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GEOLOGIA ECONÔMICA PROF. DR. MARCOS T.F. SUITA DEPARTAMENTO DE GEOLOGIA, ESCOLA DE MINAS, UFOP- UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO Ouro Preto, MG Março de 2011. INTRODUÇÃO À GEOLOGIA ECONÔMICA Prof. Edison Tazava • ESTRUTURA DO CURSO • OBJETIVOS • METODOLOGIA • BIBLIOGRAFIA • AVALIAÇÃO INTRODUÇÃO • Introdução • Os primeiros geológos foram geólogos econômicos. As sociedades necessitavam e necessitam de metais preciosos e gemas e depois de materiais brutos para construção e usos militares. Especialistas em encontrar estes materiais foram os primeiros geólogos. • Bem mineral ou minerais são aqueles de ocorrência natural que: • possam ser processados e produzam materiais desejados pela sociedade; • possam ser minerados com lucros para o produtor. Tudo o que se encontra disponível na Terra e que pode ser utilizado em benefício da Humanidade PESQUISA MINERAL Recordando os recursos naturais O QUE SÃO RECURSOS NATURAIS? 5 Recursos renováveis Recursos não renováveis GEOLOGIA ECONÔMICA OBJETIVOS Processos formadores de depósitos minerais: processos magmáticos, hidrotermais, exalativos- vulcanogênicos, sedimentares, metamórficos e supergênicos. Modelos descritivos e genéticos de depósitos minerais. Principais províncias metalogenéticas do Brasil DEFINIÇÕES BÁSICAS • MINÉRIO • PROTOMINÉRIO • GANGA E SUB-PRODUTO(S) • CORPO DE MINÉRIO • OCORRÊNCIA • DEPÓSITO MINERAL • JAZIDA • MINA INTRODUÇÃO • Minério: é um composto natural de mineral(is) de minério e ganga. • Mineral de minério- aquele mineral (com composição química e estrutura cristalina definidas) que pesquisamos em uma rocha, solo ou sedimento. • Ganga - aquele material rejeitado/descartado no processamento de minérios e que vai para o rejeito (barragem de rejeito), isto é, o material não aproveitado. Em geral, compõe a maior parte do minério. No caso de ouro (Au) em uma tonelada, para minérios comuns, a ganga compõe cerca de 999,996-7 gramas EM UMA TONELADA e o minério de Au cerca de 3-4 gramas. • Protominério - material que contém o minério mas a uma concentração abaixo da que pode ser considerada minério. Exemplo: protominério de Mn em carbonatos e granada em Dom Silvério, ou em Conselheiro Lafaiete, MG. • Bem mineral – composto natural e de extração econômica (água mineral, gemas, rochas ornamentais, etc.), inclui os minérios, e pode não ser constituído de minerais e sim de mineralóides, como carvão, hulha, antracito, óleo e gás. INTRODUÇÃO • OBJETIVOS DA GEOLOGIA ECONÔMICA: • 1. estudar e entender a formação de recursos naturais, em especial os minérios metálicos, as formas de seus corpos, suas gêneses e controles geológicos; • 2. classificar os diferentes tipos de minérios segundo processos de formação: • 2.1.endógenos- ortomagmáticos e metamórficos; ou, • 2.2. exógenos- vulcanogênicos, hidrotermais, sedimentares, residuais e de intemperismo supergênico); ou, • 2.3. localização tectônica (orogênicos, transicionais ou anorogênicos; depósitos intraplaca ou periplaca continental, ou intraplaca ou periplaca oceânica); • 2.4. tempo de formação (singenéticos ou epigenéticos, pré-tectônicos, sin- tectônicos, pós-tectônicos e tardi-tectônicos), etc.; • 3. descrever a gênese e o controle de depósitos de metais e outras matérias- primas (“commodities”) para sustentar o desenvolvimento global e promover melhorias nas condições de vida da humanidade. • É a instância básica para realizar-se a “Pesquisa Mineral”, que é o veículo de geração de crescimento e riquezas para países e empresas que investem na industria mineral. INTRODUÇÃO • Ramos da Geologia Econômica • 1) Depósitos de minerais metálicos – Bens que tem, em geral, alto valor unitário e são de baixo teor (alguns %, ppm ou ppb). Podem ser minerados a alguma distância do mercado devido a sua relativa escassez e podem, ou não, ser processados no local ou enviados para plantas de beneficiamento. • Exemplos: • 1. metais preciosos (Ag, Au, Pt, Pd, Rh); • 2. básicos (Cu, Pb, Zn e Sn); • 3. ferrosos (Fe, Mn, Al, V, Cr, Ni, Co e W); e, • 4. não-ferrosos (Nb, Ta, In, Zr, Y, etc.). • 2) Minerais não-metálicos ou industriais: bens, em geral, de valor inferior e, assim, de teor maior e/ou volume. Devem estar próximos a um mercado para serem lucrativos e minerados. Exemplos: caulim; bauxita; granitos (s.l.) “in natura”; argilas, areia e cascalho para construção civil; mármores, calcáreos e dolomita; etc. CONSIDERAÇÕES GEOQUÍMICAS METAIS (Fe E LIGAS ESPECIAIS, NÃO FERROSOS, ESPECIAIS E NOBRES) NÃO METÁLICOS (INDUSTRIAIS, MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO, SAIS, METAIS PRECIOSOS0 RECURSOS ENERGÉTICOS (CARVÃO, TURFA, PETRÓLEO, GÁS, URÂNIO E TÓRIO) DEFINIÇÕES BÁSICAS • TEOR, TEOR MÉDIO, “CUT OFF” OU TEOR DE CORTE, TEOR LIMITE. • PREÇO E MERCADO NACIONAL E INTERNACIONAL. • MINERALOGIA: SULFETOS, SILICATOS, ÓXIDOS, ETC. • TEXTURAS: MACIÇO; DISSEMINADO; COMPACTO; FRIÁVEL; ETC. • GRANULAÇÃO, FORMA (EUÉDRICOS, SUBÉDRICOS, ETC.) E LIBERAÇÃO (MINÉRIO E GANGA). • PRODUTOS SECUNDÁRIOS (“SUB-PRODUTOS”). • CONTAMINANTES OU PRODUTOS INDESEJÁVEIS (As em concentrados de Ni; Hg em concentrados de Cu; P em concentrados de Fe; etc.). • TAMANHO (TONELAGEM) E FORMA DOS DEPÓSITOS (“CLASSE MUNDIAL”). • INFRAESTRUTURA LOCAL E REGIONAL. • LOGÍSTICA. • CARACTERÍSTICAS DO MINÉRIO. • CUSTO DE CAPITAL E FLUXO DE CAIXA. DE ONDE SÃO EXTRAÍDOS OS METAIS? DEPÓSITO MINERAL VS. MINÉRIO Depósito Mineral Concentrações naturais e anômalas de determinados elementos ou substâncias na crosta terrestre, cuja origem é devida a uma série de interações de processos geológicos termo geológico Minério Concentrações naturais anômalas de elementos, ou de minerais que contenham esses elementos, que podem ser extraídos com lucro termo econômico O minério é uma rocha o fator econômico determina se uma rocha é minério e não a geologia, mineralogia ou geoquímica. DE ONDE SÃO EXTRAÍDOS OS METAIS? DEPÓSITO MINERAL VS. MINÉRIO Fatores determinantes do valor econômico: 1. Teor conteúdo em metal de um depósito que pode ser explotável. Teor de corte 2. Ocorrência de subprodutos 3. Relação custo/benefício preço do metal no mercado vs. custo de extração (equipamentos, mão de obra, restauração ambiental) e beneficiamento 4. Localização geográfica e situação política 5. Desenvolvimento tecnológico CONSIDERAÇÕES ECONÔMICAS • LOCALIZAÇÃO. • MEIO AMBIENTE. • TAXAÇÃO E LEIS DE INCENTIVO FISCAL. • FATORES POLÍTICOS. • TIPOS DE DETERMINAÇÕES DO CORPO DE MINÉRIO: • 1. POTENCIAL (”potential”); • 2. RECURSOS (INDICADOS E MEDIDOS, “resources”); • 3. RESERVAS (INFERIDAS, INDICADAS E MEDIDAS, reserves). • OS CÓDIGOS DO TIPO “JORC” E O CÓDIGO DE MINERAÇÃO BRASILEIRO INTRODUÇÃO • Teor – a concentração de metal ou de um bem mineral em um depósito. Também chamado “tenor”, “grade” ou “contenido”. • Expresso de vários modos, incluindo % (p.ex.: Fe, Mn, Cu, Pb, Zn, etc.), gr/t (Au, Pt), ct/m3 (diamantes) ou partes por milhão (ppm; Au, pt, Rh, Pd) ou por bilhão (ppb; U). • Reserva (definição atual legal, tipo DNPM, ASPECTO NÃO COMERCIAL)– a tonelagem total de minério em um depósito a um dado teor e volume. • 1. Medida -amostrada em três dimensões com grande exatidão no cálculo da reserva (>90% de certeza); • 2. Indicada - amostrada em três dimensões, porém sem exatidão com malha de amostragem aberta e poucas amostras por ponto; • 3. Inferida – pensada (“chutada”) de estar presente na área em pesquisa em base aos trabalhos realizados parareservas medidas e indicadas. INTRODUÇÃO • Teor de corte (“cut-off”) – teor mínimo que pode ser minerado/lavrado com lucro. É estabelecido pelos valores atuais do mercado consumidor dos bens minerais. • Fatores que afetam os teores de corte: • 1) tamanho/volume do corpo de minério; • 2) profundidade do minério; • 3) método(s) de mineração (a céu aberto ou subterrâneo; “cut and fill”, por tiras, câmaras e pilares, etc.; • 4) metalurgia (hidro- ou pirometalurgia, tamanho de grãos, impurezas, competência, redução direta, etc.); • 5) mineralogia (sub-produtos, ou não); • 6) distância do mercado (perto ou longe); • 7) condições locais de infra-estrutura (hidrovias, portos, ferrovias, rodovias, abundância de energia, etc.); • 8) políticas de governo (incentivos, redução fiscal, etc.); • 9) legislação ambiental, entre outros aspectos. INTRODUÇÃO • “NÃO EXISTE BEM MINERAL SE NÃO HOUVER MERCADO COMPRADOR” • Preços do metal e mineração • Para uma mina começar a produzir determina-se se um bem descoberto hoje pode ser minerado/explotado , com lucro, em 3-5 anos (o tempo mínimo necessário para colocar-se uma mina em produção). • Em geral, a decisão é baseada em gráficos que plotam o valor do metal em função do tempo. Projeta-se o valor do bem em 4-5 anos. Em geral, os preços são cíclicos com os ciclos determinados por tendências econômicas mundiais (suprimento e demanda). • Nos últimos cinco anos tem ocorrido várias mudanças devido ao acelerado crescimento da China, Índia e Turquia e a crise econômica mundial de 2008. • A falta de previsão de ciclos econômicos complica o trabalho de geólogos e o das empresas mineradoras. Devido a esta falta de previsão a tendência é desenvolver corpos de minério pequenos, de alto teor que podem ser minerados em 15 anos ou menos. INTRODUÇÃO • Fatores de concentração • Para formar minério, em geral, é requerido um enriquecimento significativo da substância ou elemento (“sought”) sobre o bem, acima de sua distribuição normal na crosta (“Clark” de concentração). • Este enriquecimento é chamado de fator de concentração. • Não há relação entre o valor e a quantidade de concentração em um minério típico. • PROCESSOS RELACIONADOS A FORMAÇÃO DE DEPÓSITOS MINERAIS COM ÊNFASE EM ROCHAS MÁFICO-ULTRAMÁFICAS • ASPECTOS APLICADOS DA GEOLOGIA ECONÔMICA: prospecção e exploração mineral; desenvolvimento e uso dos recursos naturais com ênfase em minérios. • Diferenciação das diversas classes de depósitos minerais. • Estudos de casos específicos (“cases”) e amostras de depósitos brasileiros e mundiais. • Minerografia, estudos de minerais “opacos” ou calcografia. • IMPORTÂNCIA DOS DEPÓSITOS MINERAIS • Ganhos ($$$$) econômicos. • Ciência básica. • Entendimento da evolução da terra. • Registro de mudanças nos processos tectônicos que envolvem a crosta, manto, hidrosfera, atmosfera e biosfera. • ORIGEM DOS DEPÓSITOS MINERAIS • • Os depósitos minerais formam-se pelos processos geológicos concentrarem metais, elementos ou substâncias em uma abundância/teor que excede os teores de corte (teores acima dos quais é rentável a lavra econômica de um bem mineral. Isto é variável no tempo e no espaço). • • A ordem de concentração ou enriquecimento destes bens minerais varia de elemento para elemento ou de substância para substância. Em alguns casos ocorrem enriquecimentos de até 1.000 x ou mais. • NATUREZA E MORFOLOGIA • SINGENÉTICO X EPIGENÉTICO • “STRATABOUND” X ESTRATIFORME • “STRIKE”, “DIP”, “AXIS”, “PLUNGE”, “RAKE” • CORPOS DISCORDANTES • Regulares: tabulares (veios); tubulares (“pipes/chimneys”; mantos) • Irregulares: disseminados (diamante; “stockwork”); de substituição (“skarns”) • CORPOS CONCORDANTES • Rochas sedimentares • Calcáreos, argilitos (Mt. Isa, Sullivan, Kupferschiefer), arenitos (“red beds”, “placers”), conglomerados (pláceres), sedimentos químicos (“BIF´s”, Mn ou Fe-Mn), evaporitos e biogênicos. • Rochas ígneas • Vulcânicas ou plutônicas • Rochas metamórficas • Depósitos residuais e de enriquecimento supergênico. ISTO É CERCA DE 1.700 TONELADAS!!! SE O INDIVÍDUO VIVER CERCA DE 80 ANOS ELE CONSUMIRÁ MAIS DE 20T/ANO DE BENS MINERAIS!!! MINÉRIO Rocha que contenha, ou que seja ela própria, bem mineral de interesse que possa ser extraído com lucro DEPÓSITO MINERAL Corpo ou conjunto de corpos de minério espacialmente associados PROCESSO DE MINERALIZAÇÃO Fonte de fluidos e metais Processo de mobilização adequado Condução e canalização dos fluidos armadilha física para precipitação condições químicas ideais para precipitação (tudo próximo no tempo e espaço) Concentrações de 103 a 109 vezes a abundância na crosta (clarke) Acumulações de tamanhos variáveis... Diminutas (55 ton) a supergigantes (> 55 Mton) Parcela ínfima da crosta terrestre é mineralizada! preservação do depósito ao longo do tempo geológico colocação do depósito em profundidade pequena o suficiente para que possa ser encontrado DEPÓSITOS MINERAIS 03/2006 03/2009 Cu Zn 03/2006 03/2009 Pb Ni 03/2006 03/2006 03/2009 03/2009 Preço das “comodities” metais nos últimos anos PROCESSOS DE FORMAÇÃO DOS DEPÓSITOS MINERAIS • 1. Concentração magmática. • 2. Sublimação. • 3. Metassomatismo de contato. • 4. Processos hidrotermais: – 4.1. preenchimento de cavidades; – 4.2. substituição. 5. Sedimentação. 6. Evaporação. 7. Concentração residual e mecânica. 8. Oxidação e enriquecimento supergênico. 9. Metamorfismo. 10. Processos bacteriogênicos. ALGUNS DOS PRINCIPAIS TIPOS DE DEPÓSITOS TIPO DE DEPÓSITO PRINCIPAIS METAIS EXTRAÍDOS ROCHA HOSPEDEIRA FORMA DO DEPÓSITO Segregação magmática Cr, Ni, Cu, EGP (Fe, Ti, V) Piroxenitos (peridotitos) e gabros A grande maioria confinada e estratiforme Pegmatitos graníticos Li, Be, Ta, Nb, Th, U, Ce, etc. Granitos (s.s.) e rochas adjacentes a intrusões graníticas (s.l.) do tipo “A” Confinado, veio, irregular Cobre porfirítico Cu, Mo, Au, Sn Dioritos, granodioritos e rochas adjacentes a intrusões com estas composições Disseminado e “stockwork” Metassomatismo de contato Cu, Pb, Zn e W Calcáreos e rochas adjacentes a dioritos e granitos Confinado: irregular/estratiforme Disseminado ALGUNS DOS PRINCIPAIS TIPOS DE DEPÓSITOS TIPO DE DEPÓSITO PRINCIPAIS METAIS EXTRAÍDOS ROCHA HOSPEDEIRA FORMA DO DEPÓSITO Depósitos residuais Al (Fe, Ni) Calcáreos, itabiritos, jaspilitos, dunitos e peridotitos laterizados Confinada Depósitos de pláceres Ti, Cr, Au, Pt, diamantes, Th, cassiterita, etc Arenitos e (meta)sedimentos grossos Disseminado Depósitos de U(V) U e V Arenitos (“red beds”) Disseminado Minérios de Fe bandados, ou não, (“bif´s”) Fe e Mn Rochas sedimentares e metasedimentos Confinado Depósitos de metais base Cu, Pb, Zn, Co Rochas sedimentares (SEDEX) e vulcano- sedimentares (“VHMS/VMS”) Confinado/maciço a disseminado Nódulos de Mn Cu, Zn, Ni, Co Sedimentos de assoalho oceânico Disseminado EM GERAL ESTES DEPÓSITOS SÃO GERALMENTE ESTRATIFORMES. TEXTURAS E ESTRUTURAS • Preenchimento de cavidades • Substituição • Depósitos coloformes. • Exsolução • Porosidade. TEORIAS SOBRE A FORMAÇÃO DE DEPÓSITOS MINERAIS • PROCESSOS ENDÓGENOS • Ortomagmáticos (cristalização fracionada, imiscibilidade de líquidos e desmistura). • Hidrotermais(50°-650°, basicamente água). • Secreção lateral • Metamórficos (“skarns”, tactitos ou cornubianitos). • PROCESSOS EXÓGENOS • Sedimentares exalativos (SEDEX). • Sedimentares. • Lateríticos. • Concentração mecânica (pláceres). PROSPECÇÃO & EXPLORAÇÃO MINERAL • FASE I, ESTÁGIO INICIAL: • Estabelecimento de objetivos em termo de que minério ou bem mineral há interesse. • FASE II, ESTÁGIO DE PROSPECÇÃO REGIONAL: • Reconhecimento regional. • Prospecção por minerais pesados (bateia), geoquímica, geofísica e sensoriamento remoto. Prospecção tática e estratégica. • Uso de critérios e guias. • Ocorrências e/ou depósitos desconhecidos. • 100% de risco. • FASE III, ESTÁGIO DE EXPLORAÇÃO LOCAL • Definição de anomalias, “follow up”, detalhamento. • Investigação detalhada (poços, trincheiras, sondagens, geoquímica de solos, litogeoquímica, amostragem detalhada, geofísica terrestre). • Risco de 50%. • Fase IV, ESTÁGIO DE DESENVOLVIMENTO, AVALIAÇÃO QUALI-QUANTITATIVA DE DEPÓSITOS • Estudo de pré-viabilidade de depósito ou jazida. Condições de mercado, infraestrutura, etc. • Trabalhos de pré-lavra. • Lavra experimental, estudos de bancada, ensaios tecnológicos, fluxo de caixa, etc. • Risco ,50%. CLASSIFICAÇÃO DOS DEPÓSITOS MINERAIS • 1. Depósitos produzidos por processos químicos de concentração a altas temperaturas dentro da Terra ou no fundo do mar. – A. Em magmas (depósitos magmáticos): – 1. por concentração de cristais do magma (cromita e magnetita do tipo complexos Bushveld (África do Sul), Luanga (Carajás, PA), Campo Formoso e Rio Jacaré (BA); – 2. por separação de líquido imiscível sulfetado ou de óxido do magma, como Cu-Ni (Sudbury, Canadá, Americano do Brasil, GO e Fortaleza de Minas, MG) ou Ti (Allard Lake, Canadá e Campo Alegre de Lourdes, BA). – 3. por cristalização de magmas incomuns: • (a) carbonatitos (Nb, Oka, Canadá) e em Araxá (MG); Cu e fosfato em Palabora (África do Sul; fosfato em Tapira (MG); kimberlitos e lamproítos (Kimberly, África do Sul, Triângulo Mineiro, Espinhaço e Ouro Preto, MG); • (b) pegmatitos (Nb-Ta na Nigéria, em Rondônia e Pitinga no Amazonas; mica em Petaca (Novo México, EUA); Li em Kings Mountain (Carolina do Norte, EUA). • B. A partir de fluídos quentes aquosos formados dentro da Terra (depósitos hidrotermais). – 1. Depositados dentro da crosta e associados a corpos ígneos intrusivos ou a centros vulcânicos. • (a) sulfetos disseminados em e adjacentes a corpos ígneos: depósitos de Cu-Mo pórfiros de Bingham (Utah, EUA); ou do Chile nos Andes; ou de Volta Grande (RS, Brasil). • (b) substituição metassomática de contato de rochas carbonatadas (depósitos de Fe de escarnitos em Iron Springs, Utah, EUA; de W, scheelita, em Currais Novos, RN; de sulfetos de Cu-Pb-Zn em Central District, Novo México, EUA). • (c) depósitos de veio e de substituição: • (i) em e adjacentes a intrusões graníticas (Sn-Cu em Cornwall, Inglaterra); • (ii) periféricos a intrusões graníticas (Cu em Magma, Arizona, EUA); Pb-Zn-Ag no Central District, Novo México, EUA; Pb-Ag, de Coeur d´Alene, Idaho, EUA). CLASSIFICAÇÃO DOS DEPÓSITOS MINERAIS – (iii) associados a centros vulcânicos e sistemas de fontes termais sobre a superfície sub-aérea (Ag em Patucha, México; e, Au em Carlin, Nevada, EUA). – (iv) Cu associado a vulcanismo basáltico (norte de Michigan, EUA; ocorrências de Cu nativo na Bacia do Paraná, Brasil). • 2. Depositados dentro da crosta mas sem relação óbvia com atividade ígnea. – (a) depósitos de sulfetos de Pb-Zn em rochas carbonatadas (depósitos do vale do Rio Mississipi, EUA; depósitos de Pb-Zn ou Zn de Morro Agudo e Vazante, MG e Panelas, PR). – (b) depósitos de U em arenitos (platô do Colorado, EUA). – (c) depósitos de Cu associados a sedimentos vermelhos (“red beds”; Nacimiento, Novo México, White Pine, Michigan, EUA; e, as exauridas minas de Camaquã, RS, Brasil). CLASSIFICAÇÃO DOS DEPÓSITOS MINERAIS • 3. Depositados sobre o fundo do mar por fluidos de fontes quentes. – (a) sulfetos de Fe, maciços a disseminados, com metais básicos (Cu, Pb, Zn e Sn) e preciosos (Au, Ag) em associação com vulcanismo (“VMS” ou “VHMS”- “volcanogenic massive sulfides” ou volcanogenic-hydrothermal massive sulfides), sulfetos maciços vulcanogênicos, do tipo Kuroko e Beshi (Japão) e Cu-Pb-Zn(Au) em Palmeirópolis (TO, Brasil). – (b) sulfetos de metais base sem relação a vulcanismo (Cu em Ducktown, Tenesse, EUA). (c) extensos depósitos ricos em Fe e Mn com Au e outros metais associados (como em camadas carbonatadas pré-metamórficas, em Homestake, Dakota do Sul, EUA). C. Por metamorfismo regional ou dinâmico. 1. Por redistribuição de constituintes químicos (depósitos de talco e tremolita e “pedra-sabão”/esteatitos em MG, Brasil; concentração de Au em Homestake, EUA). 2. Por recristalização (granada, cianita e grafita, leste de MG). CLASSIFICAÇÃO DOS DEPÓSITOS MINERAIS Processos Exógenos ou Ambiente Secundário • 1. Processos Supergênicos – A-Pedogênese – B-Intemperismo – C-Erosão – D-Sedimentação continental; • 2. Sedimentação marinha • 3. Diagênese Material geológico (rocha, solo, sedimento) Fatores geológicos Teor anômalo Teor anômalo+volume=recurso mineral Recurso+economicidade = reserva mineral Ocorrência Mineral Depósito Mineral Jazida Fatores tecnológicos Fatores econômicos Fatores geológicos DEFINIÇÕES BÁSICAS INDÍCIO: ocorrência de minerais ou substâncias úteis OCORRÊNCIA MINERAL: concentração de mineral ou minerais úteis DEPÓSITO MINERAL: ocorrência mineral com tamanho e teores suficientes, para ter potencial econômico JAZIDA MINERAL: depósito mineral com dimensões, teores e condições tecnológicas de aproveitamento Os conceitos de jazida e depósito mineral são dinâmicos, fatores econômicos e tecnológicos podem transformar um depósito em jazida e vice-versa Implantação da mineração Exploração mineira Comercialização MINA Produto Mineral Jazida Indústria de transformação Consumo DEFINIÇÕES BÁSICAS MINA: toda jazida em lavra, mesmo que suspensa GARIMPO: jazida em lavra sem a realização de pesquisa mineral MINÉRIO: material ou agregado natural do qual minerais e metais de valor econômico podem ser extraídos CLASSIFICAÇÃO DE BENS MINERAIS DE VALOR ECONÔMICO Minerais Metalíferos ou Metálicos Minerais Industriais e Rochas Industriais Minerais Energéticos Pedras preciosas e coradas (semi-preciosas) Hidrominerais TIPOS ATUAIS DE APROVEITAMENTO • De acordo com a finalidade: • Metalurgia – metais ferrosos (SIDERURGIA), metais não ferrosos; • Industria química, inclusive de fertilizantes e de preparados farmacêuticos; • Materiais de construção, inclusive de acabamentos; • Industrias das vaidades humanas. Subdivisões da Geologia Econômica Metalogênese: gênese de depósitos minerais no espaço e no tempo Metálicos: Fe; Cr; Ni; etc. – será objeto desta disciplina Minerais Industriais: argilas; amianto; grafita; cimento; etc. Recursos energéticos: petróleo; gás; carvão; e, urânio. Metais Características e algumas propriedades Praticamente ¾ dos elementos conhecidos Substâncias fusíveis e opacas Condutores de eletricidade Resistentes Alguns maleáveis Brilho metálico À exceção do mercúrio, são sólidos a temperatura ambiente Comumente usados como soluções sólidas – ligas de metais (e não metais) Classificação dosMetais função do uso e disponibilidade Ferrosos: fazem ligas com o ferro para formar o aço Fe, Mn, Ni, Cr, Mo, W, V, Co Não-Ferrosos: alta demanda, propriedades importantes, Cu, Pb, Zn (metais básicos), Sn, Al Metais Preciosos: alto preço, Au, Ag, EGP (elementos do grupo da platina) Metais Radioativos: propriedades radioativas, U e Th. Metais menores ou raros: baixa disponibilidade, por vêzes de uso em alta tecnologia (Sb, As, Be, Li, Bi, Cd, Hg, Nb, Se, Ta, Te, Ti, Zr, TR). Mineralização, Minério e Ganga Mineralização: processo que conduz a formação de depósitos minerais Minério (Ore): mineral ou agregado de minerais a partir dos quais são retirados os metais de interesse econômico – grande maioria são minerais opacos Ganga (Gangue): minerais não metalíferos ou sem interesse econômico encontrados junto com o minério Rocha encaixante Exemplo: Brecha com veios de quartzo (ganga) e estibinita (minério) (Sb2S3) 2 cm Mineral de minério Ganga Minério Principais minerais de minério: Óxidos Sulfetos Ligas Silicatos Outros; Carbonatos, Fosfatos, etc. Óxidos Fe: magnetita, Fe3O4 ; hematita, Fe2O3 Mn: pirolusita, MnO2 Cr: cromita, FeCr2O4 Sn: cassiterita, SnO2 W: wolframita, FeWO4 ; scheelita, CaWO4 Ti: ilmenita, FeTiO3 ; rutilo, TiO2 Nb: pirocloro, (Na, Ca . . . )2(Nb, Ti . . .)2O6 [F,OH] columbita, FeNb2O6 Ta: tantalita, TaNb2O6 U: uraninita (pitchblenda), U3O8 Al: boehmita, AlO(OH) Sulfetos Fe (ganga): pirita, FeS2 ; pirrotita, Fe1-xS Ni: pentlandita, (Ni,Fe)9S8 Cu: calcopirita, CuFeS2 ; bornita Cu5FeS4 Zn: esfalerita, ZnS Pb: galena, PbS Mo: molibdenita, MoS2 As (ganga): arsenopirita, FeAsS EGP: braggita, (Ni, Pt, Pd)S2 Ag: argentita, Ag2S Ligas e metais nativos Au: metal nativo; electrum, Au-Ag EGP: ligas Pd-Te; Pt-Fe Silicatos Zr: zircão, ZrSiO4 Be: Berilo, Be3Al2[Si6O18] Th: torianita, ThSiO4 Li: Espodumênio, LiAl[Si 2O6] Fosfatos ETR: Monazita – (Ce, La, . . . )PO4 ; Bastnaesita – (Ce, La, . . .) [CO3] F Outras classes minerais Em geral ganga Carbonatos Ca: calcita Ca-Mg: dolomita Ca-Mg-Fe: anquerita Fe: siderita Fosfatos Ca: Apatita Fluoretos Ca: Fluorita Silicatos Micas (Al, K, H20): biotita, muscovita Quartzo Clorita (Al, Fe, Mg, H2O) Teor e teor de corte Teor (ore grade): grau de concentração da substância de interesse econômico no depósito mineral. Expresso em porcentagem (%) ou partes por milhão (ppm), sendo 1% = 10.000ppm Teor de corte (cut off grade): é o teor a partir do qual a exploração da substância mineral passa a representar interesse econômico. Varia de situação a situação, em função de diferentes fatores, inclusive políticos e sociais Estimativas do Teor Resultado analítico: resultado de análises químicas de uma fração quarteada de amostras representativas das zonas mineralizadas, i.e., aquelas porções da rocha contendo os minerais de minério Análise modal de amostras do minério: faz- se uma estimativa modal do volume de minerais de minério contidos nas zonas mineralizadas e extrapola-se o teor a partir de composições conhecidas dos minerais Porcentagem de metal contido em alguns minerais de minério Fe: magnetita, 72,4% Fe; hematita, 70% Fe Mn: pirolusita, 63,2% Mn Cr: cromita, variável, FeCr2O4, 46% Cr Sn: cassiterita, 78,8% Sn Ti: ilmenita, 31,6% Ti Ni: pentlandita, variável, 37% Ni Cu: calcopirita, 34,5% Cu; bornita 63,3% Cu Zn: esfalerita, 67,1% Zn Pb: galena, 86,6% Pb Mo: molibdenita, 60% Mo Qual é o teor de corte dos minérios? Depende de vários fatores: Quantidade de material (reserva) explotável Infra-estrutura Preços de venda Tecnologia, etc. Alguns exemplos Alumínio = 30%; Ferro = 25%; Manganês = 35% Cromo = 30%; Zinco = 4%; Chumbo = 4%; Cobre = 0,4%; Níquel = 0,5%; Estanho = 0,5%; Ouro = 1ppm (=0,0001%) Conceito de teor flutuações do preço do minério ou do concentrado no mercado de commodities; extensão e o tipo de jazida; o tipo de mina a ser implantada: a céu aberto ou subterrânea; presença de minerais acessórios, que também podem ser extraídos (sub-produtos); elementos associados que oneram os processos de beneficiamento; novas descobertas tecnológicas; características do minério e das rochas encaixantes Reservas e quantidade de metal contido Reserva: Estimativa em massa e/ou volume de minério de um determinado depósito mineral. Comumente os dados são indicados em 106 toneladas (Mt - milhões de toneladas) e acompanhados do teor Ex.: 200 Mt a 1,6% Cu; 5 Mt a 5 ppm (ou g/t, gramas por tonelada) de Au (0,0005%) Metal contido: É a quantidade de metal que pode ser extraído da reserva para o determinado teor médio. Nos exemplos acima equivaleria a 3,2 Mt de Cu; e 0,00025 Mt de Au, ou seja, 25 t de Au Província Mineral e Distrito Mineral Província Mineral ou Metalogenética: Região geográfica particular contendo um determinado conjunto de depósitos minerais Em geral dimensões de dezenas a centenas de milhares de km2 Envolve depósitos minerais de idades diferentes e de mais de um determinado bem mineral Distrito Mineral ou Mineiro: Região contendo um conjunto de depósitos minerais da mesma substância. Em geral dimensões menores que a das províncias Prov. Vila Nova (Cr, Au) Prov. Tapajós (Au) Prov. Carajás (Fe, Mn, Au Cu, Ni) Prov. Quadrilátero Ferrífero (Fe, Mn, Au) Distrito de Cromita do Vale do Rio Jacurici - Campo Formoso (Cr) Prov. Alto Araguaia (Diamante) Dardenne & Schobb. (2001) Exemplos Processos de mineralização endógenos × exógenos Endógeno: depósitos minerais formados por processos devidos à dinâmica interna do planeta – domínio do magmatismo, hidrotermalismo, metamorfismo, fenômenos diagenéticos Exógeno: depósitos minerais formados por processos devidos à dinâmica externa do planeta – domínio da sedimentação clástica e química e da formação de solos Exs. de depósitos endógenos e exógenos Endógenos: 1. acumulação de camadas de cromititos (rochas à > 75% de cromita) em intrusões plutônicas derivadas de magmas basálticos; 2. acumulação de corpos maciços de sulfetos de Fe-Ni-Cu na base de espessos derrames de lava komatiítica Exógenos: 1. acumulação de extensas e espessas camadas de óxido de ferro em mares epicontinentais; 2. enriquecimento residual de níquel em solos lateríticos de regiões tropicais Processos de mineralização magmáticos × hidrotermais × superficiais Ígneos ou magmáticos: formação do minério a partir de magmas cristalizados como intrusões ou extrusões. Hidrotermais: formação do minério a partir de soluções aquosas aquecidas que percolam o interior da crosta ou descarregam como exalação subaquática . Superficiais: formação de depósitos minerais a partir de processos a temperatura e pressão ambiente. Exs. de processos de mineralização magmáticos Cristalização fracionada processos de acumulação cristalização de líquidos residuais Segregação magmática imiscibilidade de líquidos assimilação de material das rochas encaixantes Hidrotermal magmático expulsão explosiva da fração volátil do magma percolação de fluídos aquosos de origem ígnea Exs.de processos de mineralização hidrotermais Exalativos: em ambiente vulcanogênico em ambiente sedimentar Intracrustais: em ambiente metamórfico em ambiente diagenético a anquimetamórfico Exs. de processos de mineralização superficiais Acumulação mecânica Precipitação química Enriquecimento residual Aumento da concentração relativa de um elemento em função da lixiviação dos demais Enriquecimento supergênico Dissolução de um determinado elemento na parte superior do perfil do solo e reprecipitação mais abaixo no perfil, aumento sua concentração Relação temporal entre época de deposição do minério e rochas hospedeiras Singenéticos × Epigenéticos Singenético: diz-se que um depósito é singenético quando a mineralização ocorreu na mesma época que a formação das rochas nas quais eles estão contidos Epigenético: diz-se que um depósito é epigenético quando a mineralização se processou muito tempo depois que as rochas nas quais eles estão contidos Exs. de depósitos singenéticos e epigenéticos Singenéticos: Acumulação de minerais pesados em areias de rios meandrantes – processo exógeno superficial Acumulação de camadas de minerais dentro de uma câmara magmática um magma – processo endógeno magmático Acumulação de lentes de minerais de minério no assoalho oceânico a partir de exalações hidrotermais submarinas – processo endógeno hidrotermal Exs. de depósitos singenéticos e epigenéticos Epigenético: Precipitação de minerais de minério em veios de quartzo numa zona de dilatação tectônica – processo endógeno hidrotermal Precipitação de minerais de minério em poros de rochas sedimentares em eventos diagenéticos a pós-diagenéticos Cristalização de minerais de minério em veios ou fraturas nas rochas encaixantes do teto de intrusões Relação espacial entre o minério e rochas hospedeiras Concordante × Discordante Concordante: diz-se que um depósito é concordante quando os seus atributos estruturais são espacialmente concordantes com os das rochas nas quais eles estão contidos Discordante: diz-se que um depósito é discordante quando os seus atributos estruturais truncam espacialmente os das rochas nas quais eles estão contidos Pegmatito Endógeno Magmático Epigenético Discordante Confinado Minerais de minério disseminados dentro de um pegmatito hw fw Exs. de minérios “Concordante” e “Discordante" Concordante: Camadas de minério gerados por precipitação química em uma bacia de sedimentação Camadas ou lentes de minério gerados por precipitação a partir de uma exalação hidrotermal submarina Camadas ou lentes de minério depositadas de um magma no assoalho da câmara magmática Leitos de minerais pesados depositados junto com cascalhos e areias Exs. de minério Concordante e Discordante Discordante: Conjunto de fraturas mineralizadas dentro de rochas do teto de intrusões Corpos de minério maciços tabulares, lenticulares ou lineares cortando a estratigrafia das rochas onde estão inseridos Redes de fraturas mineralizadas ocupando os locais de conduto de exalações subaquáticas Relação espacial entre o minério e rochas hospedeiras “Stratabound” × “Stockwork” “Stratabound”: Este termo refere-se ao tipo de depósito mineral, concordante ou discordante, que aparece restrito a uma determinada parte da estratigrafia das rochas do ambiente onde encontra-se o minério “Stockwork”: Este termo refere-se a situações nas quais o minério se apresenta como uma rede muito densa de delgadas fraturas mineralizadas Exs. de minério “Stratabound” e “Stockwork” “Stratabound”: minério discordante preenchendo fraturas ou poros de uma determinada litologia dentro de uma sequência de rochas estratificadas (ou acamadadas). Ex.: minério restrito a veios dentro de basaltos de uma seqüência vulcanossedimentar. Ex.: minério ocupando poros ou espaços vazios de dissolução dentro de calcáreos de uma seqüência sedimentar clasto-química Ex.: minério estratiforme formado pela substituição seletiva de rochas mais reativas (e.g. calcáreos) Exs. de minério “Stratabound” e “Stockwork” “Stockwork”: Zonas de cúpola de intrusões carregadas de voláteis e cristalizadas próximo da superfície Condutos de canalização de fluídos hidrotermais de exalações sub-aquáticas Zonas de fraturamento hidráulico, isto é, provocados por sobrepressão de fluídos, em ambientes de falhamentos em regime frágil a frágil-dúctil sobre litologias competentes estruturalmente, por exemplo basaltos e calcáreos Relação espacial entre o minério e rochas hospedeiras “Hanging wall” (capa) × “Footwall” (lapa) “Hanging wall” (capa): termo de uso em geologia de mina que indica as rochas que estão espacialmente acima da zona mineralizada “Footwall” (lapa): termo de uso em geologia de mina que indica as rochas que estão espacialmente abaixo da zona mineralizada Relação espacial de distribuição de teores entre minério e rochas hospedeiras Confinado × Disseminado Confinado: diz-se de depósitos nos quais a distribuição dos teores entre rocha mineralizada e estéril é nítida e o corpo de minério possui limites bem definidos Disseminado: diz-se de depósitos nos quais a diferença dos teores entre rocha mineralizada e estéril é muito pequena, e a definição dos limites das zonas mineralizadas é feita por geoquímica Cúpola e teto mineralizados Endógeno Magmático-hidrotermal Epigenético Discordante Stockwork Disseminado Minerais de minério disseminados na encaixante hw fw Zona de substituição em calcáreo Endógeno Hidrotermal Epigenético Concordante Stratabound Confinado Minerais de minério maciço no corpo mineralizado hw fw Exs. de minério Confinado e Disseminado Confinado: Minérios de veios, de camadas, de lentes Disseminado: Minérios de “stockwork’, minérios de minerais acessórios dentro de rochas magmáticas, minérios de minerais pesados dentro de sedimentos clásticos Conglomerado com minerais pesados Exógeno Superficial Singenético Concordante Stratabound Confinado Minerais de minério disseminados no corpo mineralizado hw fw Relação de quantidade entre mineral de minério e ganga Maciço × Disseminado Maciço: depósitos ou porções de depósito onde a quantidade de minerais de minério em relação à ganga chega próximo de 100%, em geral acima de 75%. Disseminado: depósitos ou de porções de um depósito onde a quantidade de minerais de minério em relação à ganga é menor que 25%. Lente de minério em sequência vulcânica Endógeno Hidrotermal Singenético Concordante Stratabound Confinado Minerais de minério maciço no corpo mineralizado hw fw Exs. de minério maciço × disseminado Maciço: lentes de minério com dois ou três minerais de minério, agregados monominerálicos na forma de camadas e ou/lentes, veios de minerais de minério, zonas de rocha encaixante completamente substituídas por minério Disseminado: poros ou cavidades preenchidas por minério, minerais de minério disseminados em veios, stockworks, minerais pesados em rochas sedimentares clásticas, minerais acessórios em rochas magmáticas Brecha mineralizada Endógeno MagmáticoEpigenético Discordante Confinado Minerais de minério disseminados a maciços em uma brecha hw fw Endógeno Hidrotermal Epigenético Discordante Confinado Minerais de minério disseminados no veio Veio ganga mineral de minério Endógeno Hidrotermal Epigenético Discordante Disseminado Minerais de minério disseminados na rocha, sem limite definido para o corpo de minério Endógeno ou exógeno? Hidrotermal ou sedimentar por precipitação química? Sinenético ou Epigenético? Estratiforme ou Stratabound? Concordante ou Discordante? Disseminado ou confinado? DEPÓSITOS MINERAIS MODELOS DE DEPÓSITOS MINERAIS O modelo de depósito sintetiza as informações geológicas comuns para um conjunto de depósitos minerais de mesmo estilo, tais como, idade, rochas hospedeiras, temperatura, composição mineralógica, ambiente tectônico e estrutural, dentre outras. A aplicação de modelos tem sido uma importante ferramenta na exploração mineral Os minérios distinguem-se das rochas comuns por serem ricos em substâncias minerais úteis, ou seja em minerais de minério, como a cassiterita em granito Localização de distritos e depósitos minerais mais importantes do Brasil Conteúdos médios de alguns metais na crosta continental (clarke) e em seus depósitos minerais (teores aproximados). 1 ppm=0,0001% Classificação utilitária simplificada das substâncias minerais: alguns exemplos Principais reservas minerais brasileiras Principais produções minerais brasileiras
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