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ENERGIA E RECURSOS MATERIAIS DA TERRA 1 Parte 1 – Recursos Minerais Recursos Minerais 1) Desenvolvimento tecnológico (quartzo utilizado como lascas para confecção de instrumentos de caça na Pré-história e como fibra ótica na atualidade) Importância para a Humanidade: 2) Conforto e bem estar (transporte, moradia, comunicação) Recursos Minerais • Materiais rochosos que podem ser potencialmente utilizados pelo homem. • Normalmente representam porções restritas da crosta terrestre que despertam um interesse utilitário. • Minerais formadores de rochas mais comuns quartzo, feldspato, mica, piroxênio, anfibólio, calcita, argilas abundantes e amplamente distribuídos • Elementos mais comuns O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na e K, perfazendo 98% da crosta. • 2% demais elementos (Cu, Sn, Au, Ag, Zn, Pb, etc.) Exemplos: Pb: clarke = 14 ppm Cu: clarke = 60 ppm Al: clarke = 8,23% A composição média com que cada elemento químico ocorre na crosta terrestre é denominada clarke do elemento. ppm = partes por milhão = mg/Kg = g/ton = 0,0001% Um depósito mineral de determinado elemento químico de interesse ao ser humano, para ser economicamente explorável, deve apresentar uma concentração (teor) do elemento de interesse muitas vezes maior que o valor do seu clarke. Teor: é o grau de concentração da substância útil no depósito. Depósito mineral: massa ou volume rochoso contendo substâncias minerais ou químicas concentradas de modo anômalo quando comparadas com sua distribuição média na crosta, podendo indicar um potencial mineral econômico. Associam-se dois tipos de minerais no minério: mineral de minério = o que confere valor econômico ao minério mineral de ganga (ou ganga) = sem valor econômico, que irá constituir o rejeito após a lavra Jazida mineral: é um depósito mineral cujo teor da substância de interesse é alto o suficiente para permitir sua exploração com lucro. Ex.: hematita em granitos / gnaisses mineral acessório hematita em itabiritos (é o minério de Fe) mineral principal Denomina-se minério o conjunto das substâncias ou minerais que constituem a jazida mineral, cuja ocorrência se dá de forma concentrada relativamente a outras rochas onde ocorre de forma dispersa. A relação entre o teor econômico de uma substância num minério e seu clarke é o chamado fator de concentração (f.c.) f.c. = conteúdo no minério clarke metal clarke tmín tmédio f.c. Al 8,23% 17% 22% 2 a 3 Fe 5,63% 20% 40% 4 a 8 Ni 84 ppm 2.500 ppm 11.000 ppm 30 a 130 Zn 70 ppm 15.000 ppm 45.000 ppm 200 a 600 Cu 60 ppm 3.500 ppm 10.000 ppm 60 a 160 Pb 14 ppm 15.000 ppm 35.000 ppm 1.000 a 2.500 Au 0,004 ppm 1 ppm 6 ppm 250 a 1.500 • Mercado • Reservas • Teor do minério • Acessos • Distância dos centros consumidores • Processos de extração e concentração eficientes • Disponibilidade local de recursos (M. O., água, energia) Viabilidade de implantação de empreendimento mineiro A implantação de qualquer empreendimento mineiro tem como pressuposto básico, portanto, sua viabilidade técnica e econômica. São fatores determinantes: Viabilidade de implantação de empreendimento mineiro Em tempos mais recentes, tem-se exigido que o empreendimento também seja viável ambientalmente: • Impactos ambientais mitigáveis e/ou toleráveis Gênese de uma jazida mineral • Por constituir-se de rochas apresentando substâncias de interesse com teores muito acima de outras congêneres, uma jazida mineral constitui uma anomalia do ponto de vista geoquímico. • A abundância destes elementos é variável na crosta e, conseqüentemente, nos variados tipos de rochas existentes. • A formação de uma jazida irá depender, assim, de uma fonte adequada (onde o elemento de interesse ocorra em teores maiores relativamente a outras possíveis fontes). Vejamos, como exemplo, os teores médios de ocorrência do elemento chumbo nas rochas mais comuns e os respectivos f.c. necessários à origem de uma jazida a partir destas rochas: Tipo de rocha Teor médio f.c. Ultramáfica 1 ppm 40.000 Granítica 19 ppm 2.000 Argilitos 80 ppm 500 Teor médio de Pb em rochas comuns da superfície do planeta (clarke do Pb = 14 ppm) Como se dá esta concentração? A partir de processos geológicos comuns (atividade ígnea, metamórfica, sedimentar, intempérica, ou hidrotermal, atuando isolada ou conjuntamente). A classificação genética do depósito será função do processo predominante em sua formação. Substâncias de interesse necessitam, pois, estarem concentradas para permitir sua exploração econômica. Processos geológicos formadores de minérios A) Processos Hidrotermais Talvez o processo mineralizador mais comum na crosta. Os depósitos normalmente se apresentam como veios ou filões, ocupando elementos estruturais como falhas, brechas, foliação, faixas cisalhadas. Constituem uma das mais importantes fontes comerciais de metais, normalmente na forma de sulfetos: pirita (Fe), esfalerita (Zn), calcopirita (Cu e Fe), galena (Pb), argentita (Ag), cinábrio (Hg), realgar e arsenopirita (As). • Soluções (quentes, temperaturas entre 50 e 350ºC) provenientes diretamente do magma de uma intrusão ígnea, ou • águas subterrâneas em contato com rochas aquecidas, delas retirando constituintes que serão carreados e posteriormente depositados. Proveniência das soluções A) Processos Hidrotermais • A água que percola sistemas rochosos é enriquecida em certos elementos dos minerais e rochas percolados, transformando-se numa solução mineralizadora. • Sob certas condições (Eh, pH, T(ºC), etc.), a carga de solutos em transporte pode ser depositada em zonas de fraturas / falhas (originando veios), ou como depósitos disseminados. A) Processos Hidrotermais Processos geológicos formadores de minérios B) Processos Ígneos • Gerados pela cristalização de magmas. • Certos elementos metálicos, pouco solúveis na fusão, concentram-se em regiões específicas das intrusões (em sua base, no interior, ou nas zonas apicais). • Distinguem-se: 1. depósitos de segregação magmática 2. depósitos disseminados 3. depósitos tardi e pós-magmáticos 4. pegmatitos Processos geológicos formadores de minérios (ígneos) Formam-se deste modo os seguintes depósitos: cromita, Ni, magnetita, pirita, pirrotita, Co, minerais do grupo da platina, ETR – elementos de terras raras, zircônio, U, Nb, barita, Sn, W depósitos de segregação magmática: os primeiros minerais a se cristalizarem segregam-se da massa fundida acumulando-se próximo à base da câmara magmática. Processos geológicos formadores de minérios A fração fundida residual é normalmente enriquecida em voláteis e, portanto, bastante fluida. Normalmente migra para as regiões apicais das cúpulas graníticas ou para as rochas encaixantes gerando rochas bastante distintas do granito fonte. Originam-se daí bens minerais de metais raros, fluorita, mica, feldspato, quartzo, sulfetos e sulfossais de vários metais e praticamente todas as pedras preciosas. Processos geológicos formadores de minérios - ígneosProcessos geológicos formadores de minérios (ígneos) Tardi e pós-magmáticos: gerados nas fases finais da cristalização, freqüentemente em rochas ricas em quartzo e feldspato (granitos, granodioritos) Depósitos pegmatíticos originam-se a partir da cristalização fracionada de magmas graníticos gerando importantes depósitos de minerais raros, ricos em elementos como B, Li, F, Nb,U, além das principais gemas. Estes elementos, por não entrarem na estrutura cristalina da maioria dos silicatos cristalizados previamente, concentram-sena fase fluida residual. Processos geológicos formadores de minérios (ígneos) depósitos disseminados soluções podem impregnar o corpo ígneo como um todo, produzindo grandes depósitos de minério de baixo teor. Exemplo depósitos de cobre porfirítico, responsáveis por mais de 50% da produção mundial de cobre. Processos geológicos formadores de minérios C) Processos Metamórficos Originam depósitos a partir de rochas submetidas a condições anormalmente elevadas de P e/ou T. Rochas submetidas a metamorfismo regional sofrem recristalizações que se refletem no aumento de granulação e cristalinidade das fases minerais iniciais. Pode originar depósitos de mármore (a partir de calcários ou dolomitos) ou de grafita (a partir de sedimentos carbonosos), por exemplo. Fluidos originados no ambiente metamórfico podem carrear substâncias metálicas e depositá-las em estruturas como foliações, planos de falha e zonas de cisalhamento (depósitos hidrotermais de filiação metamórfica). Filões de Au normalmente têm esta origem. Processos geológicos formadores de minérios D) Processos Sedimentares Depósitos resultantes da ação de erosão, transporte e deposição de materiais em suspensão ou em solução aquosa por agentes geológicos superficiais. Estes agentes promovem, normalmente, uma segregação dos materiais depositados por tamanho e densidade. Depósitos de argilas para cerâmica vermelha ou branca encontram-se em planícies aluviais. Depósitos de areia e cascalho para construção civil encontram-se em barras fluviais e nas praias. Processos geológicos formadores de minérios (sedimentares) Depósitos de Au, diamantes, cassiterita (Sn) originam-se em zonas onde a ação das correntes aquosas que os transportam tornam-se enfraquecidas (curvas internas de meandros fluviais, praias protegidas da ação de ondas, base de cachoeiras), gerando os conhecidos depósitos de pláceres. A deposição ocorre em função do diâmetro equivalente (diâmetro hidráulico) dos minerais. Depósitos metálicos de sulfetos, sulfatos, hidróxidos, cloretos, etc., além de carbonatos, podem originar-se a partir de sedimentação química e/ou biológica por alteração das condições físico químicas do ambiente sedimentar (Eh, pH). Exemplos: depósitos de Mn, BIF – Banded Iron Formation, e a grande maioria dos calcários. Processos geológicos formadores de minérios (sedimentares) Sais de Na, K, Mg, gesso, sulfatos, boratos e nitratos originam- se a partir da evaporação das águas em grandes lagos ou em baías oceânicas, conduzindo à formação de depósitos evaporíticos de valor comercial importante (evaporitos). Concentração de minerais pesados em depósitos de pláceres – base de cachoeiras Concentração de minerais pesados em depósitos de pláceres – parte interna de meandros fluviais Processos geológicos formadores de minérios E) Processos Vulcano - Sedimentares Observados atualmente nas dorsais meso-oceânicas. Atividade vulcânica exalativa concomitante a processos sedimentares, com precipitação de soluções constituídas pela própria água do mar infiltrada profundamente na crosta oceânica, aquecida e modificada pela interação com rochas, e retornada à superfície enriquecida em solutos. Origina importantes depósitos de sulfetos e sulfatos de Cu, Zn, Pb, Ni e Au. Processos geológicos formadores de minérios (F) Processos Intempéricos Depósitos minerais também podem ser formados por intemperismo através da remoção dos minerais solúveis de uma rocha e concentração dos remanescentes. Podem enriquecer depósitos originalmente formados por outros processos. Podem concentrar no regolito um determinado mineral que se encontra disperso numa grande massa rochosa. Depósitos de óxidos e hidróxidos de Al, Ni, Fe e Co são assim formados a partir de rochas graníticas em regiões de clima tropical. Depósito originado por intemperismo pela remoção de calcários solúveis e concentração residual dos minerais insolúveis. A descoberta de um depósito mineral As sucessivas etapas da Pesquisa Mineral compreendem: 1) Análise regional, onde áreas favoráveis à ocorrência de mineralizações de interesse são previamente selecionadas e analisadas quanto aos levantamentos básicos já executados; 2) Prospecção mineral: procura de indícios minerais superficiais ou subsuperficiais porventura existentes nas áreas selecionadas na etapa anterior e avaliação técnica preliminar; Desconsiderando-se o fator acaso, um depósito mineral é descoberto através de uma seqüência contínua de atividades denominada Pesquisa Mineral. A descoberta de um depósito mineral 3. Avaliação do depósito: caracterização da forma, extensão, profundidade, teores e definição das reservas geológicas, para definição de sua viabilidade de exploração econômica; Itabirito x hematita 4. Lavra: estabelecimento de métodos de lavra (extração) e de beneficiamento (tratamento visando concentração do mineral de minério) bem como definição dos equipamentos necessários a estas atividades e estudar a viabilidade econômica do futuro empreendimento. A descoberta de um depósito mineral Porto de areia - Parelheiros - SP Porto de areia - Parelheiros - SP Minério de Fe (Quadrilátero Ferrífero) Rocha Ornamental ABREU, S. F. 1973. Recursos minerais do Brasil. São Paulo, Edgard Blücher. 2v. BETTENCOURT, J. & MORESCHI, J. B. 2000. Recursos Minerais. In W. Teixeira, M. C. M. Toledo, T. R. Fairchild, F. Taioli (eds.) Decifrando a Terra. São Paulo, Oficina de Textos, p. 445-470. BRASIL. DEPARTAMENTO NACIONAL DA PRODUÇÃO MINERAL – DNPM. 1986. Principais depósitos minerais do Brasil. 4v. DANA, J. D. 1983. Manual de Mineralogia. Rio de Janeiro, Livros Técnicos e Científicos Editora. 2v. HAMBLIN, W. K. 1989. The Earth’s dynamic system: a textbook in Physical Geology. 5 ed. New York, MacMillan, 576p. SANTOS, P. S. 1975. Tecnologia de argilas – aplicada às argilas brasileiras. São Paulo, Edgard Blücher, EDUSP. 2v. SINHA, R. K. 1986. Industrial minerals. 2. ed. New Delhi, Oxford & IBH Publishing Co. 379p. WOLFE, J. A. 1984. Mineral Resources – a world review. New York, Dowden & Culver. 293p. Leituras recomendadas
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