Revista Brasileira de Geofísica, Volume: 18, Issue: 3, Published: 2000
  • Marine minerals at the new millenium

    Rona, Peter A.
  • Geologia e geofísica na exploração de recursos minerais marinhos

  • Geology & geophysics for the exploration of marine mineral resources

  • Uso da sísmica de reflexão de alta resolução e da sonografia na exploração mineral submarina

    Ayres Neto, Arthur

    Abstract in Portuguese:

    Este artigo é uma introdução sobre algumas técnicas geofísicas acústicas que podem ser usadas na pesquisa aplicada a mineração submarina. O sonar de varredura lateral, assim como a perfilagem sísmica de alta resolução são métodos geofísicos acústicos que permitem a investigação da distribuição superficial de sedimentos no fundo do mar e a identificação de estruturas geológicas sub-superficiais e camadas sedimentares com potencial para exploração mineral. Os dois métodos usam a propagação e reflexão de ondas acústicas através da coluna d'água e das camadas sedimentares a medida que estas ondas passam de um meio para o outro A quantidade de energia que é refletida pela interface depende de diversos fatores tais como ângulo de incidência, impedância acústica e rugosidade do fundo do mar. Através da amplitude do sinal de retorno é possível classificar diferentes tipos de sedimentos correlacionando a intensidade do eco com a dureza da cobertura sedimentar do fundo do mar. É este sinal que carrega informações sobre a geologia do fundo do mar. Estas informações são muito importantes na avaliação do potencial mineral de uma área de interesse.

    Abstract in English:

    This paper gives an introduction about some acoustical geophysical techniques that can be used in the marine mineral exploration. The side scan sonar and reflection seismic are acoustic tools that allow the investigation of the sediment distribution on the seafloor as well as the identification of subsurface geological structures and sedimentary layers that favors mineral concentration. Both methods use the propagation and reflection of acoustic waves through the water column and the sedimentary sequence as the waves pass from one medium to another. The amount of seismic energy that is reflected depends on several different factors such as incidence angle, acoustic impedance and roughness of the seafloor. With the amplitude of the signal it is also possible to classify different kinds of sediments correlating the echo strength with hardness of the seafloor. It is this signal that carries information about the geology of the seafloor. These informations are very important for the evaluation of the mineral potential of a given area.
  • Uso do campo potencial na exploração dos recursos minerais marinhos

    Dias, Marcelo S.; Braga, Luiz F. S.

    Abstract in Portuguese:

    Os métodos potenciais têm sido amplamente utilizados para geofísica de exploração desde o início do último século. Suas aplicações, em geral, foram empregadas no mapeamento regional de grandes estruturas relacionadas a recursos minerais como: falhas de borda da bacia, grabens e horsts, diápiros de sal, profundidade do embasamento e estimativa de fluxo de calor. No entanto, durante a última década, equipamentos de alta resolução (altimetria de satélite, gradiômetros gravimétricos e magnetométricos, magnetômetro de césio, DGPS e computadores potentes) tornaram disponíveis um enorme volume de dados para exploração de recursos minerais marinhos. Atualmente, estes dados têm sido usados para calibração de pequenos contrates de densidade e de susceptibilidade magnética, fundamentais para várias pesquisas em exploração, tais quais: i) correção de velocidade para a sísmica de reflexão 3D e 4D; ii) micro-gravimetria e micro-magnetometria para a geofísica de poço; iii) mapeamento de densidade e porosidade em alta resolução para fluído em poros; iv) mapeamento de estruturas de riscos geotécnicos e v) sulfetos e nódulos polimetálicos em crosta oceânica. Atualmente, uma nova visão dessas aplicações esta sendo utilizada pela indústria de exploração mineral. O objetivo principal deste artigo é o de fazer uma breve revisão sobre o tema e também dar algum suporte teórico para essas aplicações.

    Abstract in English:

    The potential field methods have been widely used for exploration geophysics since the beginning of the last century. In general, their applications were for preliminary regional mapping of large geological structures related to mineral resources such as: basin boundary faults, grabens and horsts, salt diapirs, basement geometry and heat flow estimates. However, during the last decade, a new branch of equipment (satellite altimeter, gravity and magnetic gradiometers, cesium magnetometers, DGPS and powerful computers) made available an enormous volume of high-resolution data for marine mineral resources exploration. Nowadays, these data are being used for calibrating small density and magnetic susceptibility contrasts that are fundamental for investigating a number of exploration issues: i) velocity correction for 3D and 4D seismic reflection; ii) micro-gravity and micro-magnetic for core geophysics, iii) high resolution density and porosity for pore fluids; iv) potential hazards structures and v) sulfides and polimetallic nodules in oceanic crust. A new vision of these applications is already in use by the mineral exploration industry. The main goal of this paper is to make a brief review and also give some background on those applications.
  • Amostragem geológica na pesquisa mineral

    Figueiredo Jr., Alberto G.; Brehme, Isa

    Abstract in Portuguese:

    Este artigo descreve o funcionamento e emprego de equipamentos de amostragem de sedimento ou rocha no fundo marinho com emprego na prospecção mineral. Os equipamentos são classificados de acordo com suas propriedades de amostragens. Desenhos e fotos ilustram os equipamentos, enquanto tabelas fornecem suas principais características.

    Abstract in English:

    This paper describes the functioning and application of sampling equipments for sediments and rocks of the ocean bottom used on mineral prospecting. Equipments are classified accordingly to their sampling properties. Equipments are shown on drawings and photos and tables give their main characteristics.
  • A global review of non-living resources on the extended continental shelf

    Murton, Bramley J.

    Abstract in Portuguese:

    Este trabalho examina o estado do conhecimento dos recursos minerais potenciais não renováveis dentro da Plataforma Continental Jurídica (Extended "Legal" Continental Shelf - ELCS). A ELCS localiza-se para além das 200 milhas náuticas sob jurisdição dos respectivos estados-nações. Os recursos potenciais não renováveis da ELCS são baseados numa avaliação estatística das ocorrências conhecidas e reservas, nos ambientes geológicos favoráveis a sua formação, em modelos para o tipo e espessura dos sedimentos existentes e na composição do substrato. Os recursos podem ser classificados em diferentes tipos, de acordo com a sua origem. Os depósitos de placers, constituídos por minerais pesados, ouro e diamantes, estão limitados as áreas costeiras. Estes constituem recursos praticamente negligíveis nas ELCS. As fosforitas ocorrem principalmente nos oceanos equatoriais a profundidades compreendidas entre os 400 e 1500 m, estes constituem, igualmente, recursos limitados nas ELCS. Os depósitos evaporíticos ocorrem em muitas margens continentais; contudo, eles encontram-se somente no interior das ELCS localizadas na parte Leste da América do Norte e no Oeste da África Central. Os sulfetos polimetálicos são formados nos limites de placas com vulcanismo ativo. Com exceção das regiões do Pacífico Oeste e da Costa Oeste da América do Norte, onde os limites de placas estão muito próximos das margens continentais, estes recursos são relativamente baixos nas ELCS. Estão entre os recursos de maior potencial no interior das ELCS, os nódulos e crostas de ferro-manganês, petróleo, gás e hidratos de gás. Os principais componentes de valor nos nódulos e crostas de manganês são quatro metais: cobre, níquel, cobalto e manganês. Fazendo uma extrapolação das ocorrências mundiais conhecidas, a quantidade total dos nódulos e crostas no interior das ELCS pode atingir as treze bilhões de toneladas. Uma estimativa para o petróleo e gás convencionais situa-se nos 106 B.B.O.E. (billion barrels of oil equivalent - equivalente em bilhões de barris de petróleo); valor semelhante é obtido para a estimativa dos hidratos de gás - 115 B.B.O.E. No total, os recursos potenciais (excluindo-se os custos de recuperação e de produção) contidos nas ELCS do nosso planeta atingem uma estimativa de 11,934 trilhões de dólares americanos (aos preços a que estas matérias primas são hoje comercializadas)

    Abstract in English:

    This contribution reviews the current state of knowledge of non-living resource potentials within the extended "legal " continental shelf (ELCS). The ELCS lies beyond the 200 nautical mile jurisdiction of nation states' exclusive economic zones, but within the outer limits defined by the criteria established under the 1982 United Nations Convention on the Law of the Sea, Article 76 (1982). The offshore non-living resource potentials are based on a statistical evaluation of known occurrences and reserves, the geologic environments favourable for their formation, models for sediment type and thickness, and basement composition. The result is an assessment of the potential for non-living marine resources to occur. The resources are divided into different types, based on their origin. Each is treated separately with a brief description of modes of formation followed by location, grade and resource estimate. Because placer deposits, comprising heavy minerals, gold and diamonds, are limited to near-shore areas they have negligible resource potential in the ELCS regions. Similarly, because phosphorite occurs mainly in the equatorial oceans between 400 m and 1,500 m depth, they too have limited resource potential in ELCS areas. Evaporite deposits occur on many continental margins. However, they only occur within ELCS regions off eastern North America and western central Africa, where their resource potential is low. Polymetallic sulphides (PMS) are formed at volcanically active plate boundaries. With the exception of parts of the west Pacific and off the western coast of North America, where volcanically active plate boundaries are close to the continental margin, PMS resources are low in the ELCS regions. The major resource potential within the ELCS regions is held in iron-manganese nodules and crusts, oil, gas and gas hydrates. Four elemental metals are the main components of value in manganese nodules and crusts: manganese, copper, nickel and cobalt. Extrapolating known occurrences world wide, the total amount of these nodules and crusts within the ELCS regions may be as much as thirteen billion tonnes. Conventional oil and gas comprise an estimated 106 b.b.o.e. (billion barrels of oil equivalent) with a similar estimate of 115 b.b.o.e. for gas hydrates. In total, the resource potential (excluding recovery and production costs) contained within the ELCS regions of the world amounts to an estimated US$ 11,934 trillions (at today's raw commodity prices).
  • Granulados bioclásticos: algas calcárias

    Dias, Gilberto T. M.

    Abstract in Portuguese:

    Os granulados bioclásticos marinhos, no Brasil, são formados principalmente por algas calcárias (Maerl e Lithothamnium, na França). Apenas as formas livres (free-living) das algas calcárias, tais como rodolitos, nódulos, e seus fragmentos, são viáveis para a exploração econômica, pois constituem depósitos sedimentares inconsolidados, facilmente coletados através de dragagens. As algas calcárias são compostas basicamente por carbonato de cálcio e carbonato de magnésio e mais de 20 oligoelementos, presentes em quantidades variáveis, principalmente Fe, Mn, B, Ni, Cu, Zn, Mo, Se e Sr. São utilizadas para diversas aplicações: agricultura (maior volume), potabilização de águas para consumo, indústria de cosméticos, dietética, implantes em cirurgia óssea, nutrição animal e tratamento da água em lagos. A existência de amplas ocorrências de algas calcárias na plataforma continental N-NE foi relatada desde a década de 60 por pesquisadores do Instituto Oceanográfico da UFPe. O potencial de explotação econômica dos depósitos destas algas é maior do que os depósitos franceses. A plataforma continental brasileira representa, a nível global, a maior extensão coberta por sedimentos carbonáticos. De modo geral as ocorrências mais contínuas encontram-se na da plataforma média a externa. Estes depósitos, no entanto, ainda não foram explotados industrialmente. A França apesar da pequena extensão relativa de sua plataforma continental é o principal produtor de granulados litoclásticos e bioclásticos marinhos.

    Abstract in English:

    Marine bioclasts in Brazil are mainly formed by calcareous algae (coralline algae). Maerl and Lithothamnium are industrial terms used in France. Only the free-living forms of calcareous algae, such as rodoliths, nodules and its erosional debris are exploited economically. They occur as unconsolidated sedimentary deposits, which are easily collected through dredging operations. The calcareous algae are formed by calcium carbonate and magnesium contenting more than 20 oligoelements, mainly Fe, Mn, B, Ni, Cu, Zn, Mo, Se and Sr. This material has several applications in industry: soil conditioner for agriculture, potabilization of water, cosmetics, food diets, bone implants, animal nutrition and treatment of water in lakes. Since the 60's researchers from the Universidade Federal de Pernambuco have reported the wide occurrence of coralline algae in the north-northeast continental shelf of Brazil. The economic potential of these occurrences is greater than in France. In fact, the extension of carbonatic sediments on the Brazilian continental shelf is the largest worldwide. They continuously cover large areas of the medium and outer continental shelf. Nevertheless, these deposits remain unexploited for industrial use. On the other hand, France with a relatively small continental shelf is the largest producer around the world in marine lithoclasts and bioclasts.
  • Granulados litoclásticos

    Silva, Cleverson G.; Figueiredo Junior, Alberto G.; Brehme, Isa

    Abstract in Portuguese:

    Granulados litoclásticos marinhos são as areias e cascalhos, originados do continente, depositados na plataforma continental e retrabalhados pela ação conjunta das ondas e correntes marinhas. A maioria dos depósitos são de granulados pretéritos, associados a episódios de nível de mar baixo, quando os canais fluviais e geleiras estendiam-se até a borda da plataforma continental, sendo posteriormente retrabalhados durante os eventos de elevação do nível do mar e remanescendo como depósitos afogados. Constituem importantes insumos minerais para uso industrial e para obras de engenharia costeira. A explotação destes bens minerais tem observado um aumento significativo nas últimas décadas, em associação com o decréscimo das reservas no continente. Representa uma indústria extrativa ativa, em diversas partes do mundo, onde destacam-se países como o Japão, Estados Unidos, Reino Unido, França e Dinamarca. No Brasil o conhecimento sobre estes recursos marinhos ainda é muito regional e os poucos projetos com utilização efetiva de granulados marinhos são para regeneração de praias em áreas metropolitanas com problemas de erosão costeira acentuada.

    Abstract in English:

    Marine terrigenous clastics aggregates are composed of sand and gravel, of continental origin, deposited on the continental shelf and reworked by the combined effect of waves and coastal currents. Most deposits are associated with fluvial and glacial systems, which extended to the outer continental shelf during low-stands of the sea level. These deposits were further reworked during the subsequent marine transgression, remaining as relict drowned deposits on the present continental shelf. Today, they constitute important mineral source for industrial use and coastal restoration projects. The exploitation of these marine mineral deposits has experienced a significant increase during the last decades, in association with decreasing continental reserves. Today it represents an active mineral extraction activity in many continental shelves around the world, such as in Japan, United States, United Kingdom, France and Denmark, which are leading the world marine aggregates exploitation. The reconnaissance of the reserves in Brazilian waters is still very regional, and the use of marine aggregates is localized on metropolitan areas, associated with beach replenishment projects in severely eroded coasts.
  • Placeres marinhos

    Silva, Cleverson G.

    Abstract in Portuguese:

    Os principais placeres marinhos situam-se nas praias atuais, ou foram formados em decorrência dos eventos de oscilação do nível do mar que caracterizaram o período Quaternário, ora expondo grandes áreas da plataforma continental, ora afogando porções das planícies costeiras. Em razão destes eventos, os depósitos aluviais e coluviais, que contém importantes concentrações de minerais pesados, são afogados e permanecem preservados na plataforma continental, onde são retrabalhados pelas correntes costeiras e ondas, promovendo a re-concentração dos minerais mais densos, como a ilmenita, zircão, cassiterita, ouro e diamantes. As principais atividades de mineração de placeres marinhos concentram-se hoje na plataforma continental da Namíbia e África do Sul, onde se extrai o diamante e no sudeste da Ásia, onde é explotada a cassiterita. Importantes extrações dos minerais ilmenita, zircão, rutilo e monazita, ocorrem na Austrália, Sri Lanka, Índia e também no Brasil, no litoral norte do Rio de Janeiro. Atividades importantes de extração de ouro ocorreram nas praias e plataforma continental do Alaska, encerrando-se na década de 90. A tecnologia envolvida na exploração de recursos minerais marinhos chega a ser altamente sofisticada, como observa-se na Namíbia e África do Sul, onde são empregados volumosos navios, com sondas rotativas especialmente desenvolvidas, robôs e tratores submarinos com possantes bombas de sucção, remotamente controlados, para extração do substrato cascalhoso onde ocorrem os diamantes, em lâminas d'água que atualmente já atingem 200 m de profundidade. O impacto ambiental decorrente das atividades de dragagem para explotação dos placeres marinhos é substancial na área de operação e deve ser constantemente monitorado e controlado por legislação eficaz e por órgãos ambientais e de fiscalização eficientes. Neste trabalho, apresentamos uma revisão dos principais conceitos sobre a gênese dos placeres marinhos, sobre as principais áreas de ocorrência e técnicas exploratórias mundiais e no Brasil e sobre os impactos ambientais decorrentes de sua extração.

    Abstract in English:

    Marine placers are located on present beaches or are related to the Quaternary sea level oscillatory events, which exposed large areas of the continental shelf or covered portions of the coastal plains. The transgressive sea level events drowned alluvial and colluvial deposits including important heavy minerals concentrations further reworked by current and wave action. This mechanism promoted the re-concentration of the denser minerals such as ilmenite, zircon, tin, gold and diamonds. The main exploration activities of marine placers are located on Namibian and South African continental shelves, for diamonds, and on the Southeast Asia, for tin. Important extraction of ilmenite, zircon, rutile and monazite sands occurs in Australia, Sri Lanka and India, as well as on the northern Rio de Janeiro State, Brazil. Gold extraction on beaches and on the continental shelf offshore Alaska ceased during the nineties. The technology involved on the exploitation of marine minerals can be highly sophisticated, as observed in Namibia and South Africa, employing massive ships, with specially designed rotation drills, submarine robots and track-mounted vehicles, equipped with powerful suction pumps, remotely controlled. These equipment are used to extract the gravel substrate containing the diamonds in water depths approaching 200 m. The associated environmental impact in dredged areas is substantial and must be constantly monitored and controlled by an efficient legislation and by the local environmental agencies and controlling organisms. This paper presents a review of the current knowledge about the origin of the marine placers, the main world's and Brazilian occurrences and exploration techniques and the principal environmental impacts associated with its exploitation.
  • Evaporitos como recursos minerais

    Silva, Maria A. M. da; Schreiber, B. Charlotte; Santos, Carla L. dos

    Abstract in Portuguese:

    Evaporitos são rochas sedimentares comumente formadas em ambientes de sedimentação de baixo aporte de terrígenos, submetidos a clima seco onde as taxas de evaporação das águas são elevadas permitindo a formação de uma salmoura a partir da qual minerais evaporíticos se formam. O potencial econômico dessas rochas é enorme, valendo salientar que o cloreto de sódio ou sal de cozinha é um dos minerais evaporíticos de maior importância para o ser humano. Além disso, os evaporitos costumam estar associados a ambientes altamente produtivos em matéria orgânica e no registro geológico é conhecida a associação de campos gigantes de petróleo e seqüências espessas de evaporitos. Neste texto, iremos abordar os mecanismos mais importantes de formação dos evaporitos e seus ambientes deposicionais, apresentando os depósitos mais importantes onde evaporitos são economicamente explorados, e a importante relação com o petróleo. Ao final, serão discutidos os aspectos mais importantes dos evaporitos Aptianos, formados durante a fase golfo da evolução do Oceano Atlântico Sul, e que apresentam na sua porção relativa à bacia de Sergipe, importantes jazidas de silvinita, carnalita e taquidrita.

    Abstract in English:

    Evaporites are sedimentary rocks commonly formed in sedimentary environments of low terrigenous input, under arid climate where the evaporation rates are high enough for the formation of brines from which the evaporitic sediments are generated. The economic potential of these rocks is enormous, and halite, the commonly consumed salt, is one of the most important evaporitic minerals for the human beings. In addition to that, evaporitic deposits are frequently associated to environments rich in the production of organic matter, and in the geologic record the association of evaporites and giant petroleum fields is widespread. In this article, we will discuss the processes of evaporite formation and its depositional environments, the most important deposits in the world where evaporites are economically explored will be presented, and the strong association of evaporites and petroleum. The Aptian evaporites of the Sergipe Basin, formed during the initial phase of opening of the South Atlantic Ocean, will be given as an example of exploration of sylvinite, carnallite and tachydrite.
  • Petróleo na margem continental brasileira: geologia, exploração, resultados e perspectivas

    Milani, E. J.; Brandão, J. A. S. L.; Zalán, P. V.; Gamboa, L. A. P.

    Abstract in Portuguese:

    O conceito de sistema petrolífero agrupa os diversos elementos que controlam a existência de jazidas de petróleo numa bacia sedimentar. Tal conceito, visualizado numa escala global, parece justificar de maneira adequada as diversas províncias petrolíferas conhecidas. A evolução tectono-sedimentar meso-cenozóica da margem continental brasileira propiciou o desenvolvimento desses elementos-chave, cuja presença é requisito fundamental a que uma determinada região seja atrativa para a prospecção petrolífera. Merece destaque nesse particular o segmento de águas profundas da Bacia de Campos, que, na visão contemporânea, representa a porção mais bem aquinhoada em termos de volumes descobertos de toda a margem brasileira. Em termos históricos, a exploração de petróleo no Brasil inclui três grandes fases: o período pré-Petrobras, basicamente de atividades pioneiras de reconhecimento; a etapa de exclusividade da Petrobras, onde se vislumbram quatro etapas - 1954/1968: Fase Terrestre, 1969/1974: Fase Marítima/Plataforma Rasa, 1975/1984: Fase Marítima/Plataforma Rasa/Bacia de Campos, e 1985/1997: Fase Marítima/Bacia de Campos/Águas Profundas, cada uma delas com características particulares e responsável por sucessivos incrementos na reserva petrolífera do País, que alcança hoje cerca de 16 bilhões de barris de óleo-equivalente; e a fase atual, sob a vigência da Nova Lei do Petróleo, caracterizada por intensa atividade em que várias companhias nacionais e estrangeiras atuam tanto em áreas anteriormente trabalhadas como em desafiadoras novas fronteiras.

    Abstract in English:

    The set of geological elements that control the petroleum existence and distribution in the sedimentary basins are integrated under the concept of petroleum systems. Such a concept seems to adequately justify the known petroleum provinces worldwide. The Mesozoic-Cenozoic tectono-sedimentary evolution of the Brazilian margin provided the key elements for petroleum existence. In the present day view, the deep water domain of the Campos Basin appears as the area where petroleum systems worked in a very favourable manner, being the region that presently holds most of Brazilian oil and gas reserves. The history of petroleum exploration in Brazil includes three major phases: the pre-Petrobras phase, characterized by pioneer recognition activities; the Petrobras period, when the Company worked under the monopoly regime, including the following sub-phases 1954/1968: exploration in land, 1969/1974: shallow water activities; 1975/1984: shallow water in Campos Basin; and 1985/1997: deep water exploration; each one of these sub-phases had very peculiar characteristics, and the Brazilian petroleum reserves increased progressively during the entire phase, reaching today the amount of 16 billion barrels of oil-equivalent. Today, the Country is living under the New Regulation of the Petroleum Sector; new players came into the game, re-exploring older provinces and reaching brand new, challenging frontiers.
  • Hidrato de gás submarino: natureza, ocorrência e perspectivas para exploração na margem continental brasileira

    Clennell, Michael B.

    Abstract in Portuguese:

    Hidrato de gás, ou clatrato é um sólido cristalino sendo composto de água e gases de peso molecular pequeno. Os hidratos de metano são abundantes em sedimentos submarinhos nas margens continentais. A distribuição dos clatratos pode ser mapeada através de perfilagem sísmica, perfis de poço, e amostragem geoquímica. A quantidade estimada de hidratos de gás submarino no mundo equivale aproximadamente a duas vezes o total de todos os recursos convencionais de óleo e gás. Entretanto, a exploração de hidratos de gás submarino como fonte de energia ainda não é viável em termos técnicos ou econômicos. Deslizamentos de grandes proporções podem ser desencadeados pela dissociação dos hidratos. O gás liberado durante um evento dessa natureza pode entrar na atmosfera, estimulando o efeito estufa. O talude continental do Brasil mostra em várias localidades assinaturas geofísicas da presença de hidratos de gás, e isto não é incomum, uma vez que as condições geológicas adequadas para a formação deste mineral são encontradas em outras áreas da margem continental. Apesar da existência de recurso como os hidrocarbonetos não-convencionais em águas brasileiras, esses também apresentam um risco desconhecido quanto às operações de exploração e de produção em campos de óleo e gás já em desenvolvimento em águas profundas.

    Abstract in English:

    Gas hydrates or clathrates are crystalline compounds of water and gas. Natural clathrates trapping mostly methane, are widespreads in the sediments of the continental margins between water depths of 500 3500 m. Clathrates, are rarely sampled in cores but can be detected indirectly by geochemical tracers and by the response of downhole well logs. The extent of hydrates can be mapped using characteristic reflectors and amplitude anomalies on seismic lines. Estimated on this basis, the quantity of methane in marine clathrates is enormous; equivalent in energy value to about twice conventional hydrocarbon resources worldwide. However, exploitation of marine hydrates as a fuel is not as yet technically or economically viable. Major submarine landslides may be triggered by hydrate dissociation due to sea level fall or sea bottom temperature increase. The released gas may enter the atmosphere, and contribute to greenhouse warming. The Brazilian continental margin shows geophysical indicators of gas hydrates in several localities, and geochemical conditions are favourable in others. This gives the possibility of unconventional hydrocarbon plays, but may also pose a geotechnical risk to drilling and production activity.
  • Depósitos de sulfetos metálicos no fundo dos oceanos

    Mello, Sidney L. M.; Quental, Sandra H. A. J.

    Abstract in Portuguese:

    Os processos geológicos que atuam na formação da crosta oceânica são eventuais geradores de intensa atividade hidrotermal, a qual é por sua vez capaz de garantir a existência de uma exótica comunidade biológica em profundidades aonde não chega a luz solar e ainda produzir importantes depósitos minerais. Desde a descoberta do primeiro depósito de sulfetos metálicos na Cadeia do Pacífico Leste, hoje são conhecidos cerca de 100 sítios hidrotermais associados a uma variedade de depósitos minerais. Estas ocorrências têm lugar em diferentes ambientes tectônicos, porém não são contínuas globalmente. Apenas algumas regiões possuem as condições ideais para a formação de plumas hidrotermais, sobretudo aquelas que são influenciadas por anomalias térmicas do manto e, portanto, onde as rochas da crosta oceânica são mais aquecidas em profundidade. Estas rochas devem não somente ser quentes como também possuir falhas, fraturas e fissuras a fim de garantir um caminho bastante permeável para a circulação hidrotermal e a formação de fontes hidrotermais. Ao penetrar na crosta oceânica a água do mar mais fria interage com as rochas intensamente aquecidas e transforma-se num fluido hidrotermal de alta temperatura (300°-400°C) com baixo pH e Eh. Este fluido retorna para a superfície lixiviando e transportando metais e outros elementos, os quais serão eventualmente precipitados como depósitos de sulfetos maciços na superfície do fundo oceânico ou como depósitos do tipo stockwork em subsuperfície. Em geral, estes depósitos são encontrados em profundidades médias da ordem de 2500 m e ocorrem em altas concentrações de cobre (calcopirita), zinco (esfalerita), chumbo (galena) e ainda ouro e prata. Estima-se que os depósitos podem atingir proporções entre 1 e 100 milhões de toneladas. Muitas empresas de mineração têm acompanhado com interesse o desenvolvimento das pesquisas sobre os depósitos de sulfetos metálicos no fundo dos oceanos, até mesmo porque estes têm sido interpretados como análogos modernos de ocorrências de sulfetos metálicos no passado geológico, proporcionando assim melhores modelos para a exploração e explotação mineral no continente. Neste trabalho apresentamos uma revisão sobre a ocorrência dos depósitos de sulfetos metálicos marinhos, com ênfase na sua formação, nos métodos de investigação, na localização dos principais depósitos, na sua mineralogia e conteúdo em metais, no seu potencial como recursos minerais e prováveis impactos na sua explotação.

    Abstract in English:

    The geological processes that lead to the formation of a new oceanic crust may cause intense hydrothermal activity. This activity supports the existence of an exotic fauna in deep ocean and also forms mineral deposits. Since the discovery of the first hydrothermal field on the East Pacific Rise, there has already been found about 100 hydrothermal sites associated with important metallic sulfide deposits. These sites occur along the oceanic spreading centers in different tectonic settings, but are not continuous globally. They are localized at specific sites where hot rocks are connected to faults and fractures, creating a permeable pathway for the hydrothermal circulation. Seawater penetrates into the oceanic crust and is modified to hydrothermal fluid with high temperature (up to 400°C), low pH and Eh. This fluid interacts with the rocks leaching and transporting metals, which precipitate as massive sulfides at the seafloor or as stockwork in the subseafloor. Metallic sulfide deposits can reach considerable size ranging from 1 to 100 million tones with high concentrations of copper, zinc, lead and precious metals such as gold and silver. Some of these deposits have recently attracted the interest of the scientific community and the international mining industry. They are good examples of modern analogues for understanding the genesis of volcanic-hosted massive sulfides on land and show strong potential mining in the near future. Here we provide a review on the deep-sea sulfide deposits, focusing on its formation, methods of exploration, location and characteristics (mineralogy/metal contents) of the main sites, and also the potential mining impacts.
  • Dépositos ferromanganesíferos de oceano profundo

    Palma, Jorge J. C.; Pessanha, Ivo B. M.

    Abstract in Portuguese:

    Os depósitos ferromanganesíferos (nódulos polimetálicos e crostas cobaltíferas) são considerados recursos minerais muito promissores pelos altos conteúdos de metais importantes, como Ni, Co, Cu e Mn. Entretanto, apresentam extrema variabilidade de distribuição, morfologia, propriedades físicas, químicas e mineralógicas, o que interfere sobremaneira nos processos de mineração e de tratamento de minério. A investigação sistemática dos principais depósitos, no Pacífico e Índico, nos últimos 30 anos, permitiu identificar os fatores de controle da formação dos campos de nódulos e dos pavimentos de crostas polimetálicas. Uma revisão resumida desse conhecimento é apresentada neste trabalho. A condição inicial básica para a formação dos depósitos é a combinação de localização de fontes de metais com circulação oceânica superficial para prover Fe, Mn e elementos menores como Na, Ca, Sr, Ni, Cu, Co, Mo. Os processos de precipitação podem ser hidrogenéticos e/ou diagenéticos. No processo hidrogenético, formam-se oxi-hidróxidos coloidais complexos, enriquecidos em Fe e Co que precipitam diretamente sobre os topos de nódulos ou formam crostas sobre superfícies de afloramentos rochosos expostos por milhões de anos à ação de correntes, em encostas de montes, cristas e platôs submarinos. Nas baixas latitudes, zonas de produtividade primária superficial baixa a moderada favorecem processos biogênicos e diagenéticos de crescimento de nódulos enriquecidos em Mn, Ni e Cu. A profundidade do assoalho oceânico varia geralmente de 4.000 m a 5.500 m, na faixa ou abaixo da profundidade de compensação de carbonato. Topografia local irregular e sedimentação terrígena desprezível possibilitam o crescimento e o enriquecimento metálico de nódulos. As condições geológicas e oceanográficas do Atlântico Sul são mais favoráveis aos processos hidrogenéticos de formação de crostas cobaltíferas. Porém, somente com estudos sistemáticos será possível avaliar adequadamente o potencial de depósitos de Fe-Mn de mar profundo, nesta região.

    Abstract in English:

    Deep-seabed Fe-Mn deposits are very promising mineral resources due to their high contents of important metals as Ni, Co, Cu, Mn, Pt, Tl, Te, and other metals. Nevertheless, they show so variable distribution, morphology, and physical, chemical, and mineralogical proprieties as to impact future mining operation and metallurgical processing. Systematic investigation of the main areas of occurrence in the Pacific Ocean and Central Indian Ocean Basin over the past 30 years allows one to identify main controls of formation and growth of nodule fields and polymetallic encrustations. In the present work this knowledge is summarily reviewed. The basic condition to form Fe-Mn deep-seabed deposits is a combination of sources of metals and circulation of superficial waters to provide a due flux of Fe, Mn, as well as minor elements like Na, Ca, Sr, Ni, Cu, Co, and Mo. Hydrogenetic and/or diagenetic processes may form Fe-Mn deposits. Hydrogenetic precipitation of colloidal Fe/Co-rich oxy-hydroxides may accrete the upper side of nodules or pave basaltic outcrops swept by bottom currents over million years. Low latitudes and weak to moderate primary productivity zones favor biogenetic and diagenetic growth of high-grade Mn, Ni, and Cu nodules. Diagenetic growth occurs mostly on seafloor 4000 m to 5500 m deep, in or below the range of calcite compensation depth. Moderate pelagic sedimentation and locally rough topography favor fast growth of Mn/Ni/Cu-rich nodules. South Atlantic geological and oceanographic settings apparently meet requirements for hydrogenetic formation of Co-rich crusts rather than Mn-rich nodules but only systematic studies will allow properly assess of potential deep-seabed Fe-Mn deposits in this region.
  • Causas e conseqüências do impacto ambiental da exploração dos recursos minerais marinhos

    Gomes, Abílio S.; Palma, Jorge J. C.; Silva, Cleverson G.

    Abstract in Portuguese:

    As atividades de mineração no mar podem causar diversos tipos de impactos ambientais aos ecossistemas marinhos, principalmente devido à destruição de habitats, que é um dos principais fatores que causam o declínio do número de espécies em todo o globo. Além de interferir diretamente no fundo submarino, as atividades de mineração podem causar um aumento da turbidez da água, com conseqüências para a produtividade primária local. Podem, introduzir e promover a liberação de nutrientes, causando a eutrofização e também a introdução de substâncias tóxicas, que quando incorporadas à biota, alteram o crescimento, a taxa de reprodução e a sobrevivência das espécies. Os métodos para identificação dos impactos ambientais das atividades de mineração no mar visam estabelecer se estas introduzem poluentes, determinar a biodisponibilidade desses poluentes, verificar a existência de respostas mensuráveis do ambiente e estabelecer a relação causal entre resposta e poluentes. Estes métodos empregam três abordagens: mensuração de concentrações de poluentes no meio físico (água e sedimento) e biótico (bioacumulação); estudos de laboratório ou de campo que visam estabelecer a existência de respostas toxicológicas dos organismos aos poluentes; e estudos de campo sobre modificações na estrutura e processos dos ecossistemas.

    Abstract in English:

    The offshore extraction of marine minerals can cause several environmental impacts to the marine ecosystems, being the habitat destruction the main factor affecting the decline of the number of species around the world. Besides direct interference on the sea-bottom, the marine mineral activities can cause an increase in the water turbidity, affecting the local primary production. These activities can introduce and promote nutrient availability causing eutrophication. Otherwise it can introduce toxic substances that may be incorporated by the organisms, causing growth changes and alterations on the rates of reproduction and survival of the species. Current methods to identify the environmental impacts associated with the offshore mineral exploitation are centered on the reconnaissance of pollutant introduction and bio-availability, on the verification of measurable environmental changes and on the establishment of the relationship among the environmental response and pollutants. These methods apply three approaches: measurement of the pollutant concentration on the physical (water and sediment) and biological (bio-accumulation) environment; laboratory and field determinations of the organisms toxicity responses to pollutants; and field investigations of the ecosystem's structure and processes.
  • Recursos minerais marinhos além das jurisdições nacionais

    Souza, Kaiser G. de

    Abstract in Portuguese:

    As três últimas décadas do século XX foram marcadas por uma intensa atividade relacionada à exploração dos recursos minerais localizados no leito dos oceanos além das juridições nacionais. Nos anos 70 e 80, consórcios internacionais, constituidos por mais de 40 empresas de mineração, e agências governamentais provenientes de dezesseis países investiram centenas de milhões de dólares para localizar depósitos e estudar metodos de mineração e processamento de nódulos polimetálicos de leito marinho. Paralelamente, se desenrolou a III Conferência das Nações Unidas sobre o Direito do Mar. A Convenção das Nações Unidas sobre o Direito do Mar foi estabelecida em dezembro 1982 e em julho de 1994 foi adotado um acordo de implementação da Parte XI da Convenção, o qual regulamenta as atividades de aproveitamento dos recursos minerais localizados no leito dos oceanos além das juridições nacionais. O Acordo e a Parte XI da Convenção devem ser interpretados e aplicados como um instrumento único. A Convenção declara que os recursos minerais da área internacional dos oceanos são patrimônio comum da humanidade e cria a Autoridade Internacional dos Fundos Marinhos para organizar e controlar as atividades relativas ao aproveitamento destes recursos. Em meados dos anos 80, a situação econômica mundial se deteriorou face à desaceleração do crescimento industrial. Contudo, as empresas de mineração oceânica não se deixaram intimidar pela situação. No ponto de vista destas empresas, a posse de um sítio de mineração oceânica representa um capital financeiro, estratégico e político que vale a pena preservar. Nos anos 90, sete agências governamentais submeteram à Autoridade Internacional dos Fundos Marinhos seus planos de trabalho para exploração de nódulos polimetálicos. Até o presente momento seis delas já assinaram seus contratos de exploração junto à Autoridade. Desta forma, mais de 1.800.000 km² de áreas de exploração (equivalente a mais de 20% da superfície do território brasileiro) situadas nos oceanos Pacífico e Índico foram atribuídos a estas agências e à Autoridade para que esta possa conduzir suas próprias atividades de exploração. Atualmente a Autoridade está em vias de elaboração de regulamentos para a exploração de sulfetos polimetálicos e de crostas cobaltíferas situados no leito dos oceanos além das jurisdições nacionais. Logo que a Autoridade aprovar estes regulamentos, outras áreas também poderão ser determinadas para a exploração destes recuros. O começo do século 21 parece marcar o início de um esforço sistemático para o aproveitamento dos recursos minerais localizados no leito dos oceanos além das jurisdições nacionais. Este momento histórico requer uma especial atenção por parte das autoridades brasileiras no sentido de assegurar que os recursos minerais da parte internacional dos oceanos, especialmente aqueles localizados no Atlântico Sul, possam vir a constituir uma reserva econômica, estratégica e política para futuras gerações brasileiras.

    Abstract in English:

    The last three decades of the twentieth century were marked by intensive activities related to the development of mineral resources located in the seabed area beyond the limits of national jurisdiction. During the 70's and 80's, joint international ventures, including more than 40 mining companies and governmental agencies from 16 countries, spent hundreds of millions of dollars in locating deposits and studying methods for mining and processing the deep seabed polymetallic nodules. The Third United Nations Conferences on the Law of the Sea was held during the same period. In December 1982, the United Nations Convention on the Law of the Sea was adopted and in July 1994 the Aagreement Relating to the Implementation of Part XI of the Convention, which part regulates the activities in the international seabed area, was adopted. The Agreement and Part XI of the Convention shall be interpreted and applied together as a single instrument. The Convention stipulates that the mineral resources of the international seabed area are "common heritage of the mankind" and establishes the International Seabed Authority to organize and control the activities related to the development of these mineral resources. In the mid 80's, the world economic situation declined as a result of the decrease of industrial growth. However, the mining companies were not intimidated by the situation. In their eyes, the ownership of a mining site would represent a financial, strategic and political asset that deserved to be preserved. In the 90's, seven governmental agencies submitted to the International Seabed Authority their plans of work for exploration of polymetallic nodules. As of today, six of them have already signed their contracts for exploration with the Authority. As a result, more than 1,800,000 km² of exploration areas (more than 20% of the surface of Brazil) located in the Pacific and Indian Oceans were allocated to these governmental agencies and to the Authority to carry out exploration activities. At the present time, the Authority is in the process of developing regulations for prospecting and exploration for hydrothermal polymetallic sulphides and cobalt-rich ferromanganese crusts located in seabed areas beyond national jurisdiction. As soon as the Authority approves these regulations, other areas may be allocated for the exploration of these resources. The beginning of the twenty-first century seems to mark the commencement of a systematic effort to develop the mineral resources located in the seabed area beyond the limits of national jurisdiction. This historical event requires a special attention from the Brazilian authorities to ensure that the international seabed mineral resources, especially those located in the South Atlantic Ocean, will constitute an economic, strategic and political asset for future Brazilian generations.
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