Aula 1 - Introdução ao Estudo dos Depósitos Minerais

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Introdução ao estudo dos depósitos minerais
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O que é Geologia econômica?
Conceito: É o ramo da geologia que estuda as rochas, os minerais e depósitos minerais ou outras formas de ocorrência mineral, de modo a conhecer seus aspectos geológicos, morfológicos, controles de formação e aspectos genéticos visando seu aproveitamento econômico.
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Disciplinas que se relacionam direta ou indiretamente com geologia econômica
1- Prospecção Mineral-Ensina como procurar, dimensionar e qualificar os depósitos minerais;
2-Economia Mineral- Se estuda como calcular o valor comercial do Depósito Mineral em relação a politica mundial de preços;
3-Mineralogia – Estuda-se as propriedades dos minerais de modo a identificá-los em escala macroscópica e microscópica;
4-Microscopia de Minérios – Estuda-se as propriedades e processos de formação dos minerais opacos;
5-Recursos Energéticos – Estuda-se as principais fontes minerais de produção de energia, como carvão, petróleo , urânio e eólica
6- Geologia Estrutural
7-Petrologias (Ígnea, Metamórfica e Sedimentar)
8-Sensoriamento Remoto
9- Geofísica (Aerogeofísica) 
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O que é um depósito mineral?
Conceito: Corresponde a uma concentração mineral anormal dentro de um contexto geológico específico, cujo tamanho e teor permitem o seu aproveitamento econômico.
Ocorrência Mineral – quando o tamanho e teor não permite seu aproveitamento economico no momento.
- Depósitos de minerais metalicos (ferro, cobre, estanho, etc)
- Depósitos não metálicos quartzo, calcário, mármore,etc
- Depósitos de combustíveis fósseis 
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O que transforma uma concentração mínima de elementos metálicos em um Depósito Mineral?
Elemento	Teor médio na crosta Teor minimo explotável Fator de Concentração
___________________________________________________________________Al		8%			30%			3,75
Fe		5%			25%			5
Cu		50ppm			0,4%			80
Ni		70ppm			0,5%			71
Zn		70ppm			4,0%			571
Mn		900ppm			35%			389
Sn		2ppm			0,5%			2500
Cr		100ppm			30%			3000
Pb		10ppm			4,0%			4000
Au		4ppb			1g/t			250
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Objetivo do estudo dos depósitos minerais
Seu estudo é feito com duas finalidades:
1-uma de interesse científico 
2-outra de interesse econômico
O interesse das empresas de mineração é sempre econômico. O interesse dos pesquisadores das Universidades é, geralmente, mais científico.
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Abordagem de interesse científico
Objetiva uma melhor compreensão dos processos de distribuição e concentração dos elementos nas diversas esferas do planeta Terra, desde a época de sua formação até os dias atuais.
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Figure 1-5. Relative atomic abundances of the seven most common elements that comprise 97% of the Earth's mass. An Introduction to Igneous and Metamorphic Petrology, by John Winter , Prentice Hall.
Abundância relativa dos principais elementos no planeta TERRA
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				O	Fe Ni Mg	Si	Ca	Al
Terra inteira		32	32	1.8 15	14	1.7	1.6 %
Manto + crosta		44	8	0.1 23	21	2.5	2.4 %
 (BSE)
Diferenciação entre núcleo e 
crosta + manto (= BSE: Bulk Silicate Earth)
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CLASSIFICAÇÂO GEOQUÍMICA
Classificação de Goldschmidt: é uma classificação geoquímica que agrupa os elementos químicos de acordo com as suas afinidades em siderófilos, calcófilos, litófilos e atmófilos.
Siderófilos: São elementos nativos e de alta densidade , cuja maioria tende a se ligar com o ferro metálico no estado sólido ou fundido . Como mostram maior afinidade pelo ferro do que pelo oxigênio e enxofre, são elementos comuns no núcleo terrestre e em meteoritos sideríticos. 
Calcófilos: São aqueles metais, que apresentam pouca afinidade pelo oxigênio, preferindo ligar-se com o enxofre formando sulfetos altamente insolúveis. Como apresentam afinidade pela fase sulfídica são encontrados no manto terrestre e crosta terrestre. 
Litófilos: São principalmente os elementos altamente reativos. Incluem também um pequeno número de não-metais reativos e os metais mais reativos como o titânio, o zircônio e o vanádio. Como apresentam afinidade pela sílica são encontrados na litosfera (crosta terrestre). 
Atmófilos: São aqueles elementos encontrados principalmente ou exclusivamente no estado gasoso. O hidrogênio da água é classificado como atmófilo mesmo que a água esteja na forma líquida. Isto porque nenhum hidrogênio existe em compostos sólidos na crosta terrestre. Devido a maior ou menor volatilidade são encontrados na atmosfera e hidrosfera. 
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Litófilo: procuram a fase silicática ou oxidos (manto, crosta)
Siderófilo: procuram a fase metálica (núcleo), mas alguns exibem tendência calcofila
Calcófilo: procuram a fase sulfídica (núcleo)
Atmófilo: voláteis (atmosfera, hidrosfera)
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Modo de concentração dos elementos
A migração e distribuição dos elementos ocorrem continuamente e por vários processos, tais como:
-Diferenciação magmática;
-Hidrotermalismo;
-Metamorfismo;
-Erosão dos continentes e transporte dos materiais erodidos pela água, vento, geleiras, etc.
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Resultado da migração dos elementos
1- Era de se esperar que houvesse uma homogeneização de certos segmentos da Terra com características petrográficas semelhantes, de tal modo que uma região qualquer teria a mesma concentração geoquimica de outra, com características semelhantes;
2- A formação de enormes concentrações anômalas de elementos em determinados locais é atribuída aos chamados “acidentes de percurso”.
OBS- Compreender os acidentes de percursos que formam os depósitos minerais constituem o OBJETIVO ESPECIFICO do Curso de Geologia Econômica
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Pré-condições geológicas para formação de um depósito mineral
i) Uma fonte dos componentes do minério 
ii) Um mecanismo que transporte estes componentes do minério para um sítio de deposição e que propicie uma concentração apropriada. Em alguns casos, verifica-se a remoção dos componentes indesejáveis para permitir uma concentração residual.
iii) Um mecanismo deposicional que fixe os componentes transportados no corpo do minério, na forma de minerais minérios e ganga associada.
iv – Um processo ou um ambiente geológico que permita que o depósito de minério seja preservado.
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Xavier 2015
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Abordagem de interesse econômico
Objetivo: Exploração comercial
 
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ETAPAS DE DESENVOLVIMENTO DE UM EMPREENDIMENTO MINERAL
Etapas
1-Análise Regional
2-Levantamento Regional
3-Prospecção
4-Avaliação do depósito
5-Lavra
6-Controle e recuperação
 do meio ambiente
Objetivo
Seleção de áreas favoráveis à ocorrência de mineralizações de interesse; investigação do conhecimento e de trabalhos eventualmente já realizados nas áreas selecionadas; procura de indícios de mineralização; seleção de áreas prioritárias para estudos de detalhe nas etapas seguintes;
Procurar alvos dentro das áreas selecionadas favoráveis à ocorrencia de depósitos minerais;
Investigar os indícios de mineralização superficiais e subsuperficiais; hierarquizar ou classificar os indícios por ordem de prioridade para posterior estudo de detalhe;
Caracterizar o depósito mineral (forma, extensão, profundidade, quantidade das substâncias úteis, teores, ) se ele é ou não viável economicamente;
Estabelecer métodos de lavra e de beneficiamento, definir equipamentos para essas atividades e estudar a viabilidade econômica do empreendimento mineiro;
Coletar dados que permitam conciliar os trabalhos de mineração versus a proteção do meio ambiente, recuperando áreas já degradadas por essas atividades
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Alguns conceitos em Geologia Econômica
Cut-off ou Teor de Corte: É o teor mínimo que um depósito mineral pode ser explorado economicamente e usualmente define o limite da zona mineralizada. Por exemplo, se o teor médio de um depósito pórfiro é de 0.5% Cu, o Cut-off pode ser de 0.2% Cu. 
 Ganga: Corresponde aqueles minerais que ocorrem com os minerais minérios, mas sem valor econômico.
Teor: A concentração do elemento de interesse econômico em uma amostra de rocha, usualmente dada em %. Se a concentração é baixa, como a de Au, Ag, Pt e outros, a concentração pode ser dada em ppm, grama por tonelada (g/t) ou onças por tonelada (opt). O teor de um depósito mineral é calculado frequentemente empregando procedimentos estatísticos, como a média dos teores de um número muito grande de amostras coletada para todo o depósito. Uma onça = 38,35 g; 1 quilate =200mg ou 1/5 grama 
Teor de recuperação – representa a relação entre o mineral-minério recuperado e o total de mineral minério que vai ao processo de beneficiamento. Ex. Em um pegmatito se extraem 10 toneladas de placas de muscovita; após a qualificação restam 8 toneladas de muscovita de boa qualidade. Neste caso, o teor de recuperação é de 80%.
Minério: Corresponde um mineral ou minerais que podem ser explorado e extraído de uma rocha com lucro.
Mineral metálico – É todo mineral ou associação mineral do qual se pode extrair com proveito econômico um ou vários metais ex. Hematita (Fe2O3) é um mineral metálico porque dele se extrai o Fe. Da galena se extrai o Pb e da calcopirita o Cu.
Mineral industrial – É todo mineral ou rocha usados para um ou mais objetivos, sem que seja necessário extrair algum metal. Ex. Calcario, argilas, granito, etc.
 
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Alguns conceitos em Geologia Econômica
Protominério – Rocha com baixa concentração inicial de minério, que foi posteriormente enriquecida por processos pós-formacional (hidrotermalismo, metamorfismo, etc).
Estéril – Representa a rocha encaixante e/ou minério de baixo teor sem valor que acompanha o minério no momento da extração na mina. Deve ser armazenado de modo a permitir seu futuro aproveitamento quando o mercado permitir, ou seja, é o resíduo da lavra.
Concentrado – Após o minerio ser extraído ele passa por um processo de beneficiamento ou concentração. O produto final útil do beneficiamento em que o mineral-minério ou o metal se encontra em alto teor representa o concentrado.
Rejeito – Representa o resto sem valor comercial atual que sobrou do processo de concentração ou beneficiamento ou seja é o resíduo do beneficiamento
 Reservas: A quantidade de minério em um dado depósito, usualmente avaliado em número de toneladas e com teor médio específico. 
- Reserva Medida – É determinada pelo estudo de detalhe ao longo do Comprimento, largura e espessura, com margem de erro de 20%.
- Reserva Indicada – Estudo ao longo de 2 parâmetros entre os 3 citados acima, com margem de erro de 40%
- Reserva Inferida- Estudo ao longo de um único parametro entre os 3, com erro de 60%.
Recursos minerais : são concentrações de minério cujas características fazem com que sua extração possa ser técnica e economicamente viável.
Os recursos minerais dividem-se em metálicos (ferro, cobre, estanho e outros) e não-metálicos, como quartzo, calcário, mármore e outros.
 
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Termos de depósitos minerais
Alteração: Mudança na mineralogia da rocha encaixante como resultado de reaçoes quimicas envolvendo soluções hidrotermais e/ou meteoricas. P/ex. minerais máficos tais como hornblenda podem alterar-se para clorita e feldspato pode alterar-se para argila. Rocha encaixante ou hospedeira: Rocha que bordeja e/ou hospeda o depósito mineral.
Depósito endógeno – é aquele cuja concentração de minerais se desenvolveu no interior da litosfera, sob influencia de magmas e/ou soluções ascendentes ou por processos metamórficos.
Depósitos exógenos – São aqueles cuja concentração se desenvolveu na superfície da terra ou quase à superfície, sob influencia de processos sedimentares quimicos, alteração quimica ou fisica.
Depósito Epigenetico: O minério se formou após a formação da rocha encaixante ou rocha hospedeira,, por exemplo, um veio. O minerio é portanto mais jovem que a rocha hospedeira. 
Hidrothermal: Fluidos quentes, usualmente água, que pode carrear metais e outros compostos em soluções ao local de deposição do minério . 
Gossan: Depósito formado por intemperismo de sulfetos produzindo minerais de óxido de ferro secundário em superfície. Visto que pirita é frequentemente associada com depósitos minerais, gossans pode ser um guia mineral. 
Sulfeto Maciço: Depósito estratiforme, usualmente lenticular consistindo de mais de 50% de sulfetos. 
Skarn: Depósito de metamorfismo de contato, desenvolvido entre um corpo granítico intrusivo e rochas carbonáticas. Depósito Singenetico: O minério foi depositado simultaneamente com a rocha hospedeira,por exemplo, depósito estratiforme. O minério tem a mesma idade da rocha hospedeira. Veio: Depósito tabular formado pela deposição do minerio e minerais da ganga em espaço dentro de falhas ou outros ambientes fissurais. 
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Metalogênse : Estudo da gênese dos depósitos minerais, com ênfase às suas relações no espaço e tempo e às feições geológicas da Crosta Terretre.•
Metalotecto: Qualquer feição geológica, tectonica, litológica ou geoquímica que tenha tido um papel na concentração de ou mais elementos na crosta Terrestre.
Época Metalogenica: uma unidade de tempo geológico favorável para deposição de minérios ou caracterizada por uma assembléia de tipos de depósitos.
Província Metalogenica : uma região caracterizada por uma assembléia particular de tipos de depósitos minerais.
Epitermal: depósitos hidrotermais formados em profundidades rasas (<1500 metros) e em baixas temperaturas (50–200°C).•
Mesotermal : depósitos hidrotermais formados em profundidade intermediária (1500–4500 metros) e temperaturas (200–400°C).•
Hipotermal : depósito hidrotermal formado em profundidades substanciais (> 4500 metros) e elevadas temperaturas (400–600°C).
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Estruturas em escala de depósitos 
Brecha: Angular fragments of rock produced by movement along a fault or explosive igneous activity. The material which surrounds the fragments and cements them together is called matrix and might be vein minerals, igneous material or very fine rock fragments. 
Chaminé: Also referred to as a pipe, this is a vertically oriented, cylindrical body, often a breccia, of vein or replacement mineralization. Depósito Concordante: Any geologic body, such as an ore deposit, which lies within volcanic or sedimentary bedding and does not cut across the bedding structures. (Also conformable) Depósito Discordante: A geologic body, such as a dike or vein, which cuts across primary rock structures, such as bedding. Falha: Feição planar ou zona de fratura ao longo das quais se verifica deslocamento. Lode, shoot, fissure, stringer: Todas dizem respeito a Zonas mineralizadas dentro da zona de falha ou cisalhamento ou uma estrutura em veio. Shear zone: A planar zone of weakness, similar to a fault, but consisting of several parallel displacement zones, usually over a greater width than a single fault. Stockwork: um grande numero de veios intimamente espaçados, frequentemente com múltiplas orientações. Stratabound: Um depósito mineral que ocorre dentro de uma camada ou horizonte estratigráfico específico, mas não envolve toda a camada. Depósito Stratiform: An ore deposit which occurs as a specific stratigraphic (or sedimentary) bed.
 
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Considerações geoquímicas
É tradicional na indústria mineira dividir os metais em grupos com nomes especiais, tais como:
Metais preciosos: Au, Ag, Elementos do grupo da Platina (Os, Ir, Ru, Ro, Pd e Pt);
Metais não Ferrosos- Cu, Pb, Zn, Sn, Al (os quatro primeiros são conhecidos também como metais bases);
Metais de Fe e ligas de Fe – Fe, Mn, Ni, Cr, Mo, W, V, C.
Metais menores e não relacionados aos grupos supracitados: Sb, As, Be, Bi, Cd,Mg, Hg, REE, Se, Ta, Te, Ti, Zr;
Metais de desintegração nuclear – U, Th (Ra)
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Minerais metálicos comuns
Mineral				 Elements
Argentite: Ag2S 				 Ag- Silver
Barite: BaSO4				 Au – Gold
Cassiterite: SnO2 				Ba – Barium
Chalcopyrite: CuFeS2 			Ca – Calcium
Chromite: FeCr2O4  			Cr – Chrome
Cinnabar: HgS 				Cu – Copper
Electrum: Au+Ag (>20%)
F – Fluorine
Fluorite: CaF2 				Fe – Iron
Galena: PbS 				Hg – Mercury
Hematite: Fe2O3 				Mo – Molybdenum
Magnetite: Fe3O4 				
Molybdenite: MoS2 			Pb – Lead
Pyrite: FeS2 				S – Sulfur
Pyrrhotite: Fe1-xS2 			Sb – Antimony
Scheelite: CaWO4 			Sn – Tin
Sphalerite: (ZnFe)S 			W – Tungsten
Stibnite: Sb2S3 				Zn – Zinc
Tetrahedrite: (Cu,Fe)12Sb4S13
Electrum: liga natural de ouro e prata usada na fabricação de moedas e de pratos. A proporção de Au geralmente oscila entre 40 e 90%.
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Minerais mais comuns
Elementos Nativos
Metals
Gold – Au
Silver – Ag
Platinum – Pt
Palladium – Pd
Copper – Cu
Non-metals
Sulfur – S
Diamond – C
Graphite – C
Halides
Halite – NaCl
Sylvite – KCl
Chlorargyrite – AgCl
Fluorite – CaF2
Atacamite – Cu2Cl(OH)
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Sulfides
Chalcocite – Cu2S
Bornite – Cu5FeS4
Galena –PbS
Sphalerite – ZnS
Chalcopyrite – CuFeS2
Pyrrhotite – Fe1–xS
Pentlandite – (Fe,Ni)9S8
Millerite – NiS
Covellite – CuS
Cinnabar – HgS
Skutterudite – (Co,Ni)As3
Sperrylite – PtAs2
Braggite/cooperite – (Pt,Pd,Ni)S
Moncheite – (Pt,Pd)(Te,Bi)2
Cobaltite – CoAsS
Gersdorffite – NiAsS
Loellingite – FeAs2
Molybdenite – MoS2
Sulfides
Realgar – AsS
Orpiment – As2S3
Stibnite – Sb2S3
Bismuthinite – Bi2S3
Argentite – Ag2S
Calaverite – AuTe2
Pyrite – FeS2
Laurite – RuS2
Sulfo-salts
Tetrahedrite – (Cu,Ag)12Sb4S13
Tennantite – (Cu,Ag)12As4S13
Enargite – Cu3AsS
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Oxides
Cuprite – Cu2O
Hematite – Fe2O3
Ilmenite – FeTiO3
Hercynite – FeAl2O4
Gahnite – ZnAl2O4
Magnetite – Fe3O4
Chromite – FeCr2O4
Rutile – TiO2
Anatase – TiO2
Pyrolucite – MnO2
Cassiterite – SnO2
Uraninite – UO2
Thorianite – ThO2
Columbite-tantalite –(Fe,Mn)(Nb,Ta)2O6
Hydroxides (or oxyhydroxides)
Goethite – FeO(OH)
Gibbsite – Al(OH)3
Boehmite – AlO(OH)
Manganite – MnO(OH)
Tungstates
Scheelite – CaWO4
Wolframite – (Fe,Mn)WO4
Sulfates
Baryte(s) – BaSO4
Anhydrite – CaSO4
Alunite – KAl3(OH)6(SO4)2
Gypsum – CaSO4.2H2O
Epsomite – MgSO4.7H2O
Phosphates
Xenotime – YPO4
Monazite – (Ce,La,Th)PO4
Apatite – Ca5(PO4)3(F,Cl,OH)
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Bibliografia recomendada
Cap. 2 do Livro do Evans, 1997
Cap.1 Do Livro do Biondi 2004
K.G. McQueen - ORE DEPOSIT TYPES AND THEIR PRIMARY EXPRESSIONS
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