Fala da Terra

RECURSOS

  
Neste segmento descrevem-se os recursos minerais e energéticos.

(a)                                              (b)                                                   (c)

Figura 1: (a) Pirita (sulfeto de ferro); b) Cristal de galena (sulfeto de chumbo); c) cobre nativo


Recursos Minerais 

Comecemos este tópico com a definição do elemento básico que compõe as rochas, o mineral.
“Mineral é qualquer substância sólida, formada por processos naturais que possui composição química definida e estrutura cristalina característica.”

Os minerais ou combinação de minerais que despertam interesse econômico chamam-se minérios. Olhando a sua volta, você notará que todos os materiais inorgânicos do comércio ou são minerais ou substâncias derivadas deles. Os usos dos minerais agrupam-se sob os seguintes títulos:
- minerais de interesse gemológico
- minerais ornamentais
- abrasivos
- fluxos
- refratários
- cerâmica, vidro, esmalte
- fertilizantes
- aparelhos óticos e científicos
- minérios dos metais

 O aproveitamento econômico depende da relação entre custos e receitas. Qual o custo de extração, beneficiamento, transporte e impostos - custos de produção - e quanto se obtém de receita com a comercialização. Se a receita se sustentar mais alta que os custos por longos períodos, o negócio vale a pena. Uma série de outras variáveis devem entrar na escolha de um negócio mineiro, mas não iremos abordá-las agora.

Os minérios se destacam por possuírem em sua composição, uma concentração anomalamente alta de algum mineral ou elemento de interesse econômico. Define-se concentração de um mineral ou elemento pela razão entre sua massa e a massa total do minério. Em função de cada commodity a concentração pode ser expressa em percentagem, g/t etc.

Existe diversos processos de formaçao de jazidas minerais. Basicamente, todos eles se caracterizaram pelo aumento da concentração dos compostos químicos que constituem o minério. Há somente duas formas para aumento da concentração de uma substância, seja A, em uma mistura: ou pelo aumento da massa desta substância A; ou pela redução da massa dos demais componentes.

Os principais processos de formação de depósitos minerais são:
- magmáticos – associados à intrusão de corpos ígneos.
- hidrotermais – associados a mobilização de fluidos de origem ígnea e/ou meteórica nos interstícios de rochas e sedimentos
- metamórficos – associados a metamorfismo, sobretudo o de contato.
- de superfície – associados a processos superficiais (exógenos).

A composição média da crosta terrestre é conhecida (Tabela 1). No entanto, a distribuição das jazidas minerais não é homogênea no planeta. Cada região tem uma vocação mineral que deve ser entendida para ser passível de exploração racional. Veja o caso do ouro, por exemplo, exibido na Figura 2. Observa-se a distribuição não uniforme das minas ao redor do mundo.

 Elemento Peso (%)
Oxigênio 45.20
Silício 27.20
Alumínio 8.00
Ferro 5.80
Cálcio 5.06
Magnésio  2.77
Sódio 2.32
Potássio 1.68
Titânio 0.86
Hidrogênio 0.14
Manganês 0.10
Fósforo  0.10
Outros elementos 0.77
Tabela 1: Percentagem média em peso dos elementos na crosta terrestre


Figura 2: Mapa com as ocorrências e minas de ouro ao redor do mundo (pontos amarelos)



Figura 3: Mapa com alguns dos principais depósitos de diamante no mundo (pontos vermelhos)




Figura 4: Mapa com os principais depósito de nióbio do mundo (pontos rosas).




Figura 5: Mapa com os principais depósitos de lítio no mundo (pontos azuis)


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Petróleo: da origem à acumulação 



O petróleo é uma mistura de hidrocarbonetos nas frações gasosa, líquida e semi-sólida. Ele ocorre principalmente em rochas sedimentares. As algas e micro-organismos sub-aquáticos, literalmente, fornecem a matéria-prima para formação do petróleo.

Vamos ver o desenvolvimento desta história.

Imaginemos um ambiente aquático, seja ele marinho ou lacustre, rico em micro-organismos, principalmente algas e planctons represenrado pela Figura 1.

 

Figura 1: Ambiente aquático rico em micro-organismos

Esses organismos ao morrerem são depositados no fundo deste ambiente aquático, o leito marinho ou lacustre (Figura 2). É essencial que neste leito impere condições redutoras, assim, os organismos mortos não se oxidam. Adicionalmente, é importante que a fauna bentônica (aquela que vive no leito aquático), se existir, não seja capaz de digerir e destruir o material orgânico depositado.

Figura 2: Deposição dos organismos mortos

Sob estas condições e com o contínuo aporte de sedimentos, a matéria orgânica é soterrada e preservada (Figura 3).

 

Figura 3: Pacote sedimentar rico em matéria orgânica

Com a contínua subsidência e soterramento, Figuras 3 e 4, o pacote sedimentar sofre progressivo aumento de temperatura, fato que deflagra uma série de transformações químicas. Sob baixas profundidades os sedimentos começam a se transformar em rocha, em um processo denominado diagênese. Esta rocha rica em matéria orgânica é chamada de rocha geradora, um dos elementos essenciais de um sistema petrolífero. Na ilustração da Figura 4, encontra-se outro elemento do sistema petrolífero, o reservatório, uma rocha porosa e permeável, representada pelo estrato amarelo com pontos pretos pequenos. Chamemos ele de arenito reservatório. Neste ponto da história geológica temos dois elementos do sistema petrolífero, mas ainda não reinam as condições necessárias para sua acumulação.

Acima do arenito reservatório deposita-se espesso pacote de rocha altamente impermeável, que constituirá o chamado selo, um outro elemento do sistema petrolífero. Ele é o elemento responsável por conter os hidrocarbonetos no reservatório, não deixando que eles migrem para superfície.

Figura 4: Sedimentação de areias sobre os sedimentos ricos em matéria orgânica

 

Figura 5: Deposição de sedimentos impermeáveis, o que se tornará o selo, um dos elementos do sistema petrolífero.

A subsidência associada ao aporte sedimentar causa o progressivo soterramento da rocha geradora e consequente aumento de temperatura (Figura 6). Paralelamente, devido ao tectonismo, todo o pacote sedimentar e embasamento são deformados formando-se estruturas favoráveis a acumulação do petróleo. Lá estão as trapas ou armadilhas, neste caso, estrutural, representada por um anticlinal (Figura 7).

 

Figura 6: Subsidência e deposição de outras camadas soterrando ainda mais a rocha geradora.

 

Figura 7: Deformação do pacote sedimentar e formação das trapas.

A matéria orgânica na rocha geradora sofre degradação bioquímica e perde uma série de substâncias, entre elas, água e gás carbônico, culminando com a formação do querogênio. Com o contínuo aumento da temperatura associado à subsidência e aporte sedimentar, o querogênio degrada-se com o craqueamento primário, e assim, óleo e gás úmido são gerados. Na geoquímica voltada para rochas ricas em conteúdo orgânico, emprega-se a reflectância da vitrinita, um remanescente de material animal ou vegetal, para estimar a maturidade térmica das rochas. A chamada janela de geração de óleo ocorre quando a reflectância de vitrinitas está entre 0.6 e 1.3 %, o que corresponde a temperaturas aproximadas entre 80º C e 100º C. Reflectâncias de vitrinitas entre 1.3 e 2.0% constituem a janela de geração de gás úmido. Reflectâncias superiores a 2.0% indicam que houve formação de metano e somente material carbonoso, semelhante a grafita, sobra na rocha geradora.

A transformação do querogênio em óleo ou gás constitui um conjunto de reações cujo o produto gerado, os hidrocarbonetos, possui menor densidade e, consequentemente, aumenta a pressão interna na rocha geradora. Portanto, os hidrocarbonetos migram para regiões sob menor pressão na própria rocha geradora. Em função do gradiente de pressão reinante, os hidrocarbonetos podem atingir rochas mais permeáveis, (ou carriers) tais como arenitos ou calcáreos porosos. Na ilustração da Figura 8, o carrier está representado pelo arenito amarelo com pontos pretos mais esparsos.


 Figura 8: Migração do petróleo no carrier. As setas indicam o caminho de migração do petróleo.

Os poros das rochas em subsuperfície encontram-se preenchidos por água. Quando os hidrocarbonetos atingem estas rochas mais permeáveis, além deles proporcionarem aumento da pressão de poros devido à menor densidade dos óleos e gases em relação à água, eles ascendem. Nesta ascensão, se os hidrocarbonetos atingirem uma rocha sobrejacente com baixíssima permeabilidade (quase impermeável), o selo, eles ficam ali acumulados. Estes locais de acumulação são as armadilhas ou trapas (Figura 9).

 

Figura 9: Acumulação de petróleo na trapa estrutural. As setas indicam o caminho de migração do petróleo

Uma vez acumulados é necessário que as trapas se preservem ao longo da história geológica. Caso contrário o óleo acumulado migra para a superfície e o campo de petróleo não é formado.

Esta consitui uma breve história sobre a origem e acumulação do petróleo e se aplica a diversos campos conhecidos. Contudo nenhum campo é igual ao outro e as peculiaridades da história geológica de cada um ditará as características do hidrocarboneto acumulado, o volume in situ e as condições de produção.

Neste pequeno resumo apresentou-se os elementos essencias de um sistema petrolífero (SP), que constitui um sistema fisico-químico que gera e concentra petróleo (Demaison e Huizinga, 1994); e os processos de geração, migração e acumulação. Os elementos essenciais de um SP são: rocha geradora; rocha carreadora (carrier); rocha reservatório; rocha selante; e a trapa ou armadilha.

Em função de uma série de fatores envolvendo os elementos do sistema petrolífero, o volume de petróleo foi anomalamente acumulado em determinados reservatórios, proporcionando a formação de campos gigantes. A Figura 10 apresenta a distribuição destes campos gigantes nos diversos continentes. Para maiores detalhes visite a seção Recursos das edições do Jornal Faladaterra de Outubro, Novembro e Dezembro de 2013.



FIgura 10: Distribuição dos campos gigantes (pontos em vermelho) nas diversas províncias petrolíferas do planeta.