MICROTERMOMETRIA DE BAIXA TEMPERATURA PLATINA LINKAM

O aparelho de microtermometria do Laboratório de inclusões fluidas da Universidade de Brasília, utilizado neste trabalho, é composto por microscópio óptico com lente de aumento máximo de 50x, platina Linkam modelo THMSG-600 acoplada, capaz de resfriar até -180°C e aquecer a aproximadamente 600°C. As taxas de resfriamento ou aquecimento podem ser de 1,0, 5,0 ou 10,0°C/min. Um tubo conectado à platina e ao nitrogênio leva esse gás à platina para que resfrie as inclusões até o momento do seu congelamento e evite a condensação da água. No aquecimento, um tubo com água circula ao redor da platina para evitar seu superaquecimento. A calibração do aparelho é realizada utilizando-se padrões sintéticos de inclusões fluidas FLUID INC.

72 Quanto à análise microtermométrica, essa consiste de uma observação cautelosa das mudanças de fase durante os processos de aquecimento e resfriamento. O aquecimento da inclusão busca a sua homogeneização completa, cuja temperatura representa a temperatura mínima de aprisionamento do fluido. O resfriamento é feito até o congelamento completo dos fluidos visando medir posteriormente a temperatura de fusão das fases fluidas, que se relaciona com sua composição (Sheperd et al., 1985).

Para uma interpretação expressiva dos dados microtermométricos, é preciso considerar que o fluido era um sistema homogêneo no momento de seu aprisionamento. Secundariamente, considera-se que a inclusão se comportou como um sistema de volume constante, ou seja, não houve perda ou ganho de material.

Para as análises realizadas nesse trabalho a acurácia do instrumento foi de ± 0.2°C entre -60° e 30°C e ±2°C quando acima de 30°C. O valor da salinidade equivalente foi calculada segundo Bodnar (1993) e Sterner et al., (1988). Realizaram-se a determinação dos dados microtermométricos para aproximadamente duzentos e cinquenta fluidas. Foram acrescentadas, para a estimativa das propriedades físicas das inclusões, análises realizadas por Pontes (2000).

2.5.1. Aquecimento

O objetivo do aquecimento é a leitura da temperatura de homogeneização total de uma inclusão fluida, isto é, a temperatura em que a inclusão se torna um sistema monofásico.

Em inclusões bifásicas aquosas existe uma relação numérica entre o tamanho relativo da bolha de vapor e a temperatura de homogeneização de um determinado composto. Entretanto, em casos especiais, a temperatura de homogeneização é equivalente à temperatura de aprisionamento (Sheperd et al., 1985).

Inclusões fluidas ricas em vapor geralmente homogeneízam pelo desaparecimento da fase líquida. Durante o aquecimento, a bolha de vapor expande-se até preencher totalmente a inclusão. A determinação da temperatura de homogenização depende do momento exato desse preenchimento, que é difícil de se observar. Por esse motivo existe um grande intervalo de erro para esse tipo de homogeneização (Sheperd et al., 1985).

Quando inclusões multifásicas são aquecidas, os minerais-filhos (daughter minerals), particularmente os mais solúveis, começam a se dissolver. A taxa com que estes se dissolvem está relacionada com a sua solubilidade na fase líquida. A temperatura de homogeneização da

73 inclusão fluida pode ser, então, expressa pela temperatura de dissolução do mineral-filho (Sheperd et al., 1985).

Quando há mais de um mineral-filho, deve ser feita referência ao sistema salino misturado, reportando-se à temperatura de dissolução de cada sal.

2.5.2. Resfriamento

As inclusões fluidas apresentam um comportamento metaestável quando resfriadas e somente desenvolvem novas fases a temperaturas muito mais baixas do que as esperadas. Por isso, as mudanças que ocorrem durante o resfriamento são de pouco valor. O procedimento usual é resfriar a inclusão o mais rápido possível para superar o supercongelamento e depois permitir o aumento gradual da temperatura (Sheperd et al., 1985).

Para a determinação da salinidade de inclusões aquosas, os estudos de resfriamento são os mais utilizados, uma vez que o ponto de congelamento da água é diretamente proporcional à quantidade de sal nela contido.

O resfriamento normalmente é executado antes do aquecimento, devido ao fato de o segundo poder causar a decrepitação da inclusão ou perda de seu material por vazamento.

Devido aos vários ambientes de formação das inclusões, essas podem possuir diversas composições, apresentadas abaixo:

2.5.3. Sistema H

O-NaCl

Os estudos de resfriamento são os mais usados para determinar a salinidade de inclusões aquosas, pois, como já referido, o ponto de congelamento da água é diretamente proporcional à quantidade de sal nela contido.

No processo de reaquecimento (depois do limite do supercongelamento), o primeiro líquido se forma a –20.8ºC (temperatura eutética), em que ocorre a fusão da hidrohalita, restando líquido e gelo (Sheperd et al., 1985). Devido à pequena quantidade de líquido formada, essa transformação é muito difícil de ser notada, normalmente é reconhecida pelo aspecto granular que a inclusão adquire. Com o aumento da temperatura, o gelo continua a fundir-se até chegar à temperatura de fusão, que depende da quantidade de sal no fluido.

As medidas da temperatura eutética entre –33ºC e –21ºC podem representar a adição de KCl ou MgCl2 ao sistema. Nos sistemas onde há saturação de NaCl (ou KCl), a salinidade é

74 Os sais dominantes na maioria das inclusões são compostos por NaCl, CaCl2, KCl,

MgCl2 e FeCl2. A temperatura de primeira fusão (temperatura eutética) inferior a –20.8ºC

pode ser um indício da existência de outros sais, além de NaCl na inclusão. A adição de KCl a uma solução de NaCl causa uma redução de 2.1ºC na temperatura eutética; CaCl2 e MgCl2

causam uma redução ainda maior. Mesmo nos casos em que a temperatura eutética não pode ser determinada, a diferença da temperatura de fusão do gelo entre NaCl-KCl, NaCl-MgCl2 e

NaCl-CaCl2 é suficientemente grande para permitir a identificação do sistema (Sheperd et al.,

1985).

2.5.4. Sistemas CO

-(CH

-N

) não aquosos

Uma inclusão que contenha CO2 pode parecer monofásica (líquida ou gasosa) ou

bifásica (líquido+ vapor) à temperatura ambiente, dependendo da densidade. A primeira medição feita é da homogenização da inclusão, que pode ser feita de duas maneiras: aquecendo uma inclusão bifásica, ou resfriando uma inclusão monofásica até que ela se torne bifásica, e em seguida, aquecê-la. A homogenização pode acontecer de três formas: desaparecimento da fase gasosa, desaparecimento da fase líquida ou desaparecimento gradual do menisco entre as fases gasosas e líquidas. A –56.6ºC o CO2 se funde gerando CO2 líquido

e mais vapor, sendo essa a temperatura de fusão final de CO2 (Sheperd et al., 1985).

Sob temperatura ambiente, inclusões fluidas dos sistemas CO2 e CO2-CH4 são difíceis

de ser distinguidas. Pode-se deduzir sua presença por causa do seu comportamento diferente quando são submetidas a baixas temperaturas. A adição de CH4 reduz o ponto tríplice do CO2

(-56,6ºC). O cálculo da quantidade real de CH4 é feito com a temperatura de homogenização e

o modo como ela ocorre. N2H2S e SO2 são outros gases comuns que causam decréscimo no

ponto tríplice de CO2 (Sheperd et al., 1985).

2.5.5. Sistema H

O-NaCl-CO

Esse tipo de sistema possui quantidades significativas de CO2 líquido e uma fase gasosa

à temperatura ambiente, embora traços desses compostos existam na grande maioria das inclusões. Trata-se das inclusões de mais difícil análise, pois desenvolvem no mínimo cinco fases durante um resfriamento: (i) rica em líquido; (ii) gelo; (iii) gases hidratados; (iv) CO2

sólido; (v) rica em CO2 líquido e (vi) gasosa com CO2.

Estas inclusões apresentam um grande número de mudanças de fases. Apresentam duas fases líquidas imiscíveis, sendo uma aquosa e outra não aquosa. Como o CO2 é um líquido

75 não polar, o NaCl, assim como os outros sais solúveis, particiona fortemente para a fase aquosa, enquanto CH4 e N2, se presentes na inclusão, entram na fase não aquosa (Sheperd et al., 1985).

As dificuldades existentes na análise microtermométrica de inclusões fluidas constituídas por compostos ocorrem devido à formação de gases hidratos (clatratos), que são resultantes da interação entre as fases aquosas e não aquosas. Esses compostos de baixa temperatura (CO2. ¾ H2O) guardam muita água em suas estruturas, e normalmente fundem-se

no intervalo de –6ºC a 12ºC.

É importante observar que, durante a formação do clatrato, uma quantidade de água é removida da fase aquosa. Dessa forma a solução residual sofre um aumento de salinidade. A temperatura de fusão final do gelo é, então, anomalamente baixa e não uma estimativa real da salinidade do fluido. Outros gases comuns podem estar contidos no sistema, como CH4 ou N2.

A fusão do hidrato de CO2 maior que 10ºC indica a presença desses outros gases.

2.6. MICROTERMOMETRIA DE ALTA TEMPERATURA - PLATINA