Resumo Geoquímica area II

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Resumo Geoquímica – Área II
 (
-
Atmófilos
- 
Litófilos
- 
Siderófilos
- 
Calcófilos
- Muito Raros
)
- Atmófolos: São geralmente voláteis (gases líquidos) e estão concentrados na atmosfera e hidrosfera;
- Litófilos: possuem afinidade com fases silicaticas e estão concentrados na crosta e no manto;
- Siderófilos: São os elementos de transição de alta densidade que tem afinidade com Fe metálico na fase sólida ou fundida. Eles são empobrecido na porção sicitática da terra e, portanto, estão concentrados no núcleo e em meteoritos sideríticos;
- Cacófilos: São elementos metálicos (metais pobres) e alguns são metais pesados que têm afinidade com a fase líquida sulfetafo (S). Eles também estão depletados na porção silicática da Terra, pois tem pouco afinidade com o O. Pode ser concentrados no núcleo ou no manto;
- A maioria dos elementos que são siderófilos geralmente também são calcófilos e vice-versa;
- Elementos mais abundantes da Terra: (~)
 (
Núcleo:
- 80% Fe
- 
Ni
- Si
- O (?)
- S (?)
Formação de Ligas metálicas
) (
Manto e Crosta:
- 44% O
- 23% 
Mg
- 21% Si
- 2,5% Ca
- 2,4% Al
Formação de silicatos
) (
Total:
- 32% O
- 32% Fe
- 15% 
Mg
- 14% Si
- 1,8% 
Ni
- 1,7% Ca
- 1,6% Al
)
- Elementos maiores: em geral > 1% peso
SiO2, Al2O3, FeO, MgO, CaO, não
- O Fe marca a condição do Magma – com suas várias valências – oxidação primária ou secundária (Fe +2 e +3)
ver os voláteis (H2O+ estrutural ou H2O- livre); ver lâmina(feições de alteração; minerais hidratados);
 (
- grama por quilo: 
ppm
- miligrama por quilo: 
ppb
- 
nanograma
 por quilo: 
ppt
)- Elementos traços: em ppm, ppb...
TiO2, MnO, P2O5, (K2O)
- O K pode ser tanto maior como traço...
- Ajudam nas análises de evolução dos magmas ( coeficiente de partição)
- Nas análises das rochas nunca fecha 100%, o que falta é elementos traços
- Tipos comuns de magmas:
- A Sílica Classifica;
- Mg ( de alta T) aparece mais nos básicos;
- Norma CIPW:
- Classificação química-mineralogica de rochas vulcânicas, análise petrogenética com base na geoquímica de elementos principais (simulação matemática de cristalização);
- Conversão da composição química em composição mineralógica teórica;
- Considera uma sequencia de cristalização ideal, em ambiente anidro;
- A norma pode diferir da composição mineralógica real porque não considera: 
- o efeito de água ou voláteis
- desequilíbrios químicos entre minerais ( zonações p.ex.)
- elementos traços que alteram relações de fases
- processos secundários de alteração
 (
- Quartzo (
qz
, Q) – 
SiO2
- 
Coridon
 (
c,
C) – Al2O3
- 
Zirção
 (
zr
) – ZrO2SiO2
)
 (
- Feldspatos:
- 
Ortoclásio
 (
or
) – K2OAl2O3(
6SiO2
)
- 
Albita
 (ab) – Na2OAl2O3(
6SiO2
)
- 
Anortita
 (
an
) – 
CaOAl2O3
(2SiO2)
)- Minerais normativos principais:
- Mais frequentes em rochas ígneas;
- Composição e ordem de cristalização simplificados;
 (
- 
Olivinas
:
- 
Faialita
 (
fa
) – 
2FeO
.SiO2
- 
Forsterita
 
( 
fo
) – 2MgO. 
SiO2
)- É mais preciso com rochas máficas.
 (
- 
Feldspatóides
:
- 
Leucita
 (
lc
) – K2OAl2O3(
4SiO2
)
- 
Nefelina
 
( 
ne
) – Na2OAl2O3(2SiO2)
)
 (
- Apatita (
ap
) – 3(3CaO.P2O5)
- Magnetita (
mt
) – 
FeO
.Fe2O3
- 
Ilmenita
 (Il) – 
FeO
.TiO2
- 
Titanita(
tn
) – 
CaO
.TiO2.SiO2
- 
Fluorita
 (
fr
) – 
CaF2
- Calcita (cc) – 
CaO
.CO2
) (
- Piroxênios:
- 
Acmita
 (
ac
) – Na2OFe2O3(4SiO2)
- 
Diopsidio
 (di) – 
CaMgSi2O6
- 
Hiperstenio
 (
hy
) – (
Mg
,Fe)2Sio2O6
- Wollastonita (ws) – 
CaOSiO2
- 
Enstatita
 (
en
) – 
MgOSiO2
- 
Ferrossilita
 (
fs
) – 
FeOSiO2
)
- Como calcular...
1) Conversão de composição química analisada em proporção molecular;
2) Formação provisória dos minerais normativos;
3) Compensação da diferença de sílica resultante do processo anterior por meio da decomposição dos certos minerais provisórios já calculados;
4) Reconversão dos minerais normativos calculados em proporção molecular para porcentagem em peso.
- Granitos e Granitóides:
- Associações vulcano-plutonicas;
 (
- Crosta Continental Espessa
- Arcos Continentais
- Colisão de continentes
- Ambiente 
pós-colisionais
)- Ocorrência: 
- Origem: Controversa – Manto vs. Crosta;
 (
- Origem
- Grau de Fracionamento
- Estado de oxidação (óxidos de Fe-Ti)
)- Máficos:
 (
- Metaluminoso: 
Alanita
 x Titanita
- 
Peraluminoso
: Monazita e 
Xenotina
- 
Peralcalino
: 
Zirção
, 
Chevkinita
)- Acessórios: - Elementos Traços: 
- Metaluminoso/Peraluminoso/Peralcalina;
- Séries de diferenciação;
 (
1 – 
Toleítica
 oceânica (baixo-K)
2 – 
Cálcio-alcalina
 (baixo-K)
3 – Série
 subalcalina (médio-K): Série 
toleítica
 e 
cálcio-alcalina
 médio a alto K
4 – Série
 
shoshonítica
 
5 – Série
 alcalina sódica 
6 – Série
 
ultrapotássica
 
7 – 
Associação
 
granítica
 
leucocrática
 
peralominosa
 
)
 (
- M: 
SiO2
(56-70%), baixo K/Na, A/CNK, Rb, 
Th
, U, LIL e HFS, alto Ca, Sr;
Zona de 
Subducção
 o 
intra-placa
 oceânica – RAROS...
- I: 
SiO2
(53-76%), baixo K/Na e A/CNK, alto Ca, Sr (
máficas
) e LIL/HFS, moderado Rb, 
Th
, U;
Zonas de 
Subducção
 – 
infracrustal
S: 
SiO2
(65-74%), alto K/Na, ACNK, Rb, 
Th
, U, variável LIL e HFS, baixo Ca e Sr 
colisionais
;
Supracrustal
A: Alta 
sílica(
até 77%), alto Na, Fe/
Mg
, 
Ga
/Al, ETR, Zr, F e Cl, baixo Ca, Sr e LIL/HFS;
Rifts
 intracontinentais, 
Cráton
 
estáveis e ambiente
 pós 
colisionais
)- I,A,S,M: a sopa de letrinhas;
I= Igneo
A= Alcalino, Anarogênico, Anidro
S= Sedimentar, Peralcalino
M= Mantélico
- Relação entre Al e metais alcalinos (moles):
 (
- Rochas Metaluminosas: A/CNK<1 (A/NK>1);
- Rochas 
Peraluminosas
: A/CNK>1 (
corindon
 normativo);
- Rochas 
Peralcalinas
: A/NK<1 (
acmita
 normativa);
)- Índice Isa ( Shand):
A= Al2O3
C= CaO
N= Na2O
K= K2O
 (
- Alcalino
- Cálcio Alcalino
- 
Toleítica
)
	Séries 
	
	Conteúdo de álcalis 
	Fe-Mg 
	 (
- Ver a evolução dos óxidos;
- Ver minerais dessas rochas;
)Al 
	Alcalina 
	
	Alto 
	Fe-rico
	Metaluminosa a peralcalina 
	Sub-alcalina 
	Cálcio-alcalina 
	Baixo a moderado 
	Mg-rico 
	Metaluminosa a peraluminosa 
	
	Toleítica 
	Baixo 
	Fe-rico 
	Metaluminosa 
 (
- 
Proterozóico
 Médio:
Granitos 
Potássicos
;
Associação granitos 
alcalinos(
rapakivi
) 
sienitos-anortositos
;
Suíte Magmática
)- Granitos Arqueanos/Proterozóicos:
- Tonalito – Trondhjemito – Granodiorito (TTG);
- Intermediário a félsico (>65% SiO2);
- Alta Na2O/K2O, moderado LILE;
- Baixo K com diferenciação;
- Anomalias Negativas de Nb e Ta;
- Subdivididos – altos e baixos Al (> e < 15% Al2O3 para 70% SiO2)
- TTG arqueanos – alto Al
-Lherzolito é provavelmente o manto fértil inalterado;
- Dunito e harzburgito são o resíduo refratários;
- Peridotitos: 
Rochas do manto
Manto fértil vs Manto depletado
Manto Metassomatizado
Fusão parcial do manto e diversidade de magmas
- Elementos Terras Raras (ETRs):
- São um grupo relativamente abundante de 17 elementos químicos, dos quais 15 pertencem a tabela periódica aos elementos ao grupo dos Lantanídeos: La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu;
-Actinideos – Tendem a ter um comportamento químico semelhante;
- Os diagramas de ETR são sempre normatizados;
- Técnicas Analíticas:
- Fluorescência de Raios-X:
Determinação de óxidos maiores em rochas;
Grupos de elementos traços;
Analise quantitativa (varredura de elementos com Z>10).
- Microssonda Eletrônica:
Determinação pontual da composição química de minerais (fases e zonação);
Elementos maiores.
- LA ICP – MS: (maior força de ionização)
Datação: Rb-Sr, Sm-Nd, U-Pb, Lu/Hf;
Geoquimica: ETRs; Elementos Traços (Cs, Th, U, Ta, K, Pb, P, Hf e Ti).
- Espectrometro de massa TIMS:
Datação;
Geoquímica isotópica ( os erros = dificuldades na dosagem).
- Da nebulosa à formação dos planetas:
- Idade de formação (~4,6 Ga);
- Condensação da nebulosa (99% de H e He+ 1% de material refratário = óxidos) inicialmente em movimento circular lento;
- A nebulosa sofre colapso gravitacional se torna mais densa e achatada e com velocidade angular maior;
- Disco gasoso proto-planetário em torno de estrelas jovens podem originar planetas;
- A formação de uma estrela como o Sol dura cerca de 100Ma ( fusão H-He);
- Com oresfriamento ocorre a formação de grãos de poeira e gelo com posterior formação de planitesimais (diâmetros ~103m);
- Próximo ao Sol, os embriões planetários sofrem colisões violentas para formar planetas rochosos;
- A Teoria da Acresção Heterogênea propõem que a estrutura em camada dos planetas foi devido a agregação de material segundo sua temperatura de condensação.
Acrescionados aqueles condensados de Al, Ca, Ti de ponte de fusão mais alto (os primeiros a se solidificarem a partir da nuvem quente) e com o esfriamento do sistema vão sendo acrescionados os materiais de temperatura de condensação mais baixa (primeiro Fe-Ni, depois mistura de metal sem Fe e silicatos magnesianos livres de Fe).
Provavelmente, devido a aquecimento interno da Terra teria havido seleção por densidade desses materiais causando concentração do Ferro no interior do planeta;
- A Teoria da Acresção Homogênea propõem que os materiais que foram agregados para formar os planetesimais e posteriormente os planetas já estavam todos condensados e que, portanto, os planetesimais e planetas primitivos seriam de grosso modo homogêneos. Segundo essa teoria toda a zonalidade química interna dos planetas seria resultante de processos de diferenciação ocorridos posteriormente ao estágio interno dos planetas;
 (
1
) 
Achatamente
 de nuvens de gás e poeira cósmica;
2
) A poeira cósmica concentra no centro e dá origem aos 
planetesimais
;
3
) 
Proto-sol
 aquece e espalha gás;
4
) 
Proto-planetas
 crescem por 
acresção
;
5
) Sistema Solar atual.
)
- Tamanhos dos Planetas Rochosos e da Lua:
- Mercurio: 4,880 km
- Marte – 6,792 km
- Terra – 12,756 km – Lua – 3,476 km
- Vênus – 12,104 km
- Tamanhos dos Gigantes Gasosos:
- Jupter – 142,984 km
- Netuno – 49,532 km
- Urano – 51,118 km
- Saturno – 120,536 km (273,600km – anéis)
 (
- H 92%
- He 7,8%
-O 0,061%
- C 0,030%
- N 0,0084%
- 
Ne
 0,0076%
- Fe 0,0034%
- Si 0,0031%
- 
Mg
 0,0024%
- S 0,0015%
- outros: 0,0015%
)- Sol:
- Massa de 2 x 1027 ton (99,8%);
- Densidade média de ~1,4 g/cm³;
- Temperatura de ~6000ºC;
- 
 (
Composição: 
- 78,08% de N
- 20,95% de O
- 0,93% de Ar
- 0,038% de Co2
- Traços e vapor de água
)- Terra:
- Diâmentro: 12,735km;
- Massa: 5,98 x 1024kg;
- Densidade média: 5,515kg/m³;
- Núcleo líquido de Fe-Ni produz campo magnético;
- Manto e Crosta Rochosos;
 (
- Total em massa:
- 34,6% Fe
- 30,2% O
- 15,2% Si
- 12,7% 
Mg
- 2,4% 
Ni
- 1,9% S
- 0,05% Ti
)- Atmosfera rica em N e O;
- Superficie coberta por continentes e oceanos, sem crateras;
- Inclinação do eixo 23º27’;
- Gravidade 9,98 m/s²;
- Período de rotação 24h;
- Temperatura média da superfície 14º;
- Satélite: Lua.
 (
-Núcleo:
- Interno sólido (~1.216km de raio);
- Externo líquido (~2.270km de raio);
- Densidade média 10,8 g/cm³;
- Volume 16%;
- Massa 32%.
)
 (
- Os minerais mais abundantes nas rochas 
mantélicas
:
- 
Enstatita
 e 
Forsterita
 (
Mg
)
- 
Ferrosilita
 e 
faialita
 (Fe)
- Fase aluminosa: Plagioclásio, 
Espinélio
 e Granada;
)- Manto:
- Volume 83%
- Massa 63%
- Manto inferior (Mesosfera:~700 a 2.885km);
- Temperatura ~3000ºC;
- Densidade 4,3 a 5,4 g/cm³;
- Zona de transição (~410 a 700km);
- Manto superior (limite C-M a ~410km)
- Temperatura 1400 a 3000ºC
- Densidade 3,4 a 5,4 g/cm³;
- Litosfera (~100km de espessura);
- Astenosfera (~100 a 400km de espessura);
- Lua:
 (
- Geologicamente 
inativa sismos
 gravitacionais (
moonquakes
)
-
 Rochas:
-
 
Anortositos
 (silicatos de Na e Ca) datados de 4,6 - 4,2 
Ga
;
-
Basaltos datados de 3,9 - 3,2 
Ga
 
- Temperatura entre -158 e +130ºC
) (
- 
O Modelo do interior Lunar mais aceito atualmente considera a presença de um 
núcleo
 
não-metálico
, inativo e sólido; um 
manto
 (~1300km) que pode ter sofrido fusão parcial e a 
crosta
 com espessura ~60-70 km.
)
 (
- Possui 1,25% da massa da Terra, é uma das maiores do Sistema Solar (3.480km de diâmetro) e densidade de 3,3 g/cm
3
.
- Distância Terra-
Lua ~
400.000km;
- Possui muitas crateras.
)
	Composição da Atmosfera 
	Pressão atmosférica 
	1 µPa 
	Hélio (He)
Neônio (Ne)
Hidrogênio (H)
Argônio (Ar)
	25%
25%
23%
20%
- Meteoritos:
- Meteoritos Rochosos (95%)
- Condritos (86%): Não diferenciados, formados por olivina e piroxênios, fases refratárias e material metálico.
- Ordinários (81%)
- Carbonáceos (5%)
- Acondritos (9%): Diferenciados, de composição heterogênea (formados por olivina, piroxênios e plagioclásio)
- Meteoritos Mistos (Siderólitos; 1%): Mistura de minerais silicáticos e material metálico (Fe + Ni)
- Meteoritos Metálicos (Sideritos, 4%): Minerais metálicos (Fe + Ni)
- Nucleossíntese Primordial:
- Espécies sintetizadas:
	- Deutério (D ou 2H);
	- Trítio (3H);
	- Isótopos 3He, 4He e 7Li. 
- O núcleo mais simples (D) é produzido em colisões de prótons e nêutrons;
- 3He é formado da captura de um próton pelo deutério ou por meio de colisões envolvendo dois núcleos de deutério, que podem também dar origem ao trítio.
- 4He é formado basicamente pela captura de um deutério pelo trítio, ou pela colisão de dois núcleos de 3He.
- O processo se interrompe com o 7Li, pois, com a expansão, a densidade e a temperatura decrescem rapidamente, não sendo suficientes para novas reações envolvendo núcleos mais pesados.
- Nucleossíntese Estelar:
- Produto da geração de energia nas estrelas;
- Nucleossíntese quiescente (reações nucleares hidrostática durante a vida de uma estrela);
- Nucleossíntese explosiva (ocorre somente nos estágios finais de estrelas de grande massa ou estrelas em sistemas binários, em explosões de supernovas); 
- Queima de H:
- Processo mais simples da nucleossíntese quiescente é a queima de H com a formação de 4He, que pode ocorrer por meio da cadeia próton-próton ou do ciclo CNO.
- São necessários quatro prótons para cada núcleo de 4He produzido, gerando energia, pósitrons e neutrinos no processo.
- É o processo padrão nas estrelas de baixa massa, e está ocorrendo no Sol há cerca de 4 Ga, sendo, em última análise, responsável pela luminosidade solar.
- Estrelas mais massivas, com núcleos mais quentes, transformam H em He por meio do ciclo CNO (desde que haja disponibilidade de 12C no seu interior).
- Naturalmente, esse carbono não foi produzido na própria estrela, mas já fazia parte da nuvem interestelar que deu origem a ela, ou seja, o ciclo CNO só pode ocorrer após algumas gerações de estrelas massivas terem sido formadas e completado seu ciclo de vida.
- Queima de H e elementos pesados:
- O processo de queima de H ocorre até que esse combustível se esgote na região central quente, levando a um colapso desta região, incapaz de suportar o peso das camadas superiores.
- Há então um novo aquecimento, quando o próprio He se funde em 12C, no processo conhecido como triplo-alfa, por envolver 3 núcleos de hélio, ou seja, 3 partículas alfa;
- Queima de C:
- Ocorre em estrelas com massa e T elevadas após o consumo dos elementos mais leves (H, He);
- Com a queima de He, as estrelas desenvolvem núcleos ricos em C e O;
- Com o consumo de He, o núcleo sofre colapso gravitacional, o aumento de densidade aumenta a T permitindo a queima de carbono;
- A estrela aumenta de tamanho, supergigante vermelha;
- Os produtos (O, Mg, Ne) se acumulam em um novo núcleo inerte;
- Com o consumo do carbono, o núcleo novamente se contrai, elevando T;
- Aí se inicia a queima de Ne.
- Queima de Ne:
- Acumulação de O e Mg no núcleo, enquanto Ne é consumido;
- Aumento de densidade por atração gravitacional, aumento de T inicia-se a queima de Oxigênio;
- Este processo de nuclessíntese continua com T crescente até a formação de 56Fe;
- Nucleossintese Explosiva:
- Nucleossíntese em supernovas;
- Produz elemento mais pesados que o 56Fe nos momentos de maior liberação de energia durante a explosão do núcleo da supernova;
- Nestas condições Si e Ni podem ser formados por fusão rápida;
- Elementos mais pesados que o Ni podem se formar pela rápida absorção de;
- Nêutrons liberados nas explosões;
- Responsável pela existência dos elementos radioativos pesados (U, Th).
- Regra de Oddo – Harkins:
 (
- Elementos de nº atômicopar são mais abundantes que os de número atômico impar;
- H e He são os elementos mais abundantes;
- A abundancia dos primeiros 50 
elementos decai
 exponencialmente;
- A abundancia dos elementos de numero atômico >50 é baixa e pouco provável;
- 
Tc
 e 
Pm
 inexistentes no sistema solar(meia vida curta);
- Abundância do Fe é 
alta em relação aos elementos com numero atômico próximo
;
- Abundância do Li, 
Be
 e B baixa em relação aos demais elementos leves;
- Elementos além do Bi não tem isótopos estáveis
 mas
 existem no Sistema Solar (U, 
Th
) por terem longa meia vida.
)
Classificação Goldschmidt na Tabela Periódica 
 1 18 
1 
1 
H 2 
 
13 14 15 16 17 
2 
He 
2 
3 
Li 
4 
Be 
 
5 
B 
6 
C 
7 
N 
8 
O 
9 
F 
10 
Ne 
3 
11 
Na 
12 
Mg 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 
13 
Al 
14 
Si 
15 
P 
16 
S 
17 
Cl 
18 
Ar 
4 
19 
K 
20 
Ca 
21 
Sc 
22 
Ti 
23 
V 
24 
Cr 
25 
Mn 
26 
Fe 
27 
Co 
28 
Ni 
29 
Cu 
30 
Zn 
31 
Ga 
32 
Ge 
33 
As 
34 
Se 
35 
Br 
36 
Kr 
5 
37 
Rb 
38 
Sr 
39 
Y 
40 
Zr 
41 
Nb 
42 
Mo 
(43) 
Tc 
44 
Ru 
45 
Rh 
46 
Pd 
47 
Ag 
48 
Cd 
49 
In 
50 
Sn 
51 
Sb 
52 
Te 
53 
I 
54 
Xe 
6 
55 
Cs 
56 
Ba 
57-
71 
- 
72 
Hf 
73 
Ta 
74 
W 
75 
Re 
76 
Os 
77 
Ir 
78 
Pt 
79 
Au 
80 
Hg 
81 
Tl 
82 
Pb 
83 
Bi 
84 
Po 
85 
At 
86 
Rn 
7 
87 
Fr 
88 
Ra 
89-
103 
- 
(104
) 
Rf 
(105
) 
Db 
(106
) 
Sg 
(107) 
Bh 
(10
8) 
Hs 
(109) 
Mt 
(11
0) 
Ds 
(111
) 
Rg 
(112) 
Uu
b 
(113) 
Uu
t 
(114) 
Uu
q 
(115) 
Uu
p 
(116) 
Uu
h 
(117) 
Uu
s 
(118) 
Uu
o 
 
 
 
Lantanídeos 
57 
La 
58 
Ce 
59 
Pr 
60 
Nd 
(61) 
Pm 
62 
S
m 
63 
Eu 
64 
Gd 
65 
Tb 
66 
Dy 
67 
Ho 
68 
Er 
69 
Tm 
70 
Yb 
71 
Lu 
 
Actinídeos 
89 
A
c 
90 
Th 
91 
Pa 
92 
U 
(93) 
Np 
(94) 
Pu 
(95) 
Am 
(96) 
Cm 
(97) 
Bk 
(98) 
Cf 
(99) 
Es 
(100) 
Fm 
(101) 
Md 
(102) 
No 
(103) 
Lr