GEOQUIMICA GERAL

Prévia do material em texto

GEOQUÍMICA GERAL
INTRODUÇAO
A geoquímica é uma ciência que engloba a geologia e a química fazendo 
o estudo da composição e dinâmica dos elementos químicos na terra , 
determinando assim a sua abundancia absoluta e relativa, distribuição, 
migração etc.
Para esse fim concentrasse a atenção em ressaltar a estreita relação 
existente entre as afinidades dos elementos em sistemas naturais e a sua 
disposição na tabela periódica, as propriedades dos elementos químicos tais 
como o tamanho do raio a carga eletrônica e a configuração orbital já que 
jogam um papel fundamental na estrutura e composição dos minerais 
formadoras de rochas.
Eng. Jose Casimiro
Objetivos gerais da cadeira 
► Entender o significado e a importância da geoquímica
► Conhecer e manejar os parâmetros e condições que influem sobre a distribuição e 
abundancia dos elementos químicos na terra.
► Unificar os conceitos químicos e geológicos previamente adquiridos e aplica-os ao 
analises dos problemas geoquímicos .
► Desenvolver a capacidade para analisar e discutir no campo da geoquímica.
Eng. Jose Casimiro
Competências a adquirir
Depois de ter finalizado este curso o estudante de Geologia será capaz de compreender 
os conceitos fundamentais da Geoquímica a natureza, formação , distribuição e leis que 
controlam aos elementos químicos nos diversos materiais que compõe o interior e a 
superfície da crosta terrestre, desde a sua geração no Cosmos a sua evolução na Terra.
Eng. Jose Casimiro
Metodologia de aulas
► A metodologia de aulas a propor , seria aulas teóricas , de uma forma intercativa onde os 
estudante participam, e sempre no fim de cada da aula será distribuído a aula a dar 
posteriormente de uma forma a acompanhar a explicação e poder expor a sua dúvida com 
mais facilidade.
► As aulas práticas vão consistir na resolução de problemas específicos , discussão de casos de 
estudo, debates referidos a problemáticas atuais que fundamentam estudos Geoquímicos.
Eng. Jose Casimiro
Sistema de avaliação da aprendizagem
► Presença em sala de aula: assiduidade, pontualidade, participação, envolvimento, 
interação.
► Avaliação individual ( provas parcelares, Exame de Época Normal e
Exame de Recurso).
Eng. Jose Casimiro
“
”
TEMAS A ABORDAR:
Eng. Jose Casimiro
Cap.1 Cosmoquímica
A origem do universo e os elementos nos cosmos, tal como as teorias cósmicas de Big Bang, a 
teoria da expansão do universo.
A abundancia cósmica e solar dos elementos ,a origem do sistema solar ,a evolução geoquímica 
dos planetas , os meteoritos: Classificação mineralógica ,estrutura etc.
Eng. Jose Casimiro
Cap.2 Evolução geoquímica e 
diferenciação da terra. 
Distribuição dos elementos na crosta; Classificação geoquímica do elementos segundo Goldschmidt, 
sua relação com a classificação periódica; A composição química do manto e a crosta terrestre, 
distribuição dos elementos maiores, menores.
Eng. Jose Casimiro
Cap.3 Geoquímica dos processos 
endógenos: elementos maiores, Traços e 
terras raras
Magmas, sua origem. Diferenciação magmática, processos de diferenciação. Os elementos maiores 
na diferenciação magmática. Elementos traços na evolução magmática . As Terras Raras, sua 
aplicação em determinar a rocha.
Eng. Jose Casimiro
Cap.4 Geoquímica do intemperismo e 
solos. Processos de sedimentação
Geoquímica do intemperismo e solos; geoquímica da sedimentação e da diagênese.
Eng. Jose Casimiro
Cap.5 Geoquímica isotópica
Os Isótopos na Geologia , isótopos estáveis e instáveis, Método para o calculo das idades e 
proveniência. 
Eng. Jose Casimiro
Cap.6 Prospecção geoquímica
Princípios básicos para a prospecção geoquímica . Anomalias significativas e não 
significativas. Dispersão primaria. Dispersão secundaria. Conceitos relacionados com a 
amostragem e os procedimentos analíticos. investigação de solos. Investigação de 
drenagens. Investigação da vegetação e aguas. 
Eng. Jose Casimiro
“
”
CAP. I 
COSMOQUIMICA
A abundancia cósmica e solar dos elementos ,a origem do sistema solar ,a evolução geoquímica dos 
planetas, os meteoritos: Classificação mineralógica ,estrutura etc.
Eng. Jose Casimiro
A abundancia cósmica e solar dos 
elementos.
Do estudo da composição de Meteoritos e matéria estelar , Goldschmidt agrupa a primeira 
tabela de abundancia cósmica dos elementos .De esta tabela pode-se resumir os seguintes 
aspectos:
 Mais do 75% da massa do Universo e H. Mais do 99 % e H + He.
 A abundancia mostra um decrescimento exponencial dos elementos com
números atómicos menores a 40, seguido de uma manutenção de valores
quase constantes para os mais pesados.
 Os elementos com mais de números atômicos pares são mais abundantes que aqueles que 
mostram numero atômicos impares(Regra Oddo-Harkins)
 A abundancia relativa dos elementos com números atômicos maiores ao Ni (28) varia menos 
que aqueles com menor numero atômico.
Eng. Jose Casimiro
 Somente dez (10) elementos (H, He, C, N, O, Ne, Mg, Si, S y Fe), todos com números 
atômicos menores a 27 , mostram, uma apreciável abundancia.
 Existe um pronunciado pico de abundancia no numero atómico 26 (Fe) e pequenos 
picos em outros números atómicos mais pesados.
Eng. Jose Casimiro
No inicio toda a matéria e a energia que constituía o universo esta contida num ponto como uma 
esfera hiperdensa , alguma coisa de carecimento de conhecimento provocou que este sistema de 
alta concentração de matéria e energia explodisse a uma velocidade da luz , dando o inicio a 
uma expansão que continua hoje em dia , e assim formou se o universo, e nesse contexto a teoria 
mais conhecida e aceitada sobre a origem do universo e a teoria de Big Bang.
Origem do universo
Eng. Jose Casimiro
Esta teoria sustenta que faz uns 10.000 a 20.000 milhões de anos , uma onda expansiva massiva 
permitio que toda a energia e matéria conhecida como universo surgisse a partir de algum tipo 
de energia desconhecida .
Toda a matéria do universo estava concentrada numa zona extraordinariamente pequena do 
espaço num único ponto e explodio, a matéria saiu empurrada com uma grande velocidade 
em todas as direções.
Eng. Jose Casimiro
Sobre a Expansão no universo , sustentasse que o universo estaria em expansão e dita 
expansão produzo nuvens de Hidrogênio e Hélio que se dispensaram no espaço e 
que se geravam com a expansão do universo.
Centos de milhões de anos mais tarde do inicio da expansão iniciou a formação das 
estrelas dentro destas nuvens e que logo evolucionaram ate converter se em galáxias.
A primeira geração de estrelas esta formada somente por Hidrogênio e Hélio , para 
este momento o universo não tinha nenhum elemento pesado, que são os formadores 
de planetas do nosso sistema solar.
Eng. Jose Casimiro
As diversas teorias que tratam de explicar o origem do sistema solar sustentam que o 
sistema deriva-se de uma estrela ancestral ou uma nébula solar.
Teoria planetesimal:
Esta teoria e mais aceitada atualmente , que tem os principais testemunhos ou 
mostras os asteroides e as cometas que sustenta o seguinte:
1. Nebulosa inicial: concentração de pó e gás giratório.
2. Colapso gravitatório: Massa central giratório.
3. Formação do Protosol: Colisão das partículas e fusão nuclear .
4. Formação de planetesimais: Agrupação do pó e gás giratório.
5. Formação de protoplanetas: Colisão ,União e criação de planetasimais(pequenos 
corpos rochosos que formaram no inicio do sistema solar).
Origem do sistema solar
Eng. Jose Casimiro
Qualquer teoria que trate de explicar a origem do sistema solar deve considerar o seguinte:
1. O sol contem aproximadamente 99,8% da massa do sistema ,mas somente o 2% do momento 
angular.
2. Os planetas movem-se na mesma direção a volta do sol em orbitas elípticas , e tais orbitas 
encontram-se praticamente no mesmo plano.
3. Os planetas rotam sobre seus próprios eixos na mesma direção de revolução que a volta do sol 
(excetoUrano y Vênus que tem uma rotação retrograda (movimentos que os planetas fazem de 
E a O).Os satélites normalmente rotam na mesma direção.
4. Os planetas mostram um espaçamento regular expressada pela lei de Bode.
5. A maior parte do momento angular do sistema solar encontra se nos planetas.
Eng. Jose Casimiro
Teoria nebular resumo:
Eng. Jose Casimiro
Evolução geoquímica comparativa 
dos planetas.
Eng. Jose Casimiro
Um planeta é um corpo sólido de formato arredondado que gira em torno da estrela maior (no caso 
do planeta Terra, essa estrela é o Sol). 
Para que um corpo celeste seja considerado um planeta, este deve cumprir alguns critérios:
o Estar em órbita ao redor de uma estrela.
o Ter a sua própria gravidade, fator responsável para que tenha uma forma redonda.
o Ter a sua órbita livre, isto é, o caminho que ele faz não pode ser influenciado ou obstruído por 
nenhum outro planeta.
Tendo em conta estas condições , então podemos concluir que a Lua não e um planeta nem o 
Plutão já que a sua órbita é influenciada por Netuno.
Existe dois (2) grupos de Planetas:
 Planetas terrestres ou telúricos: são os corpos celestes de grande densidade e solidez localizados 
no sistema solar interior ,formados principalmente por rochas e metais Exemplos: Terra, Marte e 
Mercúrio.
 Planetas jovianos: Também chamados de gigantes gasosos afastados, são planetas muito 
grandes com a atmosfera composta por gases (como o hidrogênio, o hélio e o metano) e se 
localizam longe de Sol. Exemplos: Júpiter, Saturno e Netuno.
Antes de ver evolução de planetas no sistema solar , recordaremos alguns 
conceitos referentes a planetas.
Eng. Jose Casimiro
 A Terra rapidamente converteu estes gases em vapores de água, metano, amônia, etc que 
constituíram a atmosfera primitiva da Terra.
 Mercúrio, devido a sua pequena massa não conseguiu manter estes vapores em sua 
atmosfera, e resfriou tanto e tão rapidamente que se tornou geologicamente estável.
 Vênus e Marte, assim como a Terra retiveram mais o calor produzido durante suas formações 
e mantêm-se geologicamente ativos.
 Vênus tem uma densa atmosfera, porém constituída por CO2, que provoca elevadas 
temperaturas e baixa umidade em sua superfície.
Os planetas terrestres, e seus satélites, constituem cerca de 0,00006% da massa total do 
sistema solar ou então 0,44% da massa de todos os planetas. 
Dos planetas terrestres a Terra representa 50,3% da massa total, seguido por Vênus 
(40,9%), Marte (5,4%) e Mercúrio (2,8%). 
Os planetas terrestres foram constituídos todos por planetesimais de diferentes 
composições: Metálicos e Silicáticos, todos eles passaram por processos de fusão 
que os levaram a serem estratificados. 
Eng. Jose Casimiro
Planetas:
Eng. Jose Casimiro
Estrutura interna dos planetas Terrestres e Jovianos
Eng. Jose Casimiro
Os meteoritos: Classificação
Meteoros: são pequenos asteroides que se chocam com a Terra, e ao penetrar na atmosfera 
geram calor por atrito deixando um rastro brilhante facilmente visível a olho nu.
Meteoritos: são meteoros que atravessam a atmosfera sem serem totalmente vaporizados. 
Os meteoritos são classificados em 3 grandes grupos: 
 Pétreos ou Aerólitos: até 10% Fe-Ni – são subdivididos em acondritos (somente silicatos) e 
condritos (10% Fe-Ni). 
 Ferro Pétreos ou Siderólitos: Constituídos de 50% de silicatos e Fe-Ni.
 Metálicos: Sideritos: 98% de Fe-Ni.
Eng. Jose Casimiro
Sideritos:
• Compostos por liga Fe-Ni distribuídas como kamacita (6% Ni) e taenita (30-35% Ni). 
• Contém como acessórios a cohenita (Fe3C) e a Troilita (FeS) 
• Apresentam estruturas de resfriamento lento (separação do Fe e Ni). Correspondem 
à 6% dos meteritos que caem na superfície terrestre.
Aerólitos:
São semelhantes às rochas terrestres textural e mineralogicamente: olivina, orto-clinopiroxênios e 
plagioclásio. São divididos em dois grupos: 
Condritos: caracterizados pela presença de côndrulos – pequenas esferas de 1 mm constituídas por 
olivina e/ou piroxênio, revelando fusão parcial da fase silicática. A composição mineralógica geral 
destes meteoritos é: 40% olivina, 30% piroxênio, 10% de plagioclásio, 10% Fe-Ni e 6% troilita (FeS). 
Representam 84% das quedas. 
Acondritos: não possuem côndrulos , são de granulação mais grosseira. São semelhantes às rochas 
ígneas terrestres, apontando sua formação a partir da cristalização de um fundido silicático. 
Representam apenas 8% das quedas.
Eng. Jose Casimiro
“
”
Evolução geoquímica e 
diferenciação da terra. 
Distribuição dos elementos na crosta; Classificação geoquímica do elementos segundo Goldschmidt, 
sua relação com a classificação periódica;
A composição química do manto e a crosta terrestre, distribuição dos elementos maiores, menores. 
Eng. Jose Casimiro
CAP. II
Distribuição dos elementos na crosta.
Os elementos químicos que estão globalmente presentes no interior terrestre são os mesmos que 
constituem os minerais mais comuns.
Existem atualmente cerca de 116 elementos químicos, incluindo 6 gases nobres e 28 elementos 
que não são encontrados naturalmente (ou que não tem isótopos estáveis).
Mas, os minerais mais comuns da Terra são compostos por volta de 15 elementos químicos.
Eng. Jose Casimiro
Eng. Jose Casimiro
Eng. Jose Casimiro
Analisando o gráfico passado chega-se a seguinte conclusão que:
A abundancia do oxigênio e silício juntos representam quase 75% da proporção de elementos 
químicos presentes na crosta terrestre.
A crosta terrestre é formada principalmente por rochas. A quantidade de sílica presente nestas 
rochas é muito grande. 
Se observarmos a composição química da sílica (SiO2) notamos que ela é composta de um átomo de 
silício e dois átomos de oxigênio.
Observando a Figura percebemos que a quantidade de oxigênio é quase o dobro da de silício. 
Os elementos que seguem, em ordem decrescente, alumínio, ferro, cálcio, sódio, magnésio e 
potássio.
Distribuição dos elementos químicos 
na Crosta
Dos 88 elementos existentes naturalmente, apenas 8 compõem aproximadamente 99% em 
peso da crosta terrestre, sendo o oxigênio o mais abundante.
Assim, a crosta da Terra consiste quase inteiramente em compostos de oxigênio que são 
principalmente silicatos, carbonatos, óxidos, hidróxidos, fosfatos e sulfatos.
A tabela seguinte mostra a abundância de elementos em 
Eng. Jose Casimiro
Nome do elemento Símbolo Abundancia ()
Oxigênio O 46,71 
Silício Si 27,96 
Alumínio Al 8,07 
Ferro Fe 5,05 
Cálcio Ca 3,65 
Sódio Na 2,75 
Potássio K 2,58 
Magnésio Mg 2,08 
Titânio Ti 0,62 
Hidrogênio H 0,14 
Fosforo P 0,13 
Carbono C 0,094 
Manganésio Mn 0,09 
Enxofre S 0,052 
Bário Ba 0,05 
Cloro Cl 0,045
Nome do elemento Símbolo Abundancia ()
Cromo Cr 0,035 
Flúor F 0,029 
Zircônio Zr 0,025 
Níquel Ni 0,019 
Eng. Jose Casimiro
Outros elementos ocorrem em quantidades muito pequenas e são chamados de ELEMENTOS 
TRAÇO. Eles são medidos em partes por milhão (ppm) ou partes por bilhão (ppb). Apesar de sua 
pouca abundância, eles podem fornecer informações sobre processos geológicos.
Muitos elementos importantes para a economia tem abundância média muito baixa da crosta. 
Por exemplo, em uma típica rocha, o Cu tem abundância de 55ppm, o Pb de 13ppm e o Hg de 
0,08ppm.
Os elementos traço podem ocorrer: 
 Como elementos que formam seus próprios minerais. 
• Como elementos que estão apenas dispersos em outros minerais
Eng. Jose Casimiro
Classificação Geoquímica dos Elementos 
segundo Goldschmidt
Mediante o estudo da distribuição dos elementos nas três (3) faces (Metálica ,sulfurada e 
silicatada)que constituem a maioria dos meteoritos Goldschmidt(1923) propôs a primeira 
diferenciação geoquímica dos elementos:
Siderófilos: Aqueles elementos que mostram afinidade com a face metálica (núcleo).
Calcófilos: Aqueles elementos que apresentam afinidade com a face sulfurada (núcleo).
Litófilos: Aqueles elementos que apresentam afinidadecom a face silicatada (manto, crosta).
Atmófilos: Aqueles elementos que apresentam afinidade com a fases gasosas. (atmosfera, 
hidrosfera)
Eng. Jose Casimiro
O carácter geoquímico dos elementos encontra se fundamentalmente controlados pela sua 
configuração electrónica.
Alguns elementos podem mostrar afinidade por mais de uma fase , devido a que esta distribuição 
encontra se fortemente influenciada pela temperatura, a pressão e o ambiente geoquímico do 
sistema como tudo.
O Cr por exemplo é um elemento que tem um caráter fortemente litófilo na crosta terrestre , mas 
quando a fuga de oxigênio reduze drasticamente , e adota um caráter fortemente cacófilo
O carácter siderófilo do Cu, Ni e Zn reduze quando aumenta a temperatura,
enquanto que aumenta para Mn, Cr, Si, Ta, Nb, Ga e Ti.
Eng. Jose Casimiro
Eng. Jose Casimiro
Classificação Geoquímica dos Elementos de Goldschmidt
Classificação Geoquímica dos Elementos de Goldschmidt
Eng. Jose Casimiro
Composição química da crosta 
terrestre ,manto e o núcleo.
A crosta terrestre tem espessura média de 36 km nos continentes, mas varia ~ 10 km sob os oceanos a 
~ 100 km sob as montanhas.
► Composição da crosta: 
A parte superior da crosta, consiste nos materiais mais próximos da superfície da Terra, composta por 
uma grande porcentagem de rochas sedimentares e de material inconsolidado.
No entanto, esta cobertura forma apenas uma fina camada sobre o embasamento de rochas ígneas 
e metamórficas que estão nos cinturões de montanhas e nos fundos oceânicos.
Clarke e Washington (1924) estimaram que os 16 km superiores da crosta consistem em 95% de rochas 
ígneas(ou seus equivalentes metamórficos), 4% de folhelhos, 0,75% de arenitos e 0,25% de calcários.
Também estudaram a composição média das rochas ígneas e concluíram que a composição média 
esta entre o granito e o basalto, que são os dois tipos de rocha ígnea mais comuns. Contudo, estes 
dados não incluem muitas rochas do fundo os oceanos, o que poderia alterar estes resultados.
Eng. Jose Casimiro
► Composição do manto:
A separação entre a crosta e o manto superior é associada com uma grande mudança 
química de composição crustal rica em silício e alumínio para uma composição mais 
pobre em sílica e mais rica em magnésio e ferro do manto.
O manto superior é dominado pelo mineral olivina, seguida pelo piroxênio.
(Mg,Fe)2SiO4 - Olivino
É possível analisar a composição do manto pelo exame de amostras 
trazidas até a superfície por erupções vulcânicas e em falhas 
geológicas.
Podem ocorrer em basaltos ou em chaminés de kimberlitos. 
Kimberlitos são produtos de antigas e violentas erupções vulcânicas que 
ascendem na superfície em velocidades supersônicas, preservando 
minerais como o diamante.
O manto inferior é constituído pelo mineral Perovskita (óxido de cálcio e titânio, CaTiO3). Estima-se que 
80% a 100% do volume desta região seja formada por minerais com estrutura semelhante a ele, 
tornando-o um dos minerais mais abundantes do planeta, embora seja pouco encontrado na 
superfície.
Eng. Jose Casimiro
► Composição do núcleo:
A transição do manto inferior para o núcleo é uma descontinuidade química definida.
O núcleo é extremamente denso e representa 30% da massa da Terra, mas somente 1/6 
(17% do seu volume); Este volume é maior do que todo o planeta Marte.
O núcleo externo líquido, de 2.900 –5.100 km, consiste fundamentalmente de ferro, além 
de aproximadamente 2% de níquel.
Seu peso específico é de 9,9 g/cm3.
O núcleo interno sólido, de 5.100 km a 6.371 km, também consiste em uma liga de ferro-níquel, contendo 
aproximadamente 20% de níquel.
O núcleo possui pressões que correspondem a 3 milhões de vezes a pressão atmosférica e temperaturas 
que atingem 7.600°C.
Eng. Jose Casimiro
Distribuição dos elementos maiores menores.
Elementos maiores: 
Representam uma concentração maior de 1 em peso.
Chama se elementos maiores porque estão presentes em altas concentrações e controlam em 
grande parte a cristalização dos minerais patogênicas nas rochas partir de fusões .
Eles também controlam propriedades como a viscosidade, a densidade etc. em magmas e 
rochas. 
Observando a seguinte tabela da abundancia de estes elementos demos conta que os 8 
elementos na crosta continental constituem o 99% do total da crosta, e também são os 
elementos maiores que formam a maior parte das rochas e minerais.
Eng. Jose Casimiro
Eng. Jose Casimiro
Elementos menores:
São aqueles elementos que representam uma concentração entre 1% e 0,1 em peso.
Elementos Traço: 
O termo elemento-traço tem sido usado para definir metais catiônicos e oxiânions presentes em 
baixas concentrações (usualmente < 0,1 dg(degramo) kg-1)
Elementos dispersos: São elementos que mesmos que apresentem em quantidades 
consideráveis na crosta ,nunca formam fazes minerais próprias , se não que encontram- se 
dispersos em minerais comuns.
Clarke: término que se refere al porcentagem médio do elemento na
crosta. Exemplo: um clarke de oxigeno e 47; um clarke de Ni es 0,075
Clarke de concentração: Fator que mostra a concentração de um elemento dentro de um 
depósito ou mineral particular. Calcula- se por Xmuestra/Xclarke
Eng. Jose Casimiro
“
”
Geoquímica dos processos 
endógenos: elementos maiores, 
Traços e terras raras
Magmas, sua origem; Diferenciação magmática, processos de diferenciação; os elementos maiores na 
diferenciação magmática; Elementos traços na evolução magmática; As Terras Raras, sua aplicação 
em determinar a rocha. 
Eng. Jose Casimiro
CAP. III
Magmas, origem e processos de 
diferenciação. 
O magma e um material de origem da rochas Ígneas que se pode definir como uma mistura de 
material rochoso fundido , cristais e gases , com amplio rango de composição química 
predominantemente Silicatada o qual presenta uma alta temperatura entre 500 e 1200 ̊C e 
característica físicas de mobilidade de líquidos viscosos. 
TIPOS DE MAGMAS:
Existe3 tipos de magmas fundamentais 
 Magma basáltico
 Magma andesítico
 Magma riolítico
Eng. Jose Casimiro
Eng. Jose Casimiro
Eng. Jose Casimiro
Eng. Jose Casimiro
Magma: Origem
Enquanto que o Mante terrestre e fundamentalmente solido , o magma origina- se principalmente 
pela fusão parcial do material proveniente do manto superior.
De igual maneira mesmo insignificantemente, também pode-se gerar o magma a partir da fusão 
do material da crosta terrestre inferior.
Sítios tectonicamente
onde pode se gerar o magma:
Eng. Jose Casimiro
Diferenciação magmática, Processos
A diferenciação magmática é o conjunto de processos mediante os quais um magma original 
primário , homogêneo que separa-se em frações e que chegam a formar rochas de 
composições diferentes mas relacionados. 
Eng. Jose Casimiro
Distingue-se dois tipos de diferenciação:
DIFERENCIAÇAO
MAGMATICA
Diferenciação 
magmática 
senso estrito
Cristalização 
fraccionada
Separação de 
fases liquidas
• Por miscibilidade
• Por gravidade
• Por difusão e convecção
• Por transferências gasosa
• Por transferência aquosa
Etapas de 
consolidação 
magmática
Pressão filtrante
Ortomagmatica
Pegmatíticas
Sulfatarica
Hidrotermal
neumatolítica
Eng. Jose Casimiro
 A DIFERENCIAÇÃO MAGMÁTICA SENSU STRICTO que e a separação de uma ou varias Fases liquidas 
partir do magma mãe , antes da cristalização.
As soluções podem separar-se de acordo com vários processos , que estes são os seguintes : 
Diferenciação magmática .separação de fases liquidas:
☻ Por miscibilidade limitada
☻ Por Gravidade
☻ Por difusão e convecção
☻ Por transferência gasosa
☻ Por transferência aquosa
Por Miscibilidade limitada. Vogt (1921) deduziu que ao baixar a temperatura , uma mistura homogénea 
de sulfúreos líquidos separa-se da fracção silicatada em forma de gotas imiscível que se deposita como 
fracção fundida.
Por Gravidade. Num magma completamente liquido pode se produzir o desabamento dos íons e 
moléculas liquidasde maior peso, pela ação da gravidade.
Eng. Jose Casimiro
Por Difusão y convecção. Numa solução em que cuja as partes encontram se na 
mesma temperatura ,os elemento dissolvidos estão em equilíbrio com os outros ,. Se este 
equilíbrio quebra , então ditos elementos movem se até as partes mais frias , em 
quantidade proporcionais a diferencia da temperatura.
Por Transferência de voláteis. (Gasosa o aquosa). Ao comprovar se que o vapor de agua é capaz de 
dissolver a sílice e as sais alcalinas.
De esta maneira analógica , uma corrente gasosa ou aquosa que atravessa a câmara magmática 
poderia atuar como colector e veiculo de transporte dos constituintes mais voláteis do magma. 
 CRISTALIZACIÓN FRACCIONADA são as separações consecutivas de uma ou varias fases solidas a 
partir dum magma inicial .
Certos minerais das rochas ígneas encontram-se associados , devido que cristalizam na mesma 
temperatura, enquanto que outros raras vezes aparecem juntos. 
Exemplos: olivino e labradorita, no primeiro caso e quartzo e anortita, no segundo.
Etapas de consolidação magmática
São etapas sucessivas na consolidação dos magmas. Paul Niggli (1938) considera a Litosfera como um 
complexo polifacéutico ao qual é possível aplicar-lhe a regra das fases. Para isso construo vários 
diagramas que tratam de explicar as cinco etapas sucessivas da consolidação dos magmas nas rochas 
ígneas que as quais as classificou de maneira seguinte: ortomagmática, pegmatítica, neumatolítica, 
hidrotermal e solfatárica. 
Eng. Jose Casimiro
Diagrama de HIGGLI
V= Volátil
R = Refratário
Eng. Jose Casimiro
Etapa ortomagmática. Durante esta etapa cristalizam os silicatos que vão formar a rocha 
principal do maciço plutónico, desde o olivino ate o quartzo, e minerais de importância 
económica, como a pentlandita, nicolita, cromita, ilmenita, magnetita e diamante, 
assim como os metais nativos do grupo do platino.
Etapa pegmatítica. Durante esta etapa o líquido residual se infiltra nas fraturas da rocha ígnea e das 
rochas encaixantes. 
Os voláteis que levam refratários dão lugar a formação de grandes cristais (maiores de 32mm) que 
constituem as rochas, que geralmente filonianas, que se denominam “pegmatitos”.
Etapa neumatolítica. Na etapa neumatolítica o material intersticial é gasoso e ao circular a través dos 
poros das rochas se comportará sobre todo como agente destrutor.
Etapa hidrotermal. Na etapa hidrotermal o vapor de agua se condensa, dando lugar a líquidos que 
podem conter diversos minerais solúveis. O enfreamento das soluções produzem a precipitação de ditos 
minerais, dando origem a jazigos de: 
Cobre, Ouro, Chumbo, Zinco, Prata, Antimônio, etc.
Etapa solfatárica. Finalmente, na etapa solfatárica liberam se gases como o SO3, CO2 y H2BO3. Em 
alguns lugares chegam se a explorar o bórax e o enxofre nativo, gerados nesta etapa. 
Eng. Jose Casimiro
Cristalização fraccionada por Pressão Filtrante. 
Uma variante da cristalização fraccionada tem lugar quando um magma que já 
cristalizou somente parcialmente vê-se sujeito a pressão por defeito de certos processos 
tectónicos. 
O líquido residual é expulsado e injetado na porção cristalizada do mesmo magma ou 
nas rochas encaixantes, em onde gerara rochas muito diferentes das que resultariam da 
consolidação do magma inicial. 
Eng. Jose Casimiro
Elementos traços na evolução 
magmática
 Como a sua definição Elemento-traço termo usado para definir metais catiônicos e
oxiânions presentes em baixas concentrações (usualmente < 0,1%.)
Todo elemento presente em uma rocha com concentração menor que 1000 partes por
milhão ou 0,1% (porcentagem peso) é denominado elemento-traço.
Estudos com elementos-traço são de fundamental importância no estudo da gênese dos 
magmas, pois eles têm capacidade de discriminar os processos petrogenéticos com maior 
precisão que os elementos maiores e menores. 
Dessa forma, o comportamento dos elementos-traço é utilizado para confirmação das
evoluções indicadas pelo balanço de massa dos óxidos.
Eng. Jose Casimiro
As Terras Raras, sua aplicação em 
determinar a rocha
Como a sua definição: Os elementos Terras raras são elementos escassos na crosta terrestre que 
resultam difíceis de encontrar, pois eles são os mais úteis de todos elementos traços e seus estudos
têm importantes aplicações na petrologia ígnea, sedimentar e metamórfica.
► A determinação da concentração relativa de ETRs e usada parar determinar a fonte dos 
magmas que constituem a rochas ígneas e para a datação dos minerais.
Exemplos:
 Espinélio: incorpora ETRs leves, com empobrecimento deste elementos no líquido residual. 
 Augita: incorpora preferencialmente ETRs pesadas, com enriquecimento por vezes acentuado de 
ETRs leves. Anomalias positivas de Eu são detectadas. 
 Anfibólio (hornblenda): incorpora preferencialmente os ETRs intermediários, provocando 
enriquecimento maior nos leves e menos acentuado nos pesados 
Eng. Jose Casimiro
 Micas: Incorporam todos os ETRs de uma mesma forma e sua presença afeta muito pouco o padrão 
destes elementos. 
 Feldspato Potássico: incorpora ETRs de forma semelhante aos plagioclásios, porém de forma menos 
acentuada, com exceção do Eu, que produz uma anomalia muito mais fortemente negativa no 
líquido residual. 
Os elementos terras raras (ETRs) ou lantanídeos compreendem uma família de 15 elementos: 
Usualmente os ETRs são divididos em três grandes grupos: 
ETRs Leves: Z mais baixos entre 57 e 60- La, Ce, Pr, Nd. 
ETRs Médias: Z intermediários entre 62 e 65- Sm, Eu, Gd, Tb 
ETRs Pesadas: Z mais elevados entre 66 e 71- Dy, Ho, Er, Tm, Yb e Lu 
Nota: ver a tabela a seguir
Eng. Jose Casimiro
Eng. Jose Casimiro
“
”
Cap.IV
Geoquímica do intemperismo e 
solos. Processos de 
sedimentação
Geoquímica do intemperismo e solos; geoquímica da sedimentação e da diagênese. 
Eng. Jose Casimiro
Geoquímica do intemperismo e solos
Antes de avançar recordamos a definição de
Intemperismo: como Processos físicos, químicos e biológicos que provocam a transformação das 
rochas na superfície da Terra, sob ação de agentes atmosféricos, hidrosféricos e biosféricos.
Tipos de intemperismo:
Físico: Que consiste na desagregação das rochas, com separação dos grãos minerais, antes 
coesos. Não ocorrem modificações químicas e mineralógicas.
Químico: Que é o processo dominante na alteração das rochas. Age por meio de reações entre a 
água (chuva) e os minerais ocorrem modificações nas composições químicas e mineralógicas
Eng. Jose Casimiro
REAÇÕES ENVOLVIDAS NO INTEMPERISMO QUÍMICO
Eng. Jose Casimiro
Eng. Jose Casimiro
Eng. Jose Casimiro
Eng. Jose Casimiro
FATORES QUE CONTROLAM O INTEMPERISMO
Rocha: Fator passivo, reage à ação dos outros agentes em função de sua composição química e 
mineralógica, textura e estrutura.
Clima: Fator ativo mais importante, fundamental na formação do saprolito.Condiciona sua distribuição 
no globo. Age por meio da quantidade qualidade das água (temperatura). Definem o tipo da hidrólise
Relevo: Atua sobre as condições hidrodinâmicas do meio (velocidade de fluxo), sobre as condições de 
transporte (erosão) e sobre as condições climáticas.
Organismos: Influenciam a qualidade da água de alteração, seu pH; rochas colonizadas por liquens e 
algas são mais facilmente alteradas.
Tempo: Fator importante para o desenvolvimento do manto de alteração. Sua influência varia de 
acordo com o tipo de rocha e de clima.
Eng. Jose Casimiro
• A matéria orgânica colore o solo em tons escuros de cinza, marrom e preto.
• O carbonato de cálcio e outros sais solúveis (existentes apenas em condições particulares em que 
os íons componentes destes minerais não são lixiviados pelas águas de infiltração) colorem os solos 
de branco.
• Os produtos ferruginosos (minerais de ferro livre, ou seja, oxi-hidróxidos de ferro, que somente 
ocorrem onde os íons deste elemento não participam dos argilominerais 2:1) colorem os solos emvárias cores e tonalidades, dependendo de seu estado, da estrutura formada e da hidratação do 
meio, principalmente: os compostos de ferro ferroso colorem os solos em cinza e cinza azulado; a 
goethita colore em amarelo, laranja e marrom; a hematita colore em vermelho, 
• Os produtos de manganês, elemento que pode substituir pequena parte do ferro em minerais 
primários e que, tendo comportamento geoquímico próximo ao do ferro, também fica liberado nos 
solos, formam compostos oxidados com cor preta. 
Eng. Jose Casimiro
Classificação de solos quanto a origem 
Quanto à sua formação, podemos classificar os solos em três grupos principais:
solos residuais, solos sedimentares e solos orgânicos.
Solos residuais.
São os que permanecem no local da rocha de origem (rocha mãe),
observando-se uma gradual transição da superfície até a rocha. Para que ocorram
os solos residuais, é necessário que a velocidade de decomposição de rocha seja maior
que a velocidade de remoção pelos agentes externos.
 Solos sedimentares ou transportados.
são os que sofrem a ação de agentes transportadores, podendo ser aluvionares (quando 
transportados pela água), eólicos (vento), coluvionares (gravidade) e glaciares (geleiras).
 Solos orgânicos
Originados da decomposição e posterior apodrecimento de matérias orgânicas, sejam estas de 
natureza vegetal (plantas, raízes) ou animal.
Eng. Jose Casimiro
Processos de sedimentação
Os processos de sedimentação são fenômenos ocorrem na superfície terrestre e agua que dão 
lugar a formação de rochas. Estes processos começam com a destruição das rochas solidas 
pela meteorizaçao, a erosão e o transporte já seja através do de agua ,gelo ou vento , e 
posteriormente a deposição ou precipitação dos sedimentos e por ultimo processo da 
diagêneses ou formação das rochas solidas.
A continuação resumimos cada um de estes processos:
Processo da meteorizaçao:
A meteorizaçao produze se através de um processo estático pela qual a rocha se desfaz em 
pequenos fragmentos e se dissolve , se descompõe , formam se novos minerais obtendo se 
assim a remoção e o transporte de detritos na etapa que viria a erosão. 
Processo da erosão:
A erosão produze se quando a agua , o gelo ou o vento arrastam a terra ou a rocha 
meteorizada, a rocha mole esta mais submetida a fragmentação e arrastada que a rocha dura.
Eng. Jose Casimiro
Processo de litificação (diagênese):
É último processo que ocorre na formação das rochas sedimentares. Fenômeno que 
compreende as modificações sofridas pelos sedimentos até a formação da rocha 
definitiva. 
Este processo esta dividido em 3 etapas:
Cimentação: cristalização de material carreado pela água que percola pelos vazios do sedimento 
(espaço de vazios deixados pelas partículas sólidas), preenchendo-os e dando coesão ao material.
Compactação: compressão dos sedimentos devido ao peso daqueles sobrepostos, havendo gradual 
diminuição da porosidade (redução de vazios).
Autigênese: formação de novos minerais in situ.
Eng. Jose Casimiro
“
”
Cap.V
Geoquímica isotópica
Os Isótopos na Geologia, isótopos estáveis e instáveis, Método para o calculo das idades e 
proveniência. 
Eng. Jose Casimiro
Introdução aos Isótopos
Recordando o conceito de isótopos:
Denomina se isótopos , os átomos de um mesmo elemento cujo núcleos tem uma quantidade 
diferente de nêutrons , e portanto diferente em numero mássico.
Ou seja com igual numero atômico (numero de prótons no núcleo), mas diferente numero 
mássico(soma de numero de prótons e o de neutros)
A maior parte dos elementos químicos tem mais de um isótopo, somente 8 elementos exemplo berílio 
ou sódio posem um só isótopo natural.
outros elementos tem isótopos naturais mais instáveis , no caso de Uranio , cujo os isótopos podem 
transformar-se ou decair em outros isótopos mais estáveis.
Todos os isótopos tem o mesmo numero de atômico mais diferente números mássicos.
Por exemplo na natureza o carbono apresenta se com uma mistura de três (3) isótopos comk
números mássicos 2,13 e14:12C,13C e14C.
Eng. Jose Casimiro
Existem os Isótopos naturais: que são aqueles que se encontram na natureza de forma natural 
exemplo o hidrogênio (H) que tem três isótopos naturais .
Outro elemento e o carbono que esta formado por isótopos por carbono-12 que e a base 
referencial do peso atômico de qualquer elemento o carbono-13 que e o único carbono com 
propriedade magnéticas e o carbono-14 radiativo este muito importante já que usa se na 
arqueologia para determinar a idade dos fosseis orgânico. 
Isótopos artificiais: Estes tipos de isótopos produzem se nos laboratórios nucleares por 
bombardeamento de partículas sub atômicas ou nas centrais nucleares para a geração de 
corrente elétrica no caso do isótopos de urânio (U-233).
Os isótopos se subdividem em isótopos estáveis e Instáveis que mais em frente desenvolveremos.
Eng. Jose Casimiro
Os Isótopos na Geologia
Na geologia os isótopos são muito importantes , já que usa se amplamente isótopos radioisótopos
ou instáveis e estáveis para determinar as idades das rochas , meteoritos e objetos arqueológicos 
também como vectores para conhecer os processos geológicos e ambientais .
Os radioisótopos permitem calcular a antiguidade dos fosseis , minerais etc.
Ex. O carbono-14 determina uma antiguidade de 5000 anos 
Eng. Jose Casimiro
Isótopos estáveis e instáveis
Os isótopos podem ser estáveis ou instáveis ou radioisótopos.
Os isótopos instáveis ou radioisótopos os seu núcleos são instáveis e tem a propriedade de emitir 
energia e partículas em forma de radiação ionizante quando mudam de forma a uma mais 
estável, este processo também é chamado decaimento radiativo.
O físico Neozelandês ,Ernest Rutherfor Sufgerio a possibilidade de datar minerais mediante a 
radiatividade, calculando a porção entre a quantidade de elementos radiativos (chamados
elementos Pai ou primários) e as substancias derivadas ( Chamados elementos filhos ou 
radiogenicos)
A energia libertada quando mudam de forma pode ser detectada através de um contador 
Geiger ou através de um filme fotográfico.
Cada radioisótopo tem um período de desintegração ou semivida característica. A energia pode 
ser libertada, principalmente em forme de raios alfa(núcleo de hélio), beta(elétrons ou pósitrons 
)ou gama(energia eletromagnética)
Eng. Jose Casimiro
Exemplo de radioisótopos: 
Eng. Jose Casimiro
Isótopos estáveis: 
Estes isótopos são nucleotídeo que não e radioativo , que não experimenta de forma espontânea 
decaimento radioativo.
Entre os isótopos estáveis mais estudados nas geociências estão os H, C, N, O, y S, pela sua grande 
abundância na atmosfera ,agua e minerais formadores de rochas e na sua participação em processos 
geológicos no interior e na superfície terrestre.
As suas principais aplicações encontram se na caracterização isotópica de agua de chuva , oceânica 
,magmática , glaciares, jazigos minerais assim como na avaliação de mudanças climáticas 
,intemperismo, diagêneses etc.
Eng. Jose Casimiro
Isótopos estáveis e a sua abundancia 
Eng. Jose Casimiro
Método para o calculo das idades e 
proveniência. 
Os estudos de geoquímica isotópica tem como finalidade determinar idades e estudar a
evolução de rochas da crosta terrestre utilizando razões isotópicas de elementos.
Para que um Radioisótopo seja utilizado na datação é preciso 3 condições:
 Que a sua vida media não seja demasiado largo nem demasiado curto em relação a o 
que queremos medir.
 Que o elemento filho se poda distinguir nas eventuais quantidades do mesmo isótopo já 
que é presente no mineral desde a sua formação.
 A idade da rocha é quase sempre a medida de varias determinações em mineral e na 
tocha total. 
Neste curso veremos alguns métodos para o calculo das idades de rochas ou proveniência 
das mesmas.
Eng. Jose Casimiro
O método Sm-Nd (Samário - Neodímio):
Samário e neodímio são elementos terras raras leves, suas concentraçõesem rocha ígneas
crescem com o aumento do grau de diferenciação.
No entanto a razão Sm/Nd decresce, já que o Nd vai sendo mais concentrado no
líquido em relação ao Sm durante o processo da cristalização fracionada.
Sm e Nd são ligados em uma relação pai e filho pelo decaimento alfa do 147Sm para ¹ ³Nd estável 
com uma meia vida de 1,06 x 10¹¹ anos. O decaimento do 147Sm é descrito pela equação:
(¹ ³Nd/¹ Nd)m = (¹ ³Nd/¹ Nd)i + (¹ 7Sm/¹ Nd)m (eλt- 1)
Onde o 144Nd é usado como isótopo de referência, “t” é o tempo decorrido, “λ”, é a constante de 
decaimento (6,54 x 10-12 a-1), e “m” e “i” designam, respectivamente, a razão isotópica atual da 
amostra e a razão inicial.
O método Potássio - Argônio): 
Este método é o mais comum dos métodos já que tem ao seu favor a universalidade do potássio, 
mesmo que a sua inconveniência é o caráter gasoso do argônio que a tendência é de escape em 
certas condições o que pode dar idades menores do que as reais.
O normal é usar este método em combinação com o método Rubídio – Estrôncio.
O rendimento de estes métodos se obtém em rochas vulcânicas mesozoicas e Cenozoicas. 
Eng. Jose Casimiro
“
”
Cap.VI
Prospecção geoquímica
Princípios básicos para a prospecção geoquímica; Anomalias significativas e não significativas; 
Dispersão primaria, Dispersão secundaria; Conceitos relacionados com a amostragem e os 
procedimentos analíticos; investigação de solos; Investigação de drenagens; Investigação da 
vegetação e agua.
. 
Eng. Jose Casimiro
Princípios básicos para a prospecção 
geoquímica.
Eng. Jose Casimiro
A prospecção geoquímica pode ser definida como qualquer método sistemático usado para
Medir as propriedades químicas de um, ou mais materiais de origem natural. Como por
exemplo, a composição de rochas e solos.
Através da geoquímica de exploração ou prospecção possível determinar a localização de 
depósitos minerais de alto valor financeiro.
Para isso podemos mencionar alguns princípios básicos da prospecção geoquímica:
 Associação de elementos com corpos mineralizados.
 Dispersão dos elementos no ambiente secundário.
 Contraste geoquímico entre terrenos mineralizados e não
mineralizados.
Eng. Jose Casimiro
Como funciona a exploração geoquímica?
A seguir vamos explicar os passos necessários para levar a cabo uma exploração 
geoquímica:
1. Em primeiro lugar realiza-se a seleção de métodos , elementos , sensibilidade e pressão da 
amostras.
2. No segundo passo entra em cena a amostragem inicial ou preliminar . Período em que se
Realiza a amostragem em superfície, ou em profundidade do subsolo, para definir o nível de
Confiabilidade de e avaliar os fatores proeminentes para identificação de um depósito mineral.
3. Na terceira fase faz-se a analise das amostras no laboratório através de vários métodos de analises.
4. Na quarta fase já e possível coletar mesurar as estatísticas e os resultados da avaliação, usando os 
dados geológicos e geofísicos coletados ate agora.
5. E por ultimo na sequencia , ocorre a confirmação de anomalias e devem ser realizados algumas 
amostras em áreas menores , também chamado amalha de amostragem com curto 
espaçamento. E novamente realiza-se a analise destas amostras e a avaliação dos resultados 
obtidos.
Anomalias significativas e não 
significativas
Eng. Jose Casimiro
Uma anomalia geoquímica é uma desviação ou teores anormalmente altos ou baixos de um 
elemento com respeito ao normal ou seja uma distribuição espacial anormal de um elemento ou 
combinação de elementos (em um tipo de amostra particular, em um ambiente específico, 
determinado por uma técnica analítica específica) .
Esta anomalia expressa-se através de números ou dados que podem separar de um grupo mais 
amplio de números formando um fundo geoquímico. 
Para que uma anomalia seja detectada tem que desviar claramente este fundo.
O termino fundo refere-se a abundancia ou teor normal de um elemento nos materiais terrestres não 
mineralizados. 
Por exemplo: O conteúdo médio em K2O de granitos es 5,46 % em peso, de basaltos é 0,82%
em peso (segundo NOCKOLDS, 1954).
Eng. Jose Casimiro
Tabela de abundancia normal dos elementos químicos na crosta 
terrestre.
Eng. Jose Casimiro
Tipos de anomalias
•Litogeoquímicas -rocha
•Pedogeoquímicas –solos
•Hidrogeoquímicas –superficiais e subterrâneas
•Biogeoquímicas –seres vivos
•Atmogeoquímicas -gases
•Relativas aos sedimentos de drenagem
Anomalias geoquímicas Relacionadas a mineralização
•Depósito mineral é um fenômeno anormal da natureza, sendo considerado uma anomalia 
geoquímica.
Eng. Jose Casimiro
Anomalias significativas e não significativas.
Anomalia significativa ou positivas:
São as anomalias relacionadas com mineralizações e com teores maiores que os teores de fundo.
Anomalias não-significativas:
São aquelas anomalias não relacionadas com a mineralização.