RECURSOS MINERAIS MARINHOS

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1 RECURSOS MINERAIS MARINHOS O FUNDO MARINHO CONTEM RECURSOS ENERGÉTICOS (PETRÓLEO E GÁS) E MINERAIS (AREIA E CASCALHO, FOSFORITA, CARBONATO DE CALCIO, MINERAIS PESADOS, MAGNÉSIO, FERRO, COBALTO...) Por RECURSOS entende-se estimativas de ocorrência potencial e abundância de materiais, independente da possibilidade de exploração PETRÓLEO Mistura complexa de hidrocarbonetos e outros compostos orgânicos originários da matéria orgânica. A matéria orgânica é armazenada em rochas sedimentares em ambientes de baixa energia e não oxidantes. Rochas sedimentares normalmente apresentam teores de carbono orgânico total (COT) inferior a 1%. Uma rocha geradora de petróleo apresenta entre 2% e 8% de COT, não sendo incomuns valores de até 14%. Matérias orgânicas derivadas de vegetais superiores tendem a gerar gás, enquanto o material derivado de zooplancton e fitoplancton, marinho ou lacustre tende a gerar óleo

2 PETRÓLEO Mistura complexa de hidrocarbonetos e outros compostos orgânicos originários da matéria orgânica. O petróleo representa apenas 0,01% de toda a matéria orgânica depositada no ambiente sub-aquático. PORQUE TÃO POUCO? A transformação da matéria orgânica em petróleo ocorre através de processos termoquímicos sob uma coluna sedimentar superior a 1000 m. A temperatura deve estar entre 60 C e 120 C (ótimo a 90 C). Acima de 120 C apenas gás é gerado. PETRÓLEO SEÇÃO ESTRATIGRAFICA COM O SISTEMA PETROLÍFERO DA BACIA DE CAMPOS Millani et al 2001

3 PETRÓLEO - O petróleo deve migrar de uma rocha geradora até depósitos reservatórios (arenitos e calcário); - a rocha reservatório tem que ser coberta por camada selante (evaporito e xisto), para evitar que o óleo aflore na superfície e perca os constituintes mais voláteis Poços de asfalto de La Brea Los Angeles Oleo minando no fundo da Baía de Santa Monica oceano continente PETRÓLEO Exemplos de ambientes deposicionais no mar do norte

4 PETRÓLEO POTENCIAL DEGERAÇÃO PETRÓLEO POTENCIAL DE GERAÇÃO

5 PETRÓLEO Províncias produtoras de Petróleo PETRÓLEO NO BRASIL O território brasileiro possui 29 bacias sedimentares com >550 M de anos VENEZUELA COLOMBIA FOZ DE AMAZONAS AMAZONAS BRASIL MARANHÃO POTIGUAR PERU BOLIVIA S.FRANCISC O SERGIPE-ALAGOAS CAMAMU-ALMADA CUMURUXATIBA PARANÁ ESPÍRITO SANTO CAMPOS SANTOS ARGENTINA PELOTAS

6 PETRÓLEO NO BRASIL O território brasileiro possui 29 bacias sedimentares com >550 M de anos VENEZUELA COLOMBIA FOZ DE AMAZONAS AMAZONAS BRASIL MARANHÃO POTIGUAR PERU BOLIVIA S.FRANCISC O SERGIPE-ALAGOAS CAMAMU-ALMADA CUMURUXATIBA PARANÁ ESPÍRITO SANTO CAMPOS SANTOS ARGENTINA PELOTAS PETRÓLEO NO BRASIL O território brasileiro possui 29 bacias sedimentares com >550 M de anos VENEZUELA batial COLOMBIA abissal FOZ DE AMAZONAS AMAZONAS BRASIL nerítico MARANHÃO POTIGUAR marinho restrito PERU BOLIVIA S.FRANCISC O SERGIPE-ALAGOAS CAMAMU-ALMADA CUMURUXATIBA PARANÁ ESPÍRITO SANTO CAMPOS SANTOS ARGENTINA PELOTAS

7 PETRÓLEO NO BRASIL Bacoccoli (2004) - PETRÓLEO NO BRASIL Bacoccoli (2004) -

8 PETRÓLEO A produção de óleo atingiu seu clímax recentemente, 40 anos após as descobertas do maior numero de poços. Eventualmente a produção cairá por esgotamento das reservas. Aproximadamente 70% das reservas mundiais de petróleo encontra-se no Oriente Médio. 30% da produção total de óleo e 20% da produção de gás se dá em bacias marinhas. No Brasil 95% das reservas encontram-se no subsolo marinho. Campbell - Campbell - HIDRATOS DE GÁS Sólidos em forma de gelo onde moléculas de água retêm moléculas de gás (sendo o metano de longe o mais comum). O gás provem da decomposição da matéria orgânica enterrada junto com os sedimentos, o qual percola em direção à superfície até onde a diminuição da temperatura, com pressão adequada, transformam seu estado

9 HIDRATOS DE GÁS Hidratos de gás ocorrem nos interstícios de sedimentos marinhos, centenas de metros abaixo do fundo e em lâmina d água superior a 500 m. Sendo assim locais privilegiados para sua acumulação é o talude continental, especialmente em margens passivas. O quantidade estimada de carbono contido em hidratos de gás no mundo é estimado em duas vezes aquela existente em todos os combustíveis fósseis no mundo (petróleo, gás, carvão). O volume estimado varia entre 2,8 x a 8,4 x m 3 reservas remanescentes e estimadas de gás natural convencional 3,7 x m 3. HIDRATOS DE GÁS A detecção de hidratos é feita por sondagens e, bem mais comumente, por sísmica de reflexão, através da identificação de refletores de simulação de fundo (bottom simmulating reflectors) localizados na base da camada (que em perfil sísmico aparece como uma zona de amortecimento do sinal). USGS USGS

10 HIDRATOS DE GÁS As zonas de acumulação de hidratos em depósitos sedimentares variam de dezenas de centímetros a dezenas de metros de espessura. As formas de acumulação variam entre nódulos, lâminas, veios e camadas (até 4 m de espessura de puro hidrato). A maior parte dos hidratos de gás encontram-se armazenados em sedimentos argilosos, com muito pouca permeabilidade, o que dificulta o processo de extração. Estratégias para exploração: aquecimento do reservatório acima do ponto de estabilidade utilizando injeção de água quente; injeção de fluidos (metanol ou glicol) para abaixar a estabilidade do depósito; diminuição da pressão abaixo do ponto de equilíbrio NÓDULOS DE FERRO-MANGANÊS Nódulos negros com diâmetros variando de 1 a 10 cm, ou crostas com vários centímetros de espessura. Porosos, com estrutura interna de camadas concêntricas em torno de um núcleo normalmente composto por material vulcânico, fragmento de osso ou dente de tubarão. Densidade de 2,1 a 3,19 kg/m3

11 NÓDULOS DE FERRO-MANGANÊS Taxas de crescimento: ~10 mm / 10 6 anos 1000 a vezes mais lento que a taxa de sedimentação de vazas calcárias diluição das precipitações minerais ocorrem em regiões onde o substrato oceânico tem entre 20 e 80 milhões de anos Taxa de crescimento no Pacífico = 25 cm / 10 6 anos em vales ~ 1 m / 10 6 anos nas elevações Formação em áreas com pequenas taxas de sedimentação e/ou sujeitas a constante atividade erosiva concentração de nódulos em testemunhos ocorrem em hiatos de sedimentação. NÓDULOS DE FERRO-MANGANÊS A precipitação dos minerais parece ocorrer de duas formas (atuando em conjunto ou não): - precipitação hidrogênica a acumulação de metais (partículas coloidais) diretamente da água do mar -metais em solução adsorvidos em pequenas partículas em contato com a superfície dos nódulos ou das rochas (sem participação dos sedimentos). - processos diagenéticos associado a atividade biológica em regiões com grande produtividade primária, os organismos planctônicos se encarregam de extrair minerais da água do mar, concentrando os metais adsorvidos e particulados e liberando-os, sob forma de pelotas fecais ou organismos mortos.

12 NÓDULOS DE FERRO-MANGANÊS Calcula-se que existam 100 a 200 bilhões de toneladas de nódulos apenas no Oceano Pacífico NÓDULOS DE FERRO-MANGANÊS A composição mineral média em um nódulo é de 24% de manganês, 14% de ferro, 1% de cobre, 1% de níquel e 0.25% de cobalto. Concentrações de manganês nas reservas terrestre varia entre 35% e 55% pouco interessante se avaliado apenas pela exploração de um mineral. Concentração média dos minerais nas diferentes bacias oceânicas

13 NÓDULOS DE FERRO-MANGANÊS Exploração ainda inexistente financeiramente insustentável, tecnicamente difícil, politicamente complicado (regulamentação internacional sugere que 50% dos lucros de mineração em águas internacionais sejam doados à ONU, e que o know how exploratório seja compartilhado com outras nações). Concentração dos maiores recursos em nódulos: EUA, Madagascar, Brazil, Antarctica, Argentina, Japan, South Africa, Canada and India, variando de 1.86 a 0.33 bilhões de toneladas. As maiores concentrações de metais específicos estão na Antártica (manganese, cobre, níquel) e EUA (cobalto). Viabilidade econômica: ton/ano, ou 10 kg/s, ou 800 nódulos/s NÓDULOS DE FERRO-MANGANÊS Exitem mais de 100 patentes de sistemas de mineração de mar profundo: 1 linha contígua de caçambas espaçadas regularmente ao longo de cabo 2 colheitadeiras rebocadas ou com auto-propulsão Binns & Decker 1998 Sci_Am Método de mineração idealizado Protótipo de uma máquina de mineração sub-aquática japonesa

14 CROSTAS DE FERROMAGNESIANAS RICAS EM COBALTO Ocorrem nos flancos de morros submarinos e platôs, em profundidades de variando de 400 m a 4000 m, tendendo a acompanhar a zona de profundidade com menor teor de oxigênio e locais de correntes mais vigorosas que dificultam a deposição de sedimentos. A taxa de crescimento é variável entre 1 e 10 mm/ma. Formam pavimentos de até 25 cm de espessura. As crostas contêm aproximadamente 2,3% de Co, 1% Ni e 3 ppm de Pt, com razões médias de Fe/ Mn de 0,6 a 1,3. DEPOSITOS POLIMETÁLICOS DE SULFETOS Nas zonas de convecção junto às cordilheiras meso-oceânicas, o resfriamento rápido da água quente (até 350 C) e ácida (Ph=3) ejetada (BLACK SMOKERS) favorece a precipitação de minerais e a formação de depósitos de zinco, cobre, chumbo, bário, prata, ouro, cobalto e platina.

15 DEPOSITOS POLIMETÁLICOS DE SULFETOS Depósitos de sulfetos foram identificados em mais de 100 localidades, a maioria delas no Pacífico. Algumas regiões possuem depósitos na forma de sedimentos semi-consolidados. Os únicos depósitos prospectados até o momento localizam-se em várias depressões localizadas na porção sul do Mar Vermelho. Fossa Atlantis II, com reservas calculadas em 32 milhões de toneladas (depósito com espessura de m, 5 km de largura, 13 km de comprimento). Reservas 3.2 milhões ton Zn, 0,8 milhões Cu, 0,08 milhões de Pb, 4500 ton Pt, 45 ton Au. DEPOSITOS POLIMETÁLICOS DE SULFETOS Depósitos minerais em áreas de subducção Mar de Bismark Papua - Nova Guiné Valor estimado = US$ 2000 / m 3 Binns & Decker 1998 Sci_Am Fossa de Manus - INATIVA Fossa de Nova Bretanha ATIVA Binns & Decker 1998 Sci_Am

16 FOSFORITA Ocorrerm na forma de nódulos e concreções de sedimentos produzidas pela precipitação de fosfato de cálcio. Ocorrem nas plataformas continentais e talude superior (assim como em ilhas oceânicas e guyots) de regiões tropicais e sub-tropicais sujeitas a ressurgência. A concentração do fosfato varia consideravelmente, mas raramente ultrapassa 30% do peso do depósito. Disponibilidade de depósitos continentais inviabilizará a exploração subaquática por um longo tempo Murton (2000) - Rev. Bras. Geof. vol.18 no.3 SAL PRECIPITAÇÃO DOS SAIS CONTIDOS NA ÁGUA DO MAR: Localização e idade dos principais depósitos evaporíticos Warrern 1999

17 EVAPORITOS DE ÁGUAS RASAS Salinidade relativa à água do mar Sal precipitado Silva et al x carbonato (aragonita e calcita) 5 x sulfatos (anidrita e gipsita) 11 x halita 60 x sais complexos de potássio e magnésio Deposição carbonática e tapete algal Silva et al Depósito de halita junto a matéria orgânica Cristal de halita em meio a matéria orgânica EVAPORITOS DE ÁGUAS PROFUNDAS Não existe atualmente ambiene análogo aos ambientes do passado. Mar Morto é o que mais se aproxima: Conc. = g/l H 2 O = 22 o C Evaporitos laminados a 300 m de profundidade

18 SAL EM DEPÓSITOS EVAPORÍTICOS anidrita (CaSO4), halita (NaCl), diferentes sais de potássio e magnésio (silvinita e carnalita) Mina de Taquari-Vassouras cloreto de potássio a 640 m de prof. 550 mil ton/ano Brasil 7a. reserva mundial (estados de Amazonas e Sergipe) Exploração de gipsita e anidrita Chapada do Araripe - PE Nódulos de anidrita Halita bandada com matéria orgânica Silva et al Evaporitos asssociados a reservas de petróleo Sedimentos depositados sob condições hipersalinas, particularmente aqueles depositados na fase salina de transição entre carbonatos e evaporitos marinhos (60 a 150 g/l), são agora reconhecidos como fontes potenciais de significantes quantidades de óleo Silva et al. 2001