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Roberto Perez Xavier Departamento de Geologia e Recursos Naturais Instituto de Geociências - UNICAMP UNICAMP Disciplina: Geologia Econômica (GE-803) Graduação.

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1 Roberto Perez Xavier Departamento de Geologia e Recursos Naturais Instituto de Geociências - UNICAMP UNICAMP Disciplina: Geologia Econômica (GE-803) Graduação em Ciências da Terra – Geologia DEPÓSITOS MINERAIS FORMADOS POR PROCESSOS HIDROTERMAIS ISOTÓPOS ESTÁVEIS

2 UNICAMP Geologia Econômica (GE-803) ELEMENTOSABUNDÂNCIA (%) DIFERENÇAS DE MASSA Hidrogênio 1 H = 99,98 2 H = D = 0,01 D/H= 99,8 Carbono 12 C = 98,89 13 C = 1,11 13 C/ 12 C= 8,36 Oxigênio 16 O = 99,75 17 O = 0,03 18 O = 0,20 18 O/ 16 O= 12,5 Enxofre 32 S = 95,0 33 S = 0,70 34 S = 4,22 36 S = 0,01 34 S/ 32 S= 6,24

3 UNICAMP Geologia Econômica (GE-803) Abundância destes elementos na crosta e formam a base da maioria das formas de vida. ISÓTOPOS DE O, H, C E S A composição isotópica destes elementos em substâncias naturais não é função do tempo ou comportamento químico. Ocorrência em mais de um estado de oxidação: C +4 - carbonatos; C -4 - compostos orgânicos; C o - grafita; S -2 - sulfetos; S o - enxofre; S +4 - SO 2 ; S +6 - SO 4 ). Ocorrência em diferentes tipos de ligações (e.g. H-O, C-O, Si-O, etc). Diferenças entre as massas dos isótopos.

4 UNICAMP Geologia Econômica (GE-803) RAZÃO ISOTÓPICA Determina-se as diferenças nas razões isotópicas absolutas de um elemento entre duas substâncias. partes por mil (per mil ou o / oo ) Valores negativos ou positivos de indicam o empobrecimento ou enriquecimento do isótopo pesado na amostra em relação ao padrão.

5 UNICAMP Geologia Econômica (GE-803) RAZÃO ISOTÓPICA: PADRÕES CDT = troilita (FeS) proveniente de meteorito metálico de Canyon Diablo (U.S.A.) para S. SMOW = Standard Mean Ocean Water para O e H. Viena-SMOW ou VSMOW= padrão para H 2 O distribuída pelo Atomic Energy Agency em Viena. PDB = calcita do fóssil beleminita da Formação Pee Dee, Carolina do Sul (U.S.ª) para C. Valores de 13 C e 18 O similares aos calcáreos marinhos. Utilizam-se também como padrões o carbonatito NBS-18 e um calcário marinho NBS-19.

6 UNICAMP Geologia Econômica (GE-803) FRACIONAMENTO ISOTÓPICO Fator de fracionamento isotópico Valores de encontram-se geralmente no intervalo 1 ± 0,0x a 1 ± 0,00x 10 3 ln(1.00X) X Fracionamento isotópico de 18 O/ 16 O entre o par quartzo-H 2 O, a 200°C, é de = 1,011 e o 10 3 ln = +11 o / oo. Para o par H 2 O-quartzo, nas mesmas condições de T, = 0,9890 e 10 3 ln = -11 o / oo

7 UNICAMP Geologia Econômica (GE-803) FRACIONAMENTO ISOTÓPICO Equação do fracionamento isotópico quartzo-magnetita = quartzo - magnetita 10 3 ln. Essa relação se mantém somente para valores de < 10.

8 UNICAMP CURVAS DE FRACIONAMENTO ISOTÓPICO Geologia Econômica (GE-803) (3) Qtz-H 2 O= 3,34(10 6 /T 2 ) – 3,31(4) cal-H 2 O= 2,78(10 6 /T 2 ) – 2,89 (4) pirita-H 2 S= 0,40(10 6 /T 2 )(9) galena-H 2 S= -0,63(10 6 /T 2 )

9 Em pares cujos membros não possuem diferenças significativas de massa, tipo de ligação ou estado de oxidação, o fracionamento isotópico torna-se pouco significativo. UNICAMP Geologia Econômica (GE-803) FRACIONAMENTO ISOTÓPICO Relaciona-se inversamente com a temperatura. É mais pronunciado quanto maior for a diferença de massa entre as espécies isotópicas envolvidas. O isótopo pesado concentra-se preferencialmente na fase em que o elemento está mais fortemente ligado. O isótopo pesado tende a concentrar-se na fase mais oxidada.

10 UNICAMP Geologia Econômica (GE-803) APLICAÇÕES Geotermometria: temperatura de deposição do minério. Condições físico-químicas e mecanismos de deposição do minério (e.g. estado redox do fluido hidrotermal. Hidrologia do sistema hidrotermal (e.g. fluxo de fluidos). Exploração mineral: identificação de anomalias ou halos em rochas hospedeiras de mineralização. Identificação de fontes dos componentes do fluido.

11 UNICAMP Geologia Econômica (GE-803) FONTE DE FLUIDOS: H 2 O

12 O H 2 O ( per mil) 18 D H 2 O (per mil) PÓLO, INTERIOR DE CONTINENTE LINHA DA ÁGUA METEÓRICA EQUADOR, LITORAL ÁGUA DO MAR FLUIDOS METAMÓRFICOS 300°C - 600°C FLUIDOS MAGMÁTICOS COMPOSIÇÃO ISOTÓPICA DE FLUIDOS NA CROSTA TERRESTRE (adaptado de Guilbert & Park, 1986) H 2 O de formação

13 COMPOSIÇÃO ISOTÓPICA DE FLUIDOS NA CROSTA TERRESTRE: EVOLUÇÃO ISOTÓPICA DE ÁGUAS METEÓRICAS UNICAMP Geologia Econômica (GE-803)

14 O H 2 O ( per mil) 18 D H 2 O (per mil) COMPOSIÇÃO ISOTÓPICA DE FLUIDOS HIDROTERMAIS M Au Orogenético MET Au Epitermal Au orogenético MWL UNICAMP VMS Cu-Mo-Au tipo pórfiro

15 UNICAMP Geologia Econômica (GE-803) FONTE DE FLUIDOS: C

16 UNICAMP Geologia Econômica (GE-803) FONTE DE FLUIDOS: S

17 UNICAMP Geologia Econômica (GE-803) APLICAÇÕES:GEOTERMOMETRIA Evidência que as fases minerais formaram-se contemporaneamente e em equilíbrio isotópico; este equilíbrio deve ser preservado durante o resfriamento do sistema ou na ação de eventos posteriores Conhecimento da variação do fator de fracionamento isotópico (10 3 ln ) com a temperatura entre duas ou mais fases minerais e/ou fases fluidas. Fracionamento isotópico significativo entre as fases, o que resulta em curva 10 3 ln versus T pronunciada.

18 UNICAMP CURVAS DE FRACIONAMENTO ISOTÓPICO Geologia Econômica (GE-803) (3) Qtz-H 2 O= 3,34(10 6 /T 2 ) – 3,31(4) cal-H 2 O= 2,78(10 6 /T 2 ) – 2,89 (4) pirita-H 2 S= 0,40(10 6 /T 2 )(9) galena-H 2 S= -0,63(10 6 /T 2 )


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