1. Universidade Federal do Pará
Instituto de Geociências
Faculdade de Oceanografia
Sedimentação Marinha
NÓDULOS
POLIMETÁLICOS
Thaiane Santos
Belém - PA
Novembro - 2013

2. Nódulos Polimetálicos
Depósitos Autigênicos
Recursos minerais
metálicos
Nódulos polimetálicos ou
nódulos de manganês
Crostas cobálticas
Sulfetos polimetálicos

3. Nódulos Polimetálicos
• Nódulos polimetálicos são minerais óxidos com enormes
reservas e representam uma promissora fonte de metais,
especialmente Cu, Ni, Co e Mn. As principais matrizes nos
nódulos de manganês e ferro são de ∂-MnO2 e goetita,
respectivamente (Acharya et al., 1999)
• Concreções rochosas formadas por camadas concêntricas de
hidróxidos de ferro e de manganês em torno a um núcleo,
formados pelo processo de sedimentação dos oceanos.
Objetos esferóides de cor enegrecida, possuindo tamanho e
peso variáveis e encontrados em profundidades que variam
de 3000 a 5000 metros (BÉGUERY, 1979).
• Deposição de óxidos de ferromanganês.

5. Nódulos Polimetálicos
Condição inicial básica para a formação dos depósitos
ferromanganesíferos:
• Localização de fontes de metais
• Circulação Oceânica Superficial para prover Fe, Mn e
elementos menores como Na, Ca, Sr, Ni, Cu, Co, Mo.
Fatores que influenciam sua formação:
Localização e
abundância das
fontes dos metais
constituintes
Natureza e idade
dos nódulos e do
substrato
Ambiente de
transporte, deposição
e diagênese em que se
formou o nódulo.

6. Nódulos Polimetálicos
Forma de ocorrência
Pequenas pelotas levemente
achatadas, formas irregulares,
alongadas, tabulares,
elipsoidais e
poligonais
Coloração
Geralmente castanha, quando
predominantemente
ferríferos, ou preto-azulada,
se manganesíferos.
Textura
Pode apresentar textura
mamilar (botrióide), lisa ou
fissurada, ou pode
ser perfurada ou revestida de
incrustações orgânicas.
Dimensões
Dimensões médias de 3 cm,
porém podem atingir até 25
cm.

7. Nódulos Polimetálicos
Composição
Os nódulos são constituídos por uma variedade notável de
elementos químicos.
A composição química é heterogênea em nódulos individuais e
em pequenas distâncias.
O grau de enriquecimento de alguns elementos de elevado valor
econômico pode ser bastante expressivo em relação à
abundância na crosta terrestre.

8. Nódulos Polimetálicos
Composição mineralógica
Predominam as fases mineralógicas autigênicas, principalmente
oxihidróxidos de Mn e de Fe.
Óxidos de Mn
Todoroquita (MnO2 hidratado),
birnessita, vernadita, manganita e
psilomelano.
Óxido de ferro mais comum
Goetita: FeO (OH)
Óxido de ferro hidratado.
90,0% de Fe2O3
Podem ocorrer substituições iônicas do Mn e do Fe por outros
elementos (Na, Ca, Sr, Cu, Co, Ni, Mo).
Minerais detríticos (argila, quartzo, rutilo, barita) também são
encontrados.

9. Nódulos Polimetálicos
Taxas de crescimento: ~10 mm / 106 anos → 1000 a 10.000
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.
Formação: a taxa de formação corresponde a uma das
reações mais lentas conhecidas.
Áreas com pequenas taxas de sedimentação e/ou sujeitas a
constante atividade erosiva → concentração de nódulos em
testemunhos ocorrem em hiatos de sedimentação.

10. Nódulos Polimetálicos
Precipitação dos minerais :
Precipitação hidrogênica ,
acumulação de metais
diretamente da água do
mar
Processos diagenéticos
associado a atividade
biológica

11. Nódulos Polimetálicos
Formas e principais ocorrências de depósitos de Fe-Mn de
oceano profundo:
Fontes de metais: descarga fluvial de sedimentos terrígenos ou
exalações hidrotermais submarinas.
Forma de ocorrência das concentrações:
• Revestimentos do assoalho oceânico em forma de películas
oxidadas finas;
• Aglutinações de núcleos cobertos por óxidos;
• Crostas de espessura variável;
• Concreções nodulares de dimensões também muito variável.

12. Nódulos Polimetálicos
Distribuição: Todos os oceanos.
Mais abundantes e mais ricos em conteúdo metálico:

13. Nódulos Polimetálicos
• Nódulos da zona Clarion-Cliperton (ZCC), no Pacífico
nordeste, limitada a oeste e a leste pelas Ilhas do Havaí e
Baixa Califórnia e a norte e sul pelas zonas de fraturas Clarion
e Clipperton.

14. Nódulos Polimetálicos
• Nódulos da Bacia Indiana Central (BIC), entre a Cordilheira
Central Indiana, a Cadeia 90º Leste e limitada ao sul pela
Cordilheira Indiana Sudoeste.
• Nódulos da Bacia do Peru, no Pacífico sudeste, entre a
elevação de Galápagos a leste, a fossa do Peru a oeste, as
ilhas Galápagos, a norte e a Cadeia Carnegie a sul.

15. Nódulos Polimetálicos
Características regionais dos depósitos de Fe-Mn de oceano
profundo:
Nas três principais áreas de ocorrência dos nódulos
polimetálicos identificam-se situações ambientais comuns
quanto aos fatores que condicionam a formação dos campos de
nódulos.
Fatores: fontes de metais, circulação oceânica, produtividade
primária superficial, profundidade, relevo, cobertura sedimentar
e geologia do embasamento oceânico.
As condições de oxidação também existem em todos os
oceanos.

16. Nódulos Polimetálicos
• Concentrações de nódulos mais importantes:
Baixas latitudes:
Taxas reduzidas a moderadas
de produtividade superficial
junto às áreas dos depósitos
Sedimentação biogênica
Favorecimento de processos
diagenéticos de crescimento e
concentração metálica dos
nódulos

17. Nódulos Polimetálicos
Formas e principais ocorrências de depósitos de Fe-Mn de
oceano profundo:
Calcula-se que existam 100 a 200 bilhões de toneladas de
nódulos apenas no Oceano Pacífico.
Taxa de crescimento no Pacífico = 25 cm / 106 anos em vales
~ 1 m / 106 anos nas elevações

18. Nódulos Polimetálicos
Pacífico Norte: A entrada de metais no ambiente marinho
ocorre a leste da província de nódulos de Clarion-Clipperton.
Fe e Mn em solução: descarregados pela drenagem da costa
oeste norte americana, e pelas emanações vulcânicas da
Cordilheira do Pacífico Oriental.
Transporte: lateralmente pela corrente Norte Equatorial.

19. Nódulos Polimetálicos
Bacia Central Indiana:
Aparentemente a fonte é única. O aporte provém da descarga
sedimentar dos rios Ganges e Brahmaputra.
Distribuição pelas correntes de turbidez até cerca do limite norte
bacia oceânica central.
A profundidade da lâmina d’água: 4500 a 5600 m.
Lisoclina: do carbonato fica em torno de 4000 m.
CCD situa-se a cerca de 5000 m.
Nestas condições a abundância varia de esparsos nódulos
isolados a mais de 20 Kg/m2.

20. Nódulos Polimetálicos
As condições de oxidação também existem em todos os
oceanos.
Ambientes de alto potencial de oxi-redução em águas oceânicas
de circulação fraca são favoráveis à sedimentação de nódulos .
A natureza e o enriquecimento metálico das fases mineralógicas
que constituem os nódulos relacionam-se claramente com a
produtividade primária superficial, a profundidade do assoalho
oceânico, da lisoclina e da CCD.

21. Nódulos Polimetálicos
Zonas de alta produtividade: proliferação de os organismos
planctônicos nas águas superficiais concentrando os metais →
transporte vertical de metais até o assoalho marinho.
Abundância máxima de nódulos na região Bacia do Peru: onde
a concentração de C orgânico na superfície dos sedimentos é
responsável pela alta taxa de crescimento dos nódulos.
Nesta área, a elevada bioprodutividade é dada pela influência
das águas enriquecidas em nutrientes provenientes da
ressurgência da costa do Peru.

22. • Fundos Geológicos
• Métodos e amostragem
• Características de componentes de REE em nódulos
polimetálicos e crostas
• Processo de enriquecimento e perspectiva de uso de REE em
nódulos polimetálicos e crostas
• Conclusão

23. Nódulos Polimetálicos
• Elementos raros em terra (REE):
Análise de 25 amostras de nódulos e crostas coletadas no Mar
da China do Sul, Oceano Pacífico, Atlântico e Índico.
Análise do teor de REE e níveis de outros elementos presentes
por ICP-MS/AES.
Reservas totais 1,6x10¹² t apenas no Oceano Pacífico , contendo
Mn no valor de 2.000x10⁸ t (200x mais do que reservas
terrestres).
Conteúdo REE 10 a 100x maior do que em sedimentos e na água
do mar.

24. Nódulos Polimetálicos
ERR possui baixo conteúdo na água do mar, seu teor aumenta
com a profundidade. São absorvidos da água do mar e
acumulados no sedimento.
Testes de composição geoquímica nas 25 amostras .
Concentração máxima em nódulos e crostas: 2.082,41x10⁻⁶ e
mínima de 1.265,57x10 ⁻⁶.
Teor de REE em nódulos em geral baixo (Menor valor na Bacia do
Pacífico Oriental).
Mar da China do Sul: 1.900,6x10 ⁻⁶ de nódulos e 1.513,72x10 ⁻⁶
de crostas.

25. Nódulos Polimetálicos
Alto conteúdo de Ce nas amostras (60,5% do conteúdo de REE).
Expansão do assoalho do Pacífico: regiões hidrotermais e
vulcânicas ativas. Intemperismo submarino e fluidos
hidrotermais fornece material para o crescimento de nódulos.
Clarion – Clipperton: canal de de afloramento de magma
profundo.
Ambientes oxidantes: Ce adsorvido por nódulos e crostas.
Mar norte da China Meridional
profundidade rasa.
Desenvolvimento da exploração.
nódulos e crostas em

26. Nódulos Polimetálicos
Como resultado das investigações e levantamentos realizados
desde o final da década de 1960, dispõe-se atualmente de uma
considerável base de conhecimento dos depósitos
ferromanganesíferos de mar profundo mais importantes,
localizados nos oceanos Pacífico e Índico.
No Atlântico as condições oceanográficas são menos favoráveis à
ocorrência de campos de nódulos comparáveis aos do Pacífico e
Índico, principalmente pela influência da sedimentação de
origem terrígena.
A pouca ocorrência de nódulos e crostas no Oceano Atlântico sul
pode demonstrar apenas o pouco conhecimento que se tem
dessa região, e o quanto ainda há para se aí investir.

27. Referências Bibliográficas
Mendes, Josué Camargo, 1918. Elementos de estratigrafia. SP: T. A. Queiroz:
1984. v:12.
Palma, Jorge J. C. & Pessanha., Ivo B. M. Depósitos Ferromaganesíferos de
Oceano Profundo. Brazilian Journal of Geophysics, Vol. 18(3), 200.
ZHANG Zhenguo et al., Enrichment of REEs in polymetallic nodules and
crusts and its potential for exploitation. JOURNAL OF RARE EARTHS, Vol. 30,
No. 6, June 2012, P. 621
Cruz , Marlene O. et al., Nódulos Polimetálicos.
Ministério de minas e energia – MME. Desenvolvimento de Estudo para
Elaboração do Plano Duodecenal (2010 - 2030) de Geologia, Mineração e
Transformação Mineral. http://www.mme.gov.br/