Resumo Geoquímica

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RESUMO GEOQUÍMICA (PARTE 1):
· Diagramas Multielementares (Spiderdiagramas):
- Sequência dos elementos pelo potencial iônico (carga / raio iônico.
- Normalizados por material de referência.
- Indicam processos de diferenciação e mobilidade.
Efeitos: 
1. Comportamento em sistema geológicos
· Elementos compatíveis
· Elementos incompatíveis
· Elementos transicionais
· Coeficiente de partição:
KD = CS/CL	
CS > CL
KD > 1
Elemento Compatível concentra-se no sólido (fração cristalina)
CS << CL 
KD << 1
Elemento Incompatível concentra-se no líquido (líquido magmático)
Kd = Cmineral/Clíquido 
Onde :
Kd : coeficiente de Nerst 
C: concentração do elemento traço numa fase
- Coeficientes de partição próximos, comportamentos de igual maneira.
- Coeficiente de partição total: “É o coeficiente de partição de um elemento traço específico, calculado para uma rocha a partir dos minerais que constituem a mesma rocha, de acordo com suas proporções”.
Di = x1(Kdi)1 + x2(Kdi)2 + x3(Kdi)3 + …
 
Di: coeficiente de partição total para o elemento i
X1: proporção porcentual do mineral 1 na rocha
(Kdi)1: coeficiente de partição de Nerst para o elemento i no mineral 1
*A granada concentra os HREE. Quando a granada estiver em equilíbrio com a fusão (fase residual) é produzida uma forte pendente no gráfico de REE e nas HREE.
*Num processo de fusão parcial do manto pouco profundo (< 40 km) o plagioclásio ficará no resíduo e o magma gerado terá anomalia negativa de Eu.
*Plagioclásio concentra Eu.
*Anomalia negativa de europium -> manto tem plagioclásio (ficou no manto).
· Interpretação das linhas ascendentes e descendentes em diagramas binários: 
· Linhas ascendentes: representam elementos que não estão sendo fracionados ou consumidos durante o processo de cristalização.
· Linhas descendentes: representam elementos que estão sendo consumidos no processo de cristalização.
· Diagramas de Harker:
X: Elemento diferenciador (SiO2, MgO ou Mg # = 100 x [MgO/(MgO+FeOt)]
Y: Qualquer elemento 
· Comportamento dos elementos traço:
· Ni, Co, Cr indicadores magmas primários mantélicos de fonte peridotítica; 
-Diminuição do Ni ->fracionamento de Ol
 	-Diminuição do Cr ->fracionamento de Px e/ou Sp 
· Ba, Rb substitui K no KFeldspato, anfibólio e biotita
· Sr substitui Ca no plagioclásio;
· Zr consumido na cristalização zircão; substitui Ti no esfeno e rutilo;
· REE, Y – Granada e anfibólio acomodam HREE e Y; Y tb. concentra-se em apatita e esfeno que tb. concentra LREE; Eu no plagioclásio. 
 
· Correlação inter-elementos:
· TiO2, MgO, FeO, CaO, P2O5 tendem a possuir correlações positivas entre sí e diminuem com o crescimento de sílica;
· K2O, Na2O crescem com o aumento de SiO2;
· Al2O3 não apresenta padrão em relação a outros óxidos, podendo diminuir com o aumento de SiO2;
· MnO não mostra padrões definidos
· Métodos Analíticos para Obtenção de dados Geoquímicos:
· Espectrometria de Fluorescência de Raios-X (XRF): fornece os elementos maiores; rocha total.
· Microssonda Eletrônica: fornece os elementos maiores; minerais.
· LA ICP-MS: rocha total.
· TIMS: isótopos.
- OIB = basalto de ilha oceânica; basalto alcalino; plumas mantélicas.Ex: Hawaii. + LREE do que OIB. + HFSE do que AIB.
- MORB = Enriquecido (E) e Normal (N). Crosta oceânica. Rico em HFSE. Magma toleítico.
- OC = crosta oceânica
- AIB = basaltos de arcos de ilha; subducção. Ex: Andes. + LILE que OIB.
*Taxa de fusão de MORB = 20%
 OIB = 1-10%
· Divisão dos elementos por afinidade geoquímica:
- Atmófilos: fase gasosa. Ex: H, He, N, gases nobres.
- Litófilos: líquido silicático. Ex: Alcalinos, Alcalinos Terrosos, Halogênios, B, O, Al, Si, Sc, Ti, V, Cr, Mn, Y, Zr, Nb, Lantanídeos, Hf, Ta, Th, U.
- Calcófilo: líquido sulfetado. Ex: Cu, Zn, Ga, Ag, Cd, In, Hg, Tl, As, S, Sb, Se, Pb, Bi, Te.
- Siderófilo: líquido metálico. Ex: Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Mo, Re, Au, C, P, Ge, Sn.
· Como transformar o elemento de óxido para PPM:
K2O = [CK2O * n de K na fórmula] * [(MK * n de K na fórmula) / (MK + n de O na fórmula)] 
Ex. K2O = [0,03*2] * [(39,0983*2) / (39,0983 + 16)]
Portanto, K = 0,085153 ppm 
*Massa atômica do K = 39,0983
*CK2O = concentração em wt% do K
*Problemas de acomodação por valência ou tamanho de raio iônico -> distorção do reticulo -> energicamente desfavorável -> elementos incompatíveis.
*LILE:Incompatíveis e móveis. Na crosta, sedimento. Elementos litófilos de grande raio iônico. Ex: (Li), Cs, Rb, K, Na, Ba, Sr. Raio iônico grande, carga baixa, potencial iônico <2. O raio iônico dos alcalinos pesados e alcalinos terrosos é maior até mesmo que dos sítios octaédricos. -> são substituídos -> distorção do reticulo -> energeticamente desfavorável. Esses elementos tendem a se concentrar na fase fundida, quando a fusão ou cristalização ocorrem. São os elementos incompatíveis (elementos que partition prontamente numa fase fundida quando o manto entra em fusão).
*Elementos compatíveis permanecem nos minerais residuais quando a fusão ocorre.
Através da história da Terra, fusão parcial do manto e erupção ou intrusão dos magmas resultantes sobre ou dentro da crosta continental enriqueceu a crosta em elementos incompatíveis.
Elementos móveis = incompatíveis
Elementos móveis = compatíveis
+ raio iônico = + incompatível
*HFSE: (elementos de alta força de campo; Ex:Th, U, Pb Zr, Hf, Ti Nb, Ta ETR): imóveis e compatíveis. Raio iônico pequeno, carga alta, potencial iônico >2. Nas rochas, MORBS, basalto toleítico, manto peridotítico. São chamados assim por causa da sua alta carga iônica (+4; +5) ->cátions pequenos -> cabem na estrutura dos minerais, mas requer substituições por causa da alta valência deles. Hf e Zr são moderadamente incompatíveis enquanto que Nb e Ta são altamente incompatíveis. Como conseqüência do seu alto potencial iônico (carga iônica para seu raio iônico) os HFS são insolúveis -> muito imóveis durante o intemperismo e metamorfismo.
*Na fusão HFSE sai, líquido enriquece em LILE e empobrece em HFSE. Basaltos estarão enriquecidos em HFSE.
*Elemento é aprisionado -> decaimento do elemento ->enriquecimento do manto -> convecção mantélica -> elementos radio isótopos ficarão instáveis -> anomalia térmica.
*Crosta jogada ->rica em elementos imóveis ->só serão liberados numa fusão
*Móveis vão sair ->desidratação ->montanhas tipo Andes
*Pb, Sr e U não tem consenso se são HFS ou LILE, depende de autor e ambiente tectônico.
Incompatíveis, móveis e LILE = a maioria = Ambiente de subducção
Compatíveis, imóveis e HFS = outro grupo = Pluma mantélica
*Ol(Mg, Ni) + Cpx(Ca, Cr) + Opx(Na) -> funde (todos vão fundir ao mesmo tempo) -> Líquido (rico em incompatíveis mas com alguns compatíveis, + rico em SiO2) e resíduo (só fica compatíveis; refratários, + rico em Mg) -> Basalto.
*A olivina é compatível, pois é a ultima a fundir (primeira a cristalizar) -> não cristaliza muito.
*Magma + diferenciado = rico em elementos incompatíveis.
*Ni e Mg não são compatíveis com SiO2.
*Ni, Co e Cr -> concentrações muito altas -> magmas primários
*Quanto menos HREE = + profundo
- Os minerais mais abundantes em rochas mantélicas são: enstatita (MgO + SiO2 = MgSiO3) e a fosterita (2MgO + SiO2 = Mg2SiO4) (Anderson, 1989). Ainda são importantes a ferrosilita (FeSiO3) e faialita (Fe2SiO4) .
- Fase aluminosa: Plagioclásio, Espinélio e Granada.
· Do gráfico dos terras raras:
- Normalizar as abundâncias dos terras raras à aquelas dos meteoritos condríticos, elimina efeitos relacionados à estabilidade nuclear e nucleosíntese e produz um suave padrão.
- Log Abundancia relativa X nº atômico. Abundancia relativa = concentração de cada terra rara / sua concentração em valores normalizados.
- Os valores absolutos de normalização variam, mas as abundancias relativas são essencialmente as mesmas.
*MORB = empobrecido em LREE
*Crosta continental superior = enriquecida em LREE com uma anomalia negativa de “Eu”.
*O empobrecimento de LREE nos MORB’s reflete o empobrecimento de elementos incompatíveis do manto superior dos quais esses magmas são derivados.Esse empobrecimento de elementos incompatíveis do manto é geralmente pensado ser resultado da extração da fusão parcial, na qual os elementos incompatíveis foram concentrados. Aquelas fusões parciais cristalizaram para formar crosta continental. Há boas razões para acreditar que a abundância relativa de RE na terra como um todo, é similar à aquela dos condritos.
Manto = empobrecido em LREE
*Uma anomalia negativa de “Eu” é típica de muitas rochas continentais. A anomalia de europium provavelmente surge porque muitas rochas crustais de composição granítica e granodiorítica foram produzidas por fusão parcial intra-crustal. Os resíduos daquelas fusões eram ricos em plagioclásio, por isso reteve um pouco mais de europium na crosta inferior e criando complementarmente uma crosta superior empobrecida em europium. Os sedimentos e a água do oceano herdaram essa anomalia das rochas fonte da crosta continental superior.
*PGE (elementos do grupo da platina; Ex: Re, Os, Ir, Pt, Pd, Rh): siderófilos e calcófilos. Fases sulfetadas/manto litosférico -> “compatíveis”.
*Eu e Ce: cargas distintas -> comportamentos diferentes. Raio dos elementos com cargas diferentes.
*Y =~ HREE
*REE= metais transicionais. Por causa de sua alta carga e grande raio iônico eles são incompatíveis.
*U e Th = altamente incompatíveis = LREE
*Anomalia positiva de Europium, que ocorre por causa do cálcio.Eu, quando está no estado 2+, substitui por Ca 2+ no plagioclásio mais prontamente do que os outros terras raras. Assim o plagioclásio é frequentemente anomalamente rico em Eu comparado aos outros terras raras, e outras fases em equilíbrio com plagioclásio se tornam relativamente empobrecidos em Eu como conseqüência.
*Elementos incompatíveis: Ds/l << 1
*Elementos compatíveis: Ds/l ≥ 1.
*Coeficientes de partição dependem da temperatura, pressão e composição das fases envolvidas.
*Os termos compatível e incompatível têm significado somente quando a fase é especificada. Esses termos referem-se à partição entre fases e líquidos silicáticos comuns a rochas máficas ou ultramáficas (basálticas ou peridotíticas). É esse conjunto de fases que dita se os elementos traços litófilos estão concentrados na crosta terrestre.
*A cristalização fracionada não afeta os elementos incompatíveis, mas afeta os compatíveis.
*A presença de granada afeta a abundância de REE.
*Os HREE são aceitos na estrutura da granada e tem Ds/l>1, mas os LREE são rejeitados. Assim, a presença de granada na fusão parcial leva a um forte enriquecimento de LREE da fusão.
*Elementos altamente compatíveis estão empobrecidos numa fusão parcial.
*“Elementos incompatíveis são bons indicadores qualitativos da extensão da cristalização fracionada e os elementos incompatíveis são bons indicadores do grau de fusão.”
*O termo incompatível frequentemente refere-se aos elementos da parte de baixo- esquerda da tabela periódica.
* O termo compatível frequentemente refere-se aos elementos das séries transicionais.
· Coeficiente de partição dos terras raras:
Clinopx, granada e plagioclásio e anfibólio(quando presente) irão controlar os padrões de particionamento dos elementos incompatíveis durante a fusão e cristalização de magmas basálticos porque eles possuem os maiores coeficientes de partição. Olivina irá produzir um pequeno fracionamento de elementos incompatíveis porque o seu coeficiente de partição é baixo. A olivina controlará amplamente o fracionamento dos metais transicionais compatíveis.
REE:
· Unidades de concentração:
• Wt% (usualmente de óxidos); porcentagem em peso = g / g 
xg Na2O / 100g rocha
• Partes por milhão (ppm; usualmente de elementos) = μg / g
Ex: 200 ppm de Ni = 
200g de Ni / 1000000g rocha = 
0,02 mg de Ni / 1 g rocha 
· Classificação dos elementos:
• Elementos Maiores: >1,0 wt%
- Ex: Si, Al, Fe, Mg, Ca, Na, K, Ti, Mn, P, Ni, Cr
• Elementos Menores: 0,1 - 1,0 wt%
• Elementos Traço: <0,1 wt%. Elementos cuja concentração na crosta é menor do que 0,1%. A variação dos elementos traços em minerais é devido a diferenças no tamanho iônico e na abundância mineral de vários elementos traços.
- Baixas concentrações (ppm, ppb)
	- Variações de concentração não afetam as relações de estabilidade de fases no sistema considerado;
	- Entram na estrutura dos minerais através substituições catiônicas em sítios específicos ocupando defeitos em estruturas cristalinas;
	- Casos especiais constituintes estruturais essenciais (Zr, P)