pacífico, Atlântico e Índico. Análise do teor de REE e níveis de outros elementos presentes por ICP-MS/AES. Reservas totais 1,6x10¹² t apenas no Oceano Pacífico , contendo Mn no valor de 2.000x10⁸ t (200x mais do que reservas terrestres). Conteúdo REE 10 a 100x maior do que em sedimentos e na água do mar.

23. Nódulos Polimetálicos ERR possui baixo conteúdo na água do mar, seu teor aumenta com a profundidade. São absorvidos da água do mar e acumulados no sedimento. Testes de composição geoquímica nas 25 amostras . Concentração máxima em nódulos e crostas: 2.082,41x10⁻⁶ e mínima de 1.265,57x10 ⁻⁶. Teor de REE em nódulos em geral baixo (Menor valor na Bacia do Pacífico Oriental). Mar da China do Sul: 1.900,6x10 ⁻⁶ de nódulos e 1.513,72x10 ⁻⁶ de crostas.

24. Nódulos Polimetálicos Alto conteúdo de Ce nas amostras (60,5% do conteúdo de REE). Expansão do assoalho do Pacífico: regiões hidrotermais e vulcânicas ativas. Intemperismo submarino e fluidos hidrotermais fornece material para o crescimento de nódulos. Clarion – Clipperton : canal de de afloramento de magma profundo. Ambientes oxidantes: Ce adsorvido por nódulos e crostas. Mar norte da China Meridional nódulos e crostas em profundidade rasa. Desenvolvimento da exploração.

25. Nódulos Polimetálicos Como resultado das investigações e levantamentos realizados desde o final da década de 1960 , dispõe-se atualmente de uma considerável base de conhecimento dos depósitos ferromanganesíferos de mar profundo mais importantes, localizados nos oceanos Pacífico e Índico . No Atlântico as condições oceanográficas são menos favoráveis à ocorrência de campos de nódulos comparáveis aos do Pacífico e Índico, principalmente pela influência da sedimentação de origem 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.

26. 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 de Oceano Profundo . Brazilian Journal of Geophysics, Vol. 18(3), 200. ZHANG Zhenguo et al., Enrichment of REEs in polymetallic nodules and crusts 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 . Dese n volvimento de Estudo para Elaboração do Plano Duodecenal ( 2010 - 2030) de Geologia, Mineração e Transformação Mineral . http:// www.mme.gov.br/