Fluidos hidrotermais

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DEPÓSITOS MINERAIS FORMADOS POR PROCESSOS HIDROTERMAIS

Rob erto Perez Xavier Xa vier Departa m ento de Geolog ia e Departam Recurs Re curs os Naturais Inst itu to de Geoc iênc ias - UNICA UNICA MP

Disc iplin a: Geolog ia Eco nô nôm m ica (GE-80 (GE-803) 3) Gr ad u ação em Ci ên c ia s d a Ter r a  – Geolog ia

Geologia Econômica (GE-803)

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FLUIDOS HIDROTERMAIS: ORIGEM, MIGRAÇÃO E EVOLUÇÃO NA CROSTA TERRESTRE

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O TERMO FLUIDO

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H2O    O     Ã    S    S    E    R    P

L

S

218 bar

Pt

V

Pc

FLUIDO SUPERCRÍTICO

   C    °    4    7    3

TEMPERATURA FLUIDO = H2O + SAIS + VOLÁTEIS (CO2, CH4, N2, H2S, etc.) Fase aquosa ou vapor; não  – silicática.

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PAPEL DOS FLUIDOS NA CROSTA CROSTA TERRESTRE Se presentes em volumes significativos no interior da crosta terrestre podem: 1. Promover a fusão parcial de rochas. 2. Promover a transferência de calor/energia. 3. Exercer controle na natureza e extensão da deformação. 4. Atuar Atuar como solvente para a dissolução de metais das rochas. 5. Transportar e concentrar metais

depósitos minerais.

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PONTOS A SEREM ABORDADOS

Quais os principais atributos das soluções hidrotermais? Quais as fontes das soluções hidrotermais? Como circulam em larga escala na crosta terrestre? Como transportam e depositam metais?

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FLUIDO HIDROTERMAL: ASPECTOS HISTÓRICOS

Início do sec. XIX à metade do séc. XX : fluido aquoso diluído e quente Distância de depósitos minerais com corpos ígneos intrusivos origem magmática: Depósito Hidrotermal Temperatura (°C)

Profundidade (m)

hipotermal

300 - 600

3.000  – 15.000

mesotermal epitermal teletermal

150 - 300 50 - 200 < 100

1.200  – 4.500 < 1.500 Próximo à superfície

Waldemar Lindgren (1860  – 1939)

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FLUIDO HIDROTERMAL: ASPECTOS HISTÓRICOS Questões em aberto: Estado físico? Redox? pH? Transporte de metais?

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SISTEMAS GEOTERMAIS ATIVOS

NEPR, SEPR = East Pacific Rise RR = Islândia Indian Ridge

MAR = Mar Crest

SWIR e SEIR = Southwest e Southeast

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FLUIDOS HIDROTERMAIS: EVIDÊNCIAS

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S1

inclusões fluidas sistemas geotermais ativos em crosta continental e oceânica

S2

L V

S4

S3 geiseres

Fumarolas ou black smokers

COMO FORMA-SE UM FLUIDO HIDROTERMAL? UNICAMP

Quando a água do mar penetra na crosta oceânica, sua temperatura aumenta, reage com as rochas e retorna ao assoalho oceânico. A composição da água do mar modifica-se nesse processo  alguns componentes são removidos (e.g. Mg, SO4) e outros são adicionados (e.g. Fe, Mn, H 2, CO2).

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FLUIDOS EM SISTEMAS HIDROTERMAIS OCEÂNICOS ATIVOS Componentes H2O do (em ppm) mar + 10.500 Na 380 K+ 2+ 400 Ca 1280 Mg2+ 2+ 0,01 Fe 2+ 0,002 Mn 0,003 Cu2+ 2+ 0,00003 Pb 0,01 Zn2+ 0,01  Ag+ 22.650 SO4 2S  (como H2S) 19.000 Cl65 Br 8,2 pH

Fluido hidrotermal 50.400 17.500 28.000 10 2.290 1.400 8 102 500 1 5 16 155.000 120 6,0

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COMO FORMA-SE UM FLUIDO HIDROTERMAL? Água do Mar

Fluido Hidrotermal

2°C

350°C

Alcalino (pH  8)

Ácido (pH  4,6)

Caráter oxidante

SO42+>> S2-

Caráter redutor

S2- >>SO42-

Rico em Mg2+

Pobre em Mg2+

Pobre em metais

Enriquecido em metais

3,2% NaCl = salinidade da água do mar

 3,2% NaCl

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COMO FORMA-SE UM FLUIDO HIDROTERMAL?

1. pH ácido do fluido 2Ca2+ + Fe3+ + 2Al3+ + 3SiO2 + 7H2O = Ca2FeAl2Si3O12(OH) + 13H+ Silicatos em rochas

fluido

epidoto

máficas 2. Caráter oxidado

 reduzido

11Fe2SiO4 + 2SO42- + 4H+ = FeS2 + 7Fe3O4 + 11SiO2 + 2H2O máfico

fluido

pirita magnetita

3. Metassomatismo = perda de Mg2+ 2NaAlSi3O8 + 5Mg2+ + 8H2O = Mg5Al2Si3O10(OH)8 + 2Na+ + 8H+ + 3SiO2 Albita

fluido

clorita

quartzo

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FLUIDOS NA CROSTA TERRESTRE águas meteóricas

águas de formação

águas conatas água do mar

++ +

fluidos + magmáticos+ + fluidos metamórficos

++ + +

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FLUIDOS HIDROTERMAIS: COMPOSIÇÃO

Íons H2O do East (em ppm) mar Pacific Rise + Na 10.790 9.800 2+ Ca 413 860 + K 395 1000 Fe2+