Geoquímica e suas aplicações

Geoquímica é uma área dos estudos das geociências, especificamente da geologia, em que são estudados os elementos químicos e suas relações com o planeta Terra e seus fenômenos. As abordagens variam entre hidrogeoquímica, prospecção, estudos ambientais, isótopos e geocronologia. Assim, os conhecimentos dos processos químicos e o comportamento dos elementos são estudados pela geoquímica e suas aplicações, já mencionadas anteriormente, de acordo com as reações exógenas e/ou endógenas que ocorrem nas esferas do planeta.

Importância da Geoquímica

Diante de várias subáreas da geoquímica, sua importância se dá no estudo da composição terreste. As relações entre crosta e manto, e suas composições indicam histórias geológicas fascinantes. O comportamento dos elementos químicos vai indicar como é sua compatibilidade com cada assembleia mineral e rochas.

Assim, os elementos compatíveis com o manto são aqueles que formam minerais mantélicos, como ferro, magnésio, cromo, cobalto, vanádio e outros. Esses elemnetos geram minerais como piroxênios, micas ferromagnesianas, granadas, espinélios, e principalmente olivina.

Pelo contrário, os elementos incompatíveis compõem o líquido gerado na fusão parcial de rochas, e portanto não geram fases cristalinas. Os principais são tântalo, zircônio, potássio, rubídio e outros, geralmente metais de transição.

Como será abordado no texto, a geoquímica ambiental é um forte ramo da geoquímica, e a importância dela para esses estudos é justamente tratar critérios como clima, contaminações, danos ambinetais, entre outros. Por isso, é fundamental compreender as dinâmicas terrestres, sejam essas internas (geológicas), quanto externas (animais e hidrológicas).

Geoquímica ambiental

As atividades mineradoras necessitam de controles químicos para manter o local de extração condizente com as normas, e também para evitar problemas ambientais (ou até mesmo consertá-los). Dessa forma, a geoquímica ambiental é o que caracteriza o emio ambeinte estudando a variação dos elementos químicos na atmosfera, hidrosfera, biosfera e litosfera.

Envolve principalmente a remediação de águas e solos nos empreendimentos de mineração. Muitas vezes, as atividades relacionadas ocorrem por meio da aplicação de isótopos estáveis para controle hidrogeológico e pedológico.

Assim, a geoquímica e suas aplicações para a área ambiental ocorrem por meio de análises em amostras de sedimentos, solos, rochas, águas, terra, e outros materiais que venham a calhar. Todos os estudos são em prol da caracterização do ambiente em questão, e por meio desses, é possível identificar contaminantes.

As contaminações acontecem principalmente em áreas urbanas, por conta de atividades antrópicas. A industrialização, a mineração, o plantio de alimentos, aglomerados urbanos e sistemas de esgoto interagem todos entre si, necessitando de análises e intervenções. Dessa maneira, a necessidade que surge, então, é o tratamento dos problemas, de acordo com as circunstâncias, para remediar a situação e tentar realizar um equilíbrio ecológico e geográfico local.

Aplicações ambientais

Um exemplo clássico sobre a geoquímica ambiental e sua contribuição é o entendimento de problemas de saúde pública. A abundância de fluor e cálcio e águas destinadas ao consumo no Brasil, ou até mesmo a necessidade de adição de elementos como zinco e ferro, retratam esse cenário.

Em geral, as análises laboratoriais que se aproximam mais de estudos geoquímicos ambientais são a determinação de: metais, compostos BTEX, hidrocarbonetos, pesticidas, coliformes fecais, quantidade de gases oxigênio e carbônico, clorofila, pH e Eh, granulometria, turbidez e condutividade de águas, quantidade de cloretos e nitratos, além de cátions e ânions.

Prospecção Geoquímica

A prospecção mineral se trata da busca de áreas que oferecem algum tipo de rocha ou associação mineral que possam ser extraídos e comercializados, trazendo lucro e até mesmo estudos. Dessa maneira, a prospecção geoquímica e suas aplicações se dão pelo estudo de alterações de rochas e mineralizações, como por exemplo por fluidos hidrotermais.

Para isso, é necessário realizar boa escolha de regiões geográficas com potencial geológico para produção mineral que resulte em lucro. Nesses cenários, a geoquímica auxilia na distribuição dos elementos químicos nas rochas e solos locais, para identidicar anomalias que podem ser prejudiciais ou proveitosos para a mineração. São feitos, assim, os controles qualitativos e químicos dos depósitos minerais e de isótopos químicos e radiogênicos.

Geoquímica Isotópica e a Geocronologia

Uma das formas de datar uma rocha é a partir de seu conteúdo fossilífero, visto que é possível correlacionar a época de vida de determinado animal ou planta, com a formação geológica. Essa aplicação se dá em rochas sedimentares especificamente, e, portanto, são necessarias outras maneiras de datação. A geoquímica isotópica entra como auxílio principal para a geocronologia, afim de estimar a época de formação minerálogica.

Idades absolutas

A fim de determinar a idade absoluta de uma rocha ígnea, pelo contrário das sedimentares já comentadas, é possível utilizar de métodos radiométricos. São utilizados elementos químicos que se assemelhem à alguma condição de formação mineral, como por exemplo, Rb/Sr para cristais de alta temperatura. Na cristalização do magma em câmaras magmáticas, o 87Sr radiogênico se mostra como elemento móvel e consegue migrar entre as fases minerais. Tudo isso ocorre em sistemas ígneos de temperatura no mínimo 400ºC. É a partir desse elemento que se define há quanto tempo atrás houve resfriamento desse magma.

Homogeneização isotópica

A propriedades químicas de diferentes isótopos de um mesmo elemento são muito semelhantes, mas não iguais, o que pode gerar homogeneização desses isótopos. Em sítios cristalinos de características diferentes, e, sendo assim, quando elementos diferentes estão nesses ambientes, alguns podem se mover rapidamente, enquanto outros nem tanto, porém se distribuem com maior facilidade. Os elementos químicos competem entre si para se arranjarem nos sítios cristalino, e dessa forma alguns perdem e outros ganham estabilidade. Os elementos, então, sempre se distribuem de forma a tentar alcançar o menor nível de energia, a fim de obter seu lugar no sítio cristalino do mineral. Quando o equilíbrio ocorre, a maior probabilidade é de que haja proporção idêntica de isótopos em cada sítio cristalino.

Dessa maneira, os elementos químicos e seus respectivos isótopos se movem entre os sítios, seja em líquidos, gases ou sólidos (inclusive estruturas cristalinas). Cada elemento com sua propriedade química se arraja de forma a se encaixar nos sítios disponíveis e minimizar a energia do sistema. Caso haja um único elemento, as trocas isotópicas ocorrem somente para esse, e então os isótopos se distribuem de forma homogenea e a entropia do sistema aumenta.

Mercado da Geoquímica

As oportunidades de geoquímica ocorrem tanto em meios acadêmicos quanto profissionais. Há crescente demanda de trabalhos ambientais relacionados à geologia, principalmente após rompimento de barragens. Assim, com a necessidade de estudar, qualificar e quantificar os elementos químicos nas associações geológicas, o mercado da geoquímica está crescendo e abrindo diversas oportunidades. É importante, por exemplo, em sistemas de mineradoras, entender a água que percola nas barragens e sua composição química, quantificar os elementos nos solos que são retirados a fim de aproveitar a rocha que deve ser expostae qualificar as rochas mineradas para obter lucro nas vendas.

Sendo assim, é essencial entender de geografia, geologia e química para trabalhar nesta área. O entendimento dos ambientes de trabalho e ter uma visão global do que podem significar os resultados obtidos em análises geoquímicas também é necessário. Dessa maneira, as geociências, atualmente, exigem conhecimento básico em ferramentas digitais como GPS e SIG, que também são importantes para trabalhar com os dados obtidos geoquimicamente.

Autor(a): Clarice Grossi 

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