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Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 1 Curso: Geologia 3º ano Disciplina: Pesquisa geológica e exploração mineira I – ASPECTOS HISTÓRICOS DA PESQUISA GEOLÓGICA 3 A DESCOBERTA DOS METAIS 5 INTRODUÇÃO A PESQUISA GEOLÓGICA E GEOLOGIA MINEIRA 7 OBJECTO DA PESQUISA GEOLÓGICA 8 MÉTODOS DE PROSPECÇAO 9 INDICADORES GEOLÓGICOS 14 CLASSIFICAÃO DOS INDICADORES 14 INDICADORES REGIONAIS OU DE DESENGROSSAMENTO 14 RESUMO SOBRE OS INDICADORES 15 INDICADORES GEOMORFOLOGICOS 16 EXPRESSÃO TOPOGRÁFICA DOS AFLORAMENTOS 16 ENQUADRAMENTO FISIOGRAFICO GERAL DE ALGUNS TIPOS DE JAZIGOS 17 ENQUADRAMENTO FISIOGRAFICO PARTICULAR DOS PLACERS 18 ENQUADRAMENTO FISIOGRAFICO GERAL DOS JAZIGOS DE OXIDACAO E DE ENRIQUECIMENTO SUPERGENICO 19 INDICADORES MINERALOGICOS 23 PADRAO DE FRACTURAS COMO GUIA 36 GEOLOGIA DOS DEPÓSITOS MINERAIS 40 DEPÓSITOS MNERAIS ASSOCIADOS Á ROCHAS ÍGNEAS 40 DEPÓSITOS MINERAIS ASSOCIADOS ÁS ROCHAS ULTRABÁSICAS 40 SUDBURRY, ONTÁRIO CANADA 41 A ESSENCIA DE PESQUISA GEOLÓGICA 43 MODELOS DE PESQUISA GEOLÓGICA 43 CARTOGRAFIA GEOLÓGICA COMO MÉTODO DE PESQUISA 45 DIFERENTES APLICAÇÖES DA CARTOGRAFIA GEOLÓGICA NA PESQUISA 46 MÉTODOS DE PESQUISA GEOQUÍMICA 52 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 2 ESTUDOS DETALHADOS DE DEPÓSITOS DE MINERAL MOSTRAM QUE OS ELEMENTOS TENDEM 59 MÉTODOS DE PESQUISA GEOFÍSICA 68 MÉTODOS DE PESQUISA DIGITAL 69 PROSPECÇAO DE ALUVIOES E INTRODUÇÃO AO CÁLCULO DE RESERVAS GEOLÓGICAS 73 PROSPECÇAO DE ALUVIONAR ESTRATIGRÁFICA 73 PROSPECÇAO GERAL OU VOLANTE 75 AMOSTRAGEM POR SONDAGENS 80 LAVAGEM DOS SEDIMENTOS 81 JIGA 83 SLUICE 83 PROSPECÇAO SISTEMÁTICA E AVALIAÇAO DOS JAZIGOS ALUVIONARES 85 MÉTODOS DE EXPPLORAÇÃO 110 CRITÉRIOS DE SELECÇÃO DO MÉTODO DE EXPLORAÇÃO 112 EXPLORAÇÃO SUPERFICIAL 116 O CONCEITO DO ÂNGULO DE REPOUSO 117 PLANEAMENTO 117 EQUIPAMENTO 121 TIPOS DE EXPLORAÇÃO SUPERFICIAL 121 OPEN PIT-BENCH MINING 122 OPEN CAST OR STRIP MINING 123 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 3 CAPÍTULO I I – ASPECTOS HISTÓRICOS DA PESQUISA GEOLÓGICA Os filósofos gregos, cujo método de enfrentar a maior parte dos problemas era teórico e especulativo, decidiram que a terra era constituída por muito poucos elementos, ou substâncias básicas. Cerca de 430 a.c., foram definidos quatro substâncias: a terra, o ar, a água e o fogo. Aristóteles, um século mais tarde, propôs que os céus constituíam um quinto elemento, o éter. Os alquimistas medievais, no estudo da matéria, perderam- se em charlatices e magias, mas chegaram a conclusões mais sólidas e razoáveis do que os gregos porque pelo menos, manipulavam as matérias sobre as quais especulavam. Procurando explicar as diversas propriedades, os alquimistas ligaram estas propriedades a certos elementos de controle que acrescentaram a lista. Identificaram o mercúrio como o elemento que dava propriedades metálicas as substâncias, e o enxofre como o elemento que produzia a inflamabilidade. Um dos últimos e melhores alquimistas, o médico suíço, conhecido por Paracelso, acrescentou já no século XVI, o sal como o elemento que dava resistência térmica. Os alquimistas perceberam que uma substância podia ser transformada noutra por simples acrescentar e subtracção de elementos nas proporções adequadas. Por exemplo, um metal como o Pb, poderia ser transformado em “ouro”, por acrescentar uma quantidade adequada de mercúrio. Estes processos de transformação de metais em outros levaram a descoberta de substâncias bastante importante como os ácidos minerais – ácido azótico, ácido clorídrico e em particular o ácido sulfúrico (propriamente obtido em 1300) – e o fósforo. Os ácidos então descobertos produziram uma verdadeira “revolução científica”, permitindo decompor substâncias sem usar grandes temperaturas ou esperar muito tempo. Ainda hoje os ácidos, em particular o ácido sulfúrico, têm uma importância vital na industria. Diz-se que o grau de industrialização de uma nação pode ser avaliado pelo seu consumo anual de ácido sulfúrico. Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 4 Contudo, poucos foram os alquimistas que seguiram esta via, i.e., a procura da verdade sobre os elementos e substâncias, optando por aquilo a que chamaram ou melhor consideraram ser o seu principal objectivo. Estes membros da comunidade científica, pouco escrupulosos, produziram ouro falsificado a fim de garantirem apoios financeiros. Este fenómeno levou a que a palavra alquimista, no século dezoito, tivesse que ser abandonada para dar lugar a palavra químico. A alquimia passou a ser a ciência designada por química. Nos inícios desta “nova” ciência, um dos pioneiros mais brilhantes foi Robert Boyle, que apresentou as conhecidas leis sobre as fases que têm o seu nome. Foi Boyle quem introduziu o critério moderno da definição de um elemento: Uma substância básica pode ser combinada com outros elementos de modo a formar compostos e que, inversamente, não pode ser decomposta numa substância mais simples depois de ser isolada de um composto. Contudo, Boyle, assim como Isaac Newton, mantinham a opinião medieval sobre os elementos existentes, por exemplo, pensavam que o ouro não era um elemento e podia ser formado a partir de outros metais. O imperador Francisco José da Austrália – Hungria subsidiou experiências de Isaac Newton para obtenção de ouro até 1867. No século seguinte ao de Boyle, o trabalho químico prático, começou a esclarecer quais as substâncias poderiam ser divididas noutras mais simples e quais não o podiam ser. Henry Cavedish mostrou que o oxigénio se combina com o hidrogénio formando a água, pelo que esta não pode ser considerada um elemento. Mais tarde Lovoisier separou o elemento ar em oxigénio e azoto. Tornou-se então evidente, que nenhum dos elementos dos gregos o era de facto segundo o critério de Boyle, os elementos dos alquimistas; mercúrio, enxofre, ferro, estanho, chumbo, cobre, prata, ouro e outras substâncias não metálicas como o fósforo, o carbono e arsénio, mostraram “segundo Boyle” ser verdadeiros elementos. O “elemento” Sal de Paracelso, acabou por ser subdividido em duas substâncias mais simples. Como é óbvio a definição de elemento dependia da química da época. Enquanto uma substância não era separada pelas técnicas existentes, podia ser considerado como um elemento, por exemplo, a lista de trinta e três elementos de Lovoisier continha substâncias como o sal, a magnésia, e quartzo até anos depois de Loivisier ter morrido na guilhotina durante a revolução Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 5 francesa. O químico inglês Humphry Devy, usando uma corrente eléctrica para separar as substâncias, dividiu o Cal em oxigénio e um novo elemento a que chamou cálcio e do mesmo modo dividiu a magnésia em oxigénio e magnésio. Por outro lado, Devy conseguiu mostrar que um gás verde que o químico sueco Schecles produzira a partir de ácido clorídrico, não era um composto desse ácido e de oxigénio, como se pensava, mas sim um verdadeiro elemento a que chamou cloro (do termo grego que indica verde). A contínua investigação levou ao conhecimento de outros elementos, desde o século XIX os químicos começaram a sentir embaraços para ordenar segundo critérios lógicos todos os elementos conhecidos. Assim apareceu depois da introdução do conceito de peso atómico, a tabela periódica de Mendeleev, um químico russo, em 1869, que mostrava a ocorrência periódica de propriedades químicas semelhantes.A descoberta do Raio-X por Roentgen, inaugura uma nova Era na história da tabela periódica. Em 1711, o físico inglês Charles Barkla, tinha descoberto que quando os raios - x são bloqueados por um metal, os raios dispersados possuem um poder de penetração bem definido, que é função do tipo do metal: Por outras palavras, cada elemento produz os seus próprios raios-x característicos. Estudos aturados permitiram a identificação de elementos radioactivos, elementos de transição, elemento pesados, os gases nobres ou inertes, os elementos das terras - raras e actanídios. A descoberta dos Metais A maior parte dos elementos da tabela periódica são metais. Apenas 20 dos 102 elementos podem ser considerados como não metálicos. No entanto o uso dos metais surgiu relativamente mais tarde na história da espécie humana. Uma razão disto, é que com raras excepções, os elementos metálicos estão combinados na natureza com outros elementos não sendo fácil de reconhecer ou extrair. Os povos primitivos usaram inicialmente apenas os materiais que poderiam ser manipulados por tratamentos simples como a gravura, a separação de lascas, o entalhar e o triturar e, portanto os seus instrumentos restringiam-se a ossos, pedras e madeira. Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 6 Os povos primitivos poderão ter começado a conhecer os metais através da descoberta de meteoritos, de pequenas pepitas de ouro ou de cobre metálico presente nas cinzas de fogueiras usados como ornamentos muito antes de terem qualquer outra finalidade. Estes metais eram raros, atraentes e como tal muito aparecidos e usados como trocas até serem aceites como forma de pagamento. O facto que acabou por revelar toda a importância dos metais, foi a descoberta de que alguns deles poderiam adquirir um rebordo mais cortante do que a pedra, e manter esse rebordo mesmo em condições que destruiriam um machado de pedra. O primeiro metal a ser obtido em condições razoáveis foi o cobre já cerca de 4.000 a.c. A necessidade dos povos se defenderem das agressões e invasões de outros povos levou ao desenvolvimento da metalurgia da altura, criando-se ligas que tornavam os metais mais resistentes, como por exemplo a liga de Cu e Sn (bronze), suficientemente dura para a construção de armas. Ao longo de toda a história procurou-se o desenvolvimento que esteja intimamente ligado a tudo o que vem da terra. É nos recursos naturais e de entre os minerais, como acabamos de ver de uma forma sucinta, que está o futuro da comunidade. Assim sendo, o homem teve e tem desenvolvido todos os conhecimentos no domínio da pesquisa, prospecção, reconhecimento e exploração dos recursos minerais. Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 7 CAPITULO II INTRODUÇÃO A PESQUISA GEOLÓGICA E GEOLOGIA MINEIRA Para introduzir a pesquisa é importante começar por defini-la. A Pesquisa Geológica é um conjunto de actividades necessárias antes de se tomar uma decisão fundamental (“inteligente”) acerca do tamanho, flowsheet inicial de operações extractivas novas – neste aspecto contém um aspecto de avaliação (económica). A prospecção é a fase que antecede a pesquisa e que conduz a descoberta de jazigos e pode ser dividida em: Procura de jazigos minerais absolutamente desconhecidos; Procura de jazigos no provável prolongamento de jazigos conhecidos Procura de jazigos dentro de uma área favorável conhecida. A finalidade da prospecção é descobrir novos jazigos minerais que possam ser explorados no presente ou no futuro. O objectivo principal da prospecção é encontrar o maior número de depósitos minerais a um investimento mínimo e um tempo óptimo. A procura de jazigos é baseada na identificação e perseguição de indicadores, uma vez que o jazigo em si é muito pequeno e por vezes esta a grandes profundidades. Os indicadores são todos os factores que controlam ou controlaram os processos que deram origem a um determinado tipo de jazigos, ou que levaram ao enriquecimento ou transformação assim como as consequências da instalação do jazigo na rocha encaixante. Os indicadores Geológicos servem para a : (i) Localização regional de jazigos ou a definição de áreas mais prováveis; (ii) (ii) Localização imediata do minério dentro dum jazigo, também designado Pesquisa Mineral na qual se fazem sanjas (<5 m), poços <50 m ), galerias ( <100 m) e sondagens (sem limite). O que é que um geólogo de pesquisa faz? Esta pergunta continua a ser um grande problema para muitos indivíduos ligados a indústria e a economia. Num sentido lato a Pesquisa geológica lida com todos os Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 8 aspectos da geologia desde a idade, génese, mineralogia, quantidade e teor dos recursos minerais na crusta terrestre. Nesta disciplina restringir-nos-emos a ocorrências naturais de natureza metálica, i.e. os depósitos minerais que podem ser considerados minérios. Assim um depósito mineral é uma concentração natural de uma substância mineral útil que em circunstâncias económicas favoráveis poderá ser explorado de forma rentável. Minério é uma concentração metalífera associada a uma rocha encaixante sem importância económica (chamada ganga). OBJECTO DA PESQUISA GEOLÓGICA Sabe-se que a pesquisa mineral e a exploração mineira são as duas actividades mais antigas da história da humanidade, mesmo mais antigas do que a agricultura. Ainda hoje a importância da mineração e dos recursos minerais continua muito alta. Quais são os alvos da pesquisa geológica hoje em dia? Até a 50 anos atrás a pesquisa geológica e a exploração mineira estava centrada na procura de jazigos de alto teor e consequentemente pequenos e do tipo fissural e associados a veios de quartzo. Hoje em dia devido principalmente ao grande progresso tecnológico nos métodos de exploração e de pesquisa há agora uma mudança de atitude na pesquisa geológica onde depósitos grandes e de teores baixos são os mais procurados, onde equipamentos enormes podem ser usados para a recuperação de teores baixos. Para este tipo de depósitos o retorno do investimento é mais garantido e os cálculos de reservas são mais fiáveis. Como exemplo pode se considerar os depósitos porfiríticos de Cu, os depósitos de Pb-Zn em carbonatos, sulfuretos maciço, sistemas de vários veios em stockwork. O uso da Geofísica na pesquisa geológica é baseada na premissa de que o recurso a ser procurado tem propriedades físicas diferentes do seu encaixante. Em outras palavras, quando se mede sistematicamente as propriedades físicas tais como a densidade, a susceptibilidade magnética, a velocidade de propagação das ondas sísmicas, a radioactividade, a cargabilidade e outras, do minério e do encaixante dependem da composição mineralógica, tamanho e a profundidade do corpo de minério. Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 9 Durante a pesquisa geológica, a geofísica pode ser usada de forma directa ou de forma indirecta (estes assuntos serão discutidos na secção de geofísica aplicada deste manual). É de conhecimento geral que os depósitos minerais de fácil descoberta já foram todos descobertos. Isto significa que, com o tempo, necessitar-se-á de técnicas e métodos de pesquisa geológica mais sofisticados com capacidade de tirar conclusões sobre informação de depósitos cada vez mais profundos que até agora passaram despercebidos. É claro que o papel da geofísica neste exercício é crucial. Assim, é importante referir que a pesquisa geológica é uma disciplina multidisciplinarque depende da contribuição de várias disciplinas tais como a geologia, a geofísica, a geoquímica e a cartografia. Os depósitos minerais são descobertos por equipas e não por indivíduos. Uma equipe de pesquisa geológica tem diferentes níveis de conhecimento, por isso é importante definir alguns termos a serem usados com muita frequência nesta disciplina (veja anexo A) Métodos de Prospecção A prospecção desenvolveu-se nos últimos anos no sentido do uso de técnicas bastante sofisticadas e cada vez mais dispendiosas. A procura de afloramentos ou mineralizações ligadas a afloramentos é cada vez menos atractiva, uma vez que são cada vez maiores as áreas prospectadas e cada vez menos os jazigos aflorantes. O interesse da pesquisa esta se virar para áreas potenciais em que se espera que as concentrações de minerais de interesse sejam maiores e que estejam cobertos de aluviões, rochas sedimentares vulcânicas, água dos mares, etc. Por isso tem se tornado necessário o desenvolvimento de técnicas que permitam descobrir depósitos “não visíveis a partir da superfície”. Uma sequencia completa de prospecção começa com: - avaliação de regiões vastas e selecção de subáreas de interesse. - Reconhecimento das regiões favoráveis na busca de alvos - Alvos investigados com detalhe, primeiro a partir da superfície e depois tridimensiolmente (sondagens). Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 10 A oferta de produtos minerais é um processo que começa na prospecção, passa pelo desenvolvimento e acaba na produção. A prospecção é uma actividade de alto risco do ponto de vista financeiro. Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 11 Exemplo dum programa de prospecção (sulfuretos maciços) Selecção da área o Áreas de background (não favoráveis de momento) Áreas favoráveis Reconhecimento aéreo o Alvos não prioritários Alvos prioritários Trabalhos de prospecção no terreno o Alvos não prioritários Alvos prioritários 1° fase de sondagens ¾ zonas não favoráveis descoberta de mineralização 2° fase de sondagens ¾ Alvos não económicos Alvos com interesse económico ¾ 3° fase de sondagens ¾ alvos não económicos alvos com interesse económico Jazigos para o delineamento do jazigo ¾ Jazigos não económicos Jazigo com provável interesse económico ¾ Estudos económicos No esquema proposto as duas primeiras fases de sondagem têm por finalidade definir corpos que justifiquem o prosseguimento dos estudos. Os custos associados ao esquema são apresentados em percentagens (500 km2) Selecção de área – 4% Reconhecimento aéreo - 12% Trabalho no terreno – 29% Sondagens – 48%; 1a fase – 36%; 2a fase – 9%; 3a fase – 3% Sondagens para o delineamento do jazigo – 7% Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 12 A fase de sondagens para delinear o jazigo representa uma pequena percentagem quando comparado com o resto das fases porque a probabilidade (1 para 20) que a prospecção tem de descobrir uma ocorrência suficientemente atractiva e que justifique delineação é muito pequena. Outro modo de verificar a maneira como se processa a prospecção é analisar a selectividade da prospecção supondo-se uma área de dezenas de milhares de km2 após a selecção de área ela ficará reduzida a 500 km2 (Tabela 1) Tabela 1. Selectividade de áreas de prospecção Antes da decisão Após a decisão selectividade Selecção da área Província 500 km2 >50 Reconhecimento aéreo 500 km2 30 areas conducentes 17 Trabalho de campo 30 12 alvos 1.7 Sondagens 1a fase 12 1 12 2a fase 1 0.2 5 3a fase 0.2 0.05 4 Sondagens de delineação 0.05 0.025 2 Tendo demonstrado que a prospecção é uma operação de alto risco, qualquer programa de prospecção deve ser amplo, partindo dum interesse regional (background) e seleccionando áreas de interesse dentro de províncias definidas. Então a prospecção deve ser única e focalizada, seleccionando e concentrando se em alguns casos que podem ter interesse económico. Exemplos Prospecção de cobre profíritico (SW USA) 1a Fase – Estudo regional Compilação geológica Estudos fotogeológicos Análise estrutural Inspecção no terreno (aérea e no terreno) 2a Fase – Estudo detalhado Mapeamento e reconhecimento geológico dos afloramentos Campanha geoquímica de linhas de agua Aeromagnética Gravimetria Polarização induzida Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 13 3a Fase – Estudo detalhado dum alvo (anomalia positiva) Geologia detalhada Estudos mineralógicos e petrológicos Polarização Induzida detalhada 4a Fase – Estudo tridimensional do alvo (anomalia positiva Sondagens Diagrafias Cálculo de reservas Análise mineralógica e química de amostras e carotes Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 14 CAPITULO III INDICADORES GEOLÓGICOS Após a dissertação feita nas secções anteriores importa discutir aqui em detalhe os indicadores geológicos. Os indicadores podem ser classificados de varias formas, a que se apresenta a seguir é uma delas. CLASSIFICAÇÃO DOS INDICADORES Ponto de vista geral I – Qualitativos (Estruturais – Morfológicas) Relacionam-se com aspectos técnicos, geomorfológicos, estruturais, mineralógicos e litológicos. II – Quantitativos (Geoquímicos) Relaciona-se com a presença, ausência ou abundância relativa duma certa substância (ião no solo, plantas, aguas) na superfície ou no subsolo. Ponto de vista Génese e/ou cronologia I – Sin-genetico Relaciona-se com fenómenos contemporâneos a formação do jazigo e que controlam a sua génese e concentração II – Epigenético (fora da génese do jazigo; pode ser pré ou pós) Pós genéticos – posteriores a formação do jazigo e que resultam da acção da presença do jazigo; P. Ex. os chapéus de ferro, subsistência provocada por trabalhos mineiros antigos. INDICADORES REGIONAIS OU DE DESENGROSSAMENTO Rochas ígneas a1 – batólitos e outros intrusivos = por ex. Portugal, vários jazigos de wolfránio e estanho estão na dependência directa do maciço granítico das Beiras. a2 – Rochas vulcânicas de determinadas idades = actividade ígnea por ex. rochas verdes de Manica em Moçambique (Au). Continua. Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 15 a3- rochas ígneas de aspecto petrológico especial - Podem relacionar-se com: intrusões ácidas - Wo, Sn, intrusões básicas (Ex. noritos)- Ni intrusões ultrabásicas Cr, Ni, Pt Relação das épocas cronológicas com épocas metalogénicas Época metalogénica hersínica entre o carbónico e o triássico na Europa (jazigos diversos no Norte de Portugal) Zonas de fracturarão as quais se associam a região e não as fracturas principais mas sim a região. Ex. Mather Lode na Califórnia Rochas sedimentares de determinadas épocas. Ex. Fe do jurássico no Luxemburgo, Fe do silúrico em Portugal Condições climáticas e topográficas actuais ou passadas conducentes a formação de determinados jazigos a. Climas tropicais Laterização (bauxites de Manica) b. Climas áridos a semi-áridos associados a um nível freático e a concentração da zona de enriquecimento supergénico. Ex. deposito porfiritico de cobre (USA) c. Longos períodos de meteorização intensa seguidos de outros de erosão rigorosa que leva a formação de placers Resumo Sobre os IndicadoresIndicadores geoquímicos – geoquímicos, geobotanicos e bioquímicos Indicadores - geomorfologicos Indicadores - mineralógicos Indicadores - estratigráficos e litológicos Indicadores - tectónicos e estruturais Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 16 INDICADORES GEOMORFOLOGICOS As características geomorfológicas de uma região podem servir como evidencia directa ou indirecta de existência de jazigos minerais. As indicações directas tais como a expressão superficial de um jazigo, são naturalmente as de maior utilidade e de fácil interpretação. No entanto, as provas indirectas são também úteis na medida em que, ajudando a estabelecer uma parte da historia geológica da região podem fornecer ideias chave para a prospecção geológica Expressão topográfica dos afloramentos Os filões de ganga compactos e resistentes a erosão, como aqueles em que a ganga é de quartzo finamente granuloso dão em geral, por erosão diferencial origem a afloramentos salientes com cristas erguidas abruptamente na superfície do terreno e com alinhamentos bem definidos. Pelo contrario, os filões de ganga carbonatado dão frequentemente origem a depressões bem definidas nas quais se instalam linhas de agua. No entanto, existem muitas excepções a esta regra. Por exemplo, muitos jazigos hipogénicos de ganga essencialmente dão origem a depressões superficiais no terreno por serem constituídos por stockwork em vez de enchimento maciço. Também nem sempre as zonas ricas são as mas salientes visto frequentemente consistirem em material esmagado e fendilhado que é facilmente erodido, enquanto que o quartzo estéril, mais maciço resiste, alem disso, os sulfuretos característicos de certas porções ricas promovem ou auxiliam a decomposição dos materiais com a excepção do quartzo estéril. Por outro lado, pode ter se dado o caso de mesmo em jazigos de ganga carbonatada, as reacções de meteorização do afloramento terem dado origem a chapas de ferro resistentes (Natureza Jaspoide) de maneira a que os afloramentos se mantenham salientes. Concluindo, quer numa linha de saliência ou reentrância no terreno merece sempre muita atenção se bem que o caso só por si não seja significativo Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 17 Enquadramento fisiografico geral de alguns tipos de jazigos Os aspectos topográficos podem não só resultar da presença de filões ou outros corpos mineralizados mas também reflectirem determinadas condições favoráveis a presença de minério. Estas condições variam tão largamente, dependendo do tipo de jazigo e das rochas encaixantes e exprimem-se por uma variedade de formas topográficas dependentes do clima e da historia geomorfológicas da região que é impossível formar quaisquer proposições gerais, mas numa dada região o estudo das relações do jazigo com o seu enquadramento geológico pode em muitos casos levar ao reconhecimento de indícios precisos para a prospecção. Por exemplo, tem se observado que em determinadas regiões áridas ou semi- áridas os basamentos das montanhas - áreas mais ou menos planas, cobertas por detritos vários e que há equilíbrio entre a erosão e transporte se encontram frequentemente associadas a existência de jazigos primários, enquanto que, as montanhas representam em geral as rochas mais compactas e resistentes. Os basamentos correspondem a áreas enfraquecidas por fracturação e erosão. Ora como se compreende é precisamente nesses pontos que se torna mais provável o aparecimento de jazigos hidrotermais, não só porque as zonas de perturbação estrutural são mais receptíveis as soluções mineralizadoras, mas também porque estas soluções alterando as rochas encaixantes, as tornam mais vulneráveis a meteorização alem de que certos produtos de alteração do próprio jazigo podem em muitos casos acelerar os processos de que resultam (é o caso do acido sulfúrico produzido por alteração de pirite) Por idênticas razoes, a maior parte dos aluviões auríferos estão relacionados com basamento, ocorrendo em redes hidrográficas que as atravessam em vez de correr em regiões mais altas. Com efeito, é nas de basamento que a alteração química das formações auríferas libertam totalmente o metal enquanto que nos encostos mais inclinados as acções mecânicas podem apenas produzir uma libertação mis completa, com a capacidade suplementar de produzir finas partículas, palhetas ou lamelas de ouro que sai sedimentam com menor selectividade e menores distancias. Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 18 A expressão topográfica dos jazigos de ferro é importante por duas razoes: para que o jazigo tenha valor comercial, tem que ser grande, possante e regular, o que evidentemente conduz a manifestação morfológica proporcionalmente grande em segundo lugar porque em geral, os minérios ou são muito resistentes a erosão (Ex os itabiritos de Minas Gerais (Brasil) e as cabeças hematiticas de Portugal) ou muito vulneráveis como os minérios carbonatados. Enquadramento fisiográfico particular dos placers As condições geomorfologicas desempenham um papel fundamental no condicionamento dos processos de concentração hidrogravitica responsáveis pela formação de jazigos aluviais. As condições mais favoráveis são as que conduziram a: Preparação A melhor preparação é uma meteorização prolongada e intensa que afecta directamente os minerais numa região de topografia madura ou sub-madura. Este conjunto de fenómenos liberta as partículas de minério da sua ganga e prepara para a fase seguinte uma formação possante de solo residual já parcialmente concentrado. Concentração Numa fase posterior a região sofre uma sobre elevação acompanhada por erosão intensa, estabelecendo-se cursos de água sobre linhas que cortam o antigo solo residual a sedimentação preferencial do minério duro em determinados pontos privilegiados conduz a formação de placers mais ricos que solo residual de que resultam. Protecção Os jazigos aluviais assim formados podem vir a desaparecer se o processo erosivo que lhes deu origem se prolongar por tempo suficiente para que eles próprios Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 19 sejam atingidos. A destruição pode no entanto ser impedida desde que o placer seja coberto por outras formações (novos aluviões, resultantes da abertura de canais, mantos de lavas etc.) Todo este processo, descrito acima, pode ser repetido durante a evolução geomorfológica da região, podendo resultar em jazigos extremamente ricos . Os índices gerais que se procuram na prospecção de aluviões são sobretudo os contactos entre formações de idades diferentes, uma correspondente a rocha onde se instalou o valley - bed-rock e outra correspondente á formação mais moderna que encheu o vale – o aluvião Enquadramento fisiográfico geral dos jazigos de oxidação e de enriquecimento supergénico JAZIGOS RESIDUAIS DA ZONA DE OXIDAÇAO Dado que a meteorização depende geralmente da morfologia da região os tipos de jazigos que devem o seu valor a remoção de certos elementos estáveis ocupam posições bem definidas com respeito a superfície de erosão, actuais ou passadas. É o que acontece com silicato de níquel (garnierite), a bauxite, os minérios de manganês, minérios de ferro laterítico etc. que tem as suas melhores condições de formação em regiões planas de regime tropical húmido. É também um pouco do que se passa com os chapéus de ferro exploráveis pelo seu teor de Au, Ag, Pb ou Fe. Os processos de meteorizaçãoque formam jazigos deste tipo são muito lentos e só se realizam ate profundidades que confiram interesse ao jazigo em locais em que o nível freático for relativamente profundo e em que houve tempo suficiente para uma meteorização profunda e extensiva. Estas condições são geralmente satisfeitas por superfícies topográficas estáveis pelo que estes jazigos se encontram com mais frequência em planaltos ou peri-planaltos elevados, não demasiado dissecados pela erosão. JAZIGOS DE ZONAS DE SULFURETOS SUPERGENICO Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 20 As condições favoráveis ao enriquecimento supergénico dos minerais de cobre e de prata, por exemplo são bastante semelhantes as que a trás são descritas Para que o enriquecimento atinja valores interessantes é necessária uma lixiviação de grandes quantidades de metal na zona alta do jazigo, o que corresponder a uma grande porção do jazigo primário. Nestas condições ou o nível freático era extremamente profundo ou o que é mais razoável, a zona de lixiviação foi-se deslocando para baixo a medida Que a erosão ia abaixando a superfície, acompanhando o enriquecimento, mas sem o ultrapassar. Um tal equilíbrio entre a erosão e o enriquecimento supergénico ou, o que vem a dar o mesmo uma consistência na profundidade do nível freático combinado com uma descida muito lenta de ambos, é particularmente bem realizado em regiões de topografia velha Com efeito, se a região for de um relevo jovem a erosão baixaria rapidamente a superfície do terreno removendo grandes quantidades de metal útil que não tivesse tido tempo de ser solubilizado e transportado em profundidade, nestas condições o rendimento da lixiviação seria naturalmente baixo, e o enriquecimento fraco. JAZIGOS SINGENETICOS Se o minério faz parte desde a sua formação de uma massa rochosa, a própria rocha serve como indicador. A localização é mais exacta em rochas estratificadas, em aspectos sedimentares, mas é ainda regra geral, suficientemente definida para ser útil nas rochas ígneas homogéneas. Se o minério constitui um horizonte de uma formação sedimentar basta conhecer a sequência estratigráfica e a estrutura das camadas para se poder prever a localização dos afloramentos ou a profundidade de ocorrência do minério. O problema é extremamente simples se as camadas sofrerem poucos dobramentos, como acontece com os minérios de ferro Jurássico da Europa Central. A dificuldade aumenta com a complexidade do enrugamento, de modo que a prospecção e a pesquisa podem exigir a resolução de difíceis problemas de enrugamento. Excepto no caso de o minério ter sofrido estiramento, processos semelhantes em consequência a acção tectónica, a localização das colunas mineralizadas, quando Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 21 existentes, não é controlada por acidentes como zonas de cizalhamento, zonas brechadas ou dobras (que são tão importantes nos jazigos epigenéticos) mas apenas pelas condições de sedimentação aquando da deposição do minério, condições que incluem não apenas o ambiente físico-químico e biológico do meio, como também a forma e a extensão da bacia de sedimentação. Os jazigos singéticos de origem ígnea são, em geral, menos regulares que os sedimentares. No entanto, em soleiras possantes e lopólitos os constituintes minealógicos afectam ferquentemente uma deposição zonada do tipo complexo de Busheveld, na SA, onde ocorre zonas de Crómio de 150m de espessura ( possança reconhecíveis numa extensão de muitos km). As camadas de cromite têm possanças variáveis de 2.5cm a 1.8 m e concordam com a estratificação. Em intrusivos menos regulares, os jazigos singenéticos podem ser de distribuição tão irregular que o máximo que se pode afirmar é que existem algures no interior da formação. No entanto mesmo neste caso, o facto é útil porque permite limitar o campo de investigação. Por exemplo, sabe-se que os jazigos de cromite se circunscrevem a rochas ultra-básicas ou a serpenitose a serpentino –xistos delas derivadas. Não devem, pois procurar-se noutras rochas nem em serpentinitos de outras origens. A serpentina resultante das peridotites ou dunitos identificam-se em geral pela presença de fibras de asbestos ou de magnesite, e pela abundância de talco. Nos pegmatitos, os minérios metálicos são de distribuição irregular. No entanto notam-se em muitos pegmatitos zonas ± bem definidas caracterizadas, caso uma, pela sua mineralização peculiar, desde um emaranhado de micas junto da rocha encaixante, através de granitos gráficos e manchas fentíticas, até ao núcleo central, em geral quartzoso. A Tantalite e o berilo do NE Brasileiro encontram-se geralmente nas bordaduras do núcleo. JAZIGOS EPIGENETICOS Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 22 Os minerais introduzidos nas rochas posteriormente a sua deposição mostram em geral forte preferência por determinadas formações que se instalam em fracturas, quer substituam o material pré existente. Os jazigos de substituição em rochas estratificadas diferem dos sedimentares pelo facto de nem todo um horizonte contém minério: A substituição dentro um estrato é controlada por circunstancias adicionais que podem consistir em charneiras de dobras, fracturas ou filões do jazigo quando localizado por um filão quando corta um estrato favorável pode afectar de forma variáveis, desde um mero alargamento ao enriquecimento no interior ou nas vizinhanças do filão, i.e, podem verificar –se todos os casos desde a localização do minério no filão pela camada ate a localização na camada pelo filão. Nem sempre no entanto a formação favorável é sedimentar: mas .....vulcânica ou as suas coberturas piroclásticas podem desempenhar o mesmo papel de estratos sedimentares. Nem sequer é mesmo necessário que a formação seja estratiforme. Há indicações de carácter estático de que certos metais encontram preferencialmente associados por razoes de carácter químico a certas rochas hospedeiras. O calcário é especialmente receptor para o chumbo e o zinco, mas relativamente fraco para o ouro. Os quartzitos são também bons anfitriões para Pb-Zn sendo o Pb especial preferência pelos xistos. As rochas receptivas para o ouro são em geral as que contém clorite, se bem que a quando da mineralização , a clorite será siricitizada. Há, de um modo geral mais jazigos aurificos em xistos cloriticos em filões que em quartzitos e calcários. Em muitos casos o controle da mineralização não se faz pelos características meneralogicas ou texturais da rochas mas sim pelas suas propriedades mecânicas dos quais é especialmente importante a competência, em particular no caso dos jazigos instalados em fendas. A designação de competente aplica-se a rocha de relativamente rígidas que se fracturam em vez de se deformarem. Na maior parte dos casos , os quartzitos, os conglomerados bem e as rochas ígneas são competentes. Os xistos argilosos e calcários e as rochas cloritizadas, sepentizadas, mostram se em geral incopetentes Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 23 Além de o conceito ser relativo, o tipo de solicitação pode influenciar o comportamento de uma dada rocha. Assim, por exemplo, os calcários são frágeis quando solicitados sem apertos, mas tornam-se incompetentes quando sob fortes pressões confinantes e em especial quando em presença de solventes e sob um aumento de carga suficientementelento para permitir a recristalização e o arranjo do material. Como uma rocha competente e, regra geral, bom indicio para jazigos filoneanos e uma formação incompetente lhes e normalmente desfavorável, exige-se grande cuidado na diagnose de tal característica. Por exemplo, no jazigo de consistente em Montesinho (.... a rocha encaixante e uma xisto argiloso com elevada quantidade de sericite. Deste ponto de vista poderia, portanto, dizem-se que rocha e desfavorável ao estabelecimento de factores francas e portanto há hipótese para a localização de um jazigo filoneano interessante. E, no entanto, ele existe. A aplicação pode provavelmente, encontrar-se no facto de se pode afirmar com razoável segurança que a rocha, hoje plástica e portanto incompetente era, ao tempo da mineralização, um xisto metaformizado junto com a meteoração e que transformou naquilo que hoje e. De novo, reconhece-se que as zonas de cizalhamento são de idade muito posterior a mineralização provavelmente alpinas enquanto que esta e hercinica. Quando se pode demonstrar, em bases estatísticas, que uma ... da formação e favorável para determinada mineralização, pode, evidenciar usar-se essa formação como indicador de minério, mesmo quando não se sabe explicar a razão do facto. Quando porem, essa razão alem de a probabilidade de acerto bem maior, em geral podem considerar-se as previsões mais longe. INDICADORES MINERALOGICOS De todos os guias, os mais importantes, que conduzem as descobertas de corpos mineralizados são os guias mineralógicos. É pois, a observação dos minerais a superfície, que põe em evidencia a presença de um jazigo. Os minerais mais frequentemente associados a parageneses e a sua abundância relativa podem servir de indicadores de minério. Variações nas proporções de Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 24 determinados minerais, quer na rocha encaixante, quer no próprio jazigo, podem quando convenientemente cartografados constituir indicadores de minério, frequentemente os minerais da zona superficial de oxidação servem como indicadores de ocorrência de determinados minerais em profundidade. As variações da composição mineralógica as rochas encaixantes, excepto quando singeneticos, resultam normalmente da alteração por acção dos fluidos responsáveis pela mineralização ou das acções físico-químicas e termodinâmicas associadas com a génese do minério. A utilização dos minerais como guia apresenta-se de diversas maneiras. Podemos considerar: - os minerais primários inalterados: em eluviões e aluviões no afloramento - a alteração das rochas encaixantes das mineralizações e suas características mineralógicos. - Os minerais dos chapéus oxidados e a estrutura dos produtos de alteração, susceptíveis de nos fornecerem dados sobre a natureza da mineralização subjacente. MINERAIS PRIMÁRIOS Em Eluviões e Aluviões Um certo número de minerais úteis são muito estáveis em condições de alteração superficial, e mantêm -se quimicamente inalterados, mesmo depois dum transporte prolongado. São sobretudo os elementos nativos (ouro, platina, diamante), os óxidos (cassiterite, rútilo, ilmenite, etc.), e ainda outras combinações, como os fosfatos ) p. Ex. Monazite) A partir de jazigos primários, nos quais eles estão normalmente muito dispersos e são inexploráveis, podem formar eluviões, ou sofrendo transporte através de cursos de agua, concentrados em aluviões fluviais. A prospecção das aluviões têm dois papeis distintos: Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 25 1. obter o percurso dos minerais pesados para descobrir os jazigos primários de origem. 2. Reconhecer as concentrações exploráveis nos aluviões e eluviões. É a prospecção aluvionar propriamente dita. A prospecção dos aluviões permite remontar aos jazigos primários sem que seja necessário entrar em considerações quantitativas rigorosas. Nas regiões recentemente degeladas, e onde a alteração não penetrou ainda profundamente, os índices de minerais em blocos glaciares das moreias, podem conduzir aos jazigos primários, de minerais como os de cobre, arsénio, ouro, chumbo, etc. Minerais em afloramentos Os minerais pouco alteráveis a superfície, são evidentemente os melhores guias. As suas associações gerais, ou regionais, devem ser perfeitamente conhecidas do prospector: um mineral sem interesse prático, pode conduzir a um mineral útil. O quartzo das províncias auríferas pode, em certas regiões, apresentar uma cor ou um grão determinado, mas não existe nenhuma regra geral. A flourite é um mineral da ganga característico para certos corpos mineralizados, especialmente de chumbo, zinco e estanho. Ela é relativamente resistente as condições de meteorização e, em alguns distritos, pode ser utilizada para indicar a posição dos corpos mineralizados. A natureza dos carbonatos pode constituir um guia para a geologia de superfície. Embora os carbonatos sejam bastante lexiviáveis na zona de oxidação, retêm nas suas cavidades vestígios pela forma e cor das mesmas. Os diversos aspectos da zonalidade mineralógica; em relação aos plutonitos, e zonalidade sedimentar (ou paleogeográfica), contribui bastante para a pesquisa dos jazigos minerais. Em trabalhos de superfície, trabalhos mineiros, ou sondagens, os valores poderão ser traçados, não em função das variações mineralógicas, mas na relação entre os teores dos diversos metais. P. Ex. Pb/Zn ou Au/Ag. Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 26 Um problema prático frequentemente posto, é a distinção entre as zonas de sulfuretos supergénicos e hipogénicos; os critérios mineralógicos microscópicos são contributo para a sua resolução. ALTERACAO DAS ROCHAS ENCAIXANTES As transformações mineralógicas mais comuns nas rochas encaixantes dos jazigos endogenicos são geralmente do tipo haloquimico, como por Ex as que resultam da introdução de elementos novos e remoção de elementos primitivos, embora por vezes se verifiquem apenas transformações texturais, estruturais ou mineralógicas sem apreciável variação de composição química (transformação topoquímica). Podemos pois considerar como um caso particular do metamorfismo na sua forma geral. As alterações, da mesma forma que as concentrações metalíferas, são consideradas com manifestações de concentrações hidrotermais libertadas de plutonitos ou aparelhos subvulcanicos e vulcânicos; é por isso que elas estão ligadas e nem tão pouco podem existir umas sem as outras. Essas soluções fazem recristalização das rochas, transportando elementos novos para a solução inicial (flúor, boro, enxofre, ..., metais), ou lexiviam as rochas encaixantes (drenagem lateral). A composição química das soluções, varia em função do tempo e do espaço, e, ao longo da circulação nas rochas depositam os minerais por abaixamento de temperatura. A agua tem um papel importante como mineralizador, solvente, agente de transporte de elementos e de calor. As “trocas físicas” manifestam-se pelas modificações de cor de granulometria, porosidade e textura (as rochas lexiviadas são porosas e leves). As “trocas mineralógicas”, em relação com as mineralizações hipotermais estão no aparecimento de granadas, anfíbolas, piroxenas, turmalina, biotite; com as mineralizações mesotermais (e por vezes hipo ou epi) estão no aparecimento de sericite, clorite, carbonatos, silica; as mineralizações epitermais e também as vulcanicas, em geral sericite, clorite, carbonatos, adulária, alunite e argilas. A propelitização é uma combinação demuitas neogéneses minerais: clorite, anfíbola, calcite e epídoto. Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 27 Os minerais mais correntes entre os quais se caracterizam os três tipos de mineralização hidrotermal são: Mineralização hipotermal – granadas, anfibolas, piroxenas turmalinas e biotite Mineralização mesotermal- sericite, clorite, carbonatos e silica Mineralização epitermal- pouca sericite, muita clorite e carbonatos Um mineral resultante da alteração relacionada com jazigos de qualquer dos tipos é a pirite, a alteração não deve ter uma alteração demasiado grande nem demasiado pequena; se for muito extenso não tem significado suficiente para apresentar valor em prospecção, pelo contrario quando demasiado restrito o corpo pode tornar-se difícil de identificar como o próprio jazigo. O aparecimento de uma só fase de alteração é raro, há normalmente sobreposição de fases sucessivas e a mineralização não está em geral ligada senão a uma ou duas fases, normalmente mais tardias. A alteração pode variar com a zonalidade dos depósitos mineralizados. Por isso as auréolas de alteração são um bom guia para a prospecção dum jazigo. As auréolas são representadas por minerais difusos relacionados com o jazigo em causa. As auréolas mais extensas e possantes contem elementos que tem afinidade com enxofre (chumbo, zinco, cobre, molibdénio), e as menos extensas contem elementos com afinidade com o oxigénio (estanho, tungsténio, zircónio, tório). (Sg. N. I. Safranov) O mesmo autor refere que se observa uma correlação directa entre os seguintes elementos: chumbo, zinco e prata; arsénio e bário; prata, bismuto e cobre; zinco, chumbo e bismuto; bário, estrôncio, mercúrio e cobre; molibdénio e cobre. Tem bastante importância a zonalidade vertical de elementos indicadores concordantes com a ordem de deposição dos elementos. Da base para o topo: estanho, tungsténio, molibdénio, arsénio, bismuto, arsénio, cobre, urânio, níquel, cobalto, zinco, chumbo, bário, prata, ouro, antimónio, arsénio, mercúrio, telúrio. PRODUTOS DE ALTERACAO SUPERGENICA Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 28 Na zona oxidada os sulfuretos decompõem -se passando a sulfatos e o seu conteúdo em metal é arrastado em solução ou fixado, inteira ou parcialmente, em compostos estáveis, principalmente óxidos, carbonatos e silicatos dissolvem-se com facilidade e os silicatos decompõem -se. Dos minerais originais da ganga, o quartzo é único sobrevivente, os outros estão representados unicamente pelos seus produtos de decomposição: óxidos de ferro e manganés, argilas, outros compostos metálicos, etc. Os produtos de oxidação de jazigos primários constituem um dos guias mais utilizados em toda a historia mineira. Os produtos de oxidação vulgares nos afloramentos e podem ser identificados com muita facilidade. Nem sempre o jazigo, mesmo quando oxidável, apresenta chapéus de ferro ou formações semelhantes, a glaciação e outros agentes de erosão rapidamente podem remover qualquer formação oxidada que se tenha constituída e pôr a nu o minério primário, noutros casos é o próprio clima- essencialmente frio e ou seco que não favorece a alteração. Quando chapéus de ferro apresentam ou não interesse em si mesmo levanta-se sempre a questão: o que existe por baixo quais os minerais primários que originam os metais oxidados Estes problemas são comuns a todos os jazigos com afloramentos oxidados, mas tem particular importância nos de sulfuretos. Na zona de oxidação, os sulfuretos foram oxidados a sulfatos e os seus metais frequentemente carregados em soluções e a distancia maior ou menor fixados sob a forma de compostos de maior estabilidade, em geral óxidos, carbonatos ou silicatos. A maior parte das gangas não resiste também a meteorização, das gangas iniciais após oxidação intensa e prolongada apenas o quartzo resiste, no entanto nem sempre a oxidação é completa e produz a transformação total do material original, noutros casos podem sobreviver pseudomorfoses por epigeniais ou por moldagem, quer pelas formas cristalinas quer pelas texturais a estruturais Durante o processo de alteração superficial, em alguns locais não se efectuam trocas químicas, podendo restar quantidades variáveis de minerais originais e de produtos de transição. Por outro lado, as limonites podem ser quase totalmente transportadas depositando-se noutros locais, são as limonites transportadas. A esta massa de óxidos sobre o jazigo é chamada “chapéu de ferro”. Os cristais minerais úteis ou da ganga que Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 29 foram lixiviados, deixaram cavidades características, enchidas por vezes por minerais secundários provenientes da alteração do mineral que os constitui. Essas variedades, chamadas “boxwork”, podem permitir deduzir a natureza da mineralização do jazigo original. Mas, é necessário não perder de vista as características dos “boxwork”, cujos locais necessitam dum estudo minucioso dos minerais. A título de exemplo daremos um quadro e alguns desenhos de “boxwork”. (sg. A. M. Bateman) Figura. Exemplos de boxworks celulares grosseiros de Calcopirite Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 30 A – (x2) Com veios de quartzo, paredes celulares de jaspe limonítico e limonite intersticial B – (x5) Aspecto quadrangular com paredes celulares paralelas e estrutura cruzada C – (x5) Tipo médio D – (x2) Boxwork celular grosseiro de Blenda com veios de quartzo, paredes celulares de jaspe limonítico e limonite intersticial E e F (x5) Boxworks triangular encurvado de bornite com células em forma de olho G – (x1) Boxwork foliáceo de molibdenite contendo palhetas de limonite e veios de quartzo H e I (x5) Boxworks em curva de tetraedrite J e K (x3) Boxworks de galena; aspecto clássico (J); galena fina (K) VEJAMOS ALGUNS CASOS PARTICULARES DE METAIS DA ZONA DE OXIDAÇAO OURO Devido a sua grande resistência o ouro permanece nas zonas de oxidação, se a ganga é toda do tipo facilmente solúvel ou acatável (carbonatos sulfuretos) normalmente o chapéus de ferro apresentar-se-á mais ou menos enriquecido. Se pelo contrario a ganga for essencialmente quartzosa, com pequena quantidade de sulfuretos pode não ter havido variações sensíveis nas teores Descoberto um jazigo oxidado com determinados teores em ouro como saber se é ou não de esperar em profundidade um empobrecimento? Em geral poderia dizer-se que, se o material é do tipo terroso pode ter resultado de enriquecimento e portanto poderá suspeitar-se um abaixamento de teores em profundidade, se pelo contrario, um chapéu de ferro não contem ouro ou contem em teores baixos não é de esperar que em profundidade eles venham a aumentar. Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 31 ESTANHO A cassiterite é o único mineral de estanho de grande importância económica. Ela é altamente estável e sobrevive em depósitos aluviais, é tal como o ouro susceptível de enriquecimento nas zonas de oxidação. A possibilidade de um enriquecimento supergénico na zona de sulfuretos, principalmente estanite, é plausível, pela decomposição desta e oxidação em cassiterite, embora em condições especiais, pois esta também apresenta uma certa estabilidade. CHUMBO Dos metais básicos, o Chumbo é o mais resistente à lixiviação porque os seus sulfatos e carbonatos são praticamente insolúveis embora a galena se oxide em anglesite com bastante facilidade, oprocesso é retardado pela insolubilidade desta, que forma uma película protectora. No entanto de lento vai progredindo até à transformação completa. Por sua vez a anglesite em presença de águas gasocarbónicas ou outras fontes de iões CO32- converte-se em cerusite, muito mais estável. Apesar da sua pequena solubilidade, os minérios Pb podem ser lixiviados, deixando vazios que vêm a ser parcialmente ocupados por limonite porosa e friável. No entanto o processo não chega nunca a completar-se, pelo que uma prospecção superficial ou até alguma dezenas de centímetros de profundidade por meio de sanjas vão revelar a presença de minérios de Pb, pode-se concluir com razoável segurança que o material primário não continha este metal em quantidade apreciável. ZINCO O Zinco é o mais solúvel dos metais correntes. Embora o seu carbonato e silicato sejam razoavelmente estáveis o sulfato é tão solúvel que os minérios secundário de Zn raras vezes aparecem à superfície. Só nas rochas carbonatadas é que formam quantidades interessantes e, mesmo nestas, só a considerável profundidade na zona de oxidação e mesmo abaixo. Em determinadas regiões mineiras, a razão dos teores Pb-Zn-Ag é tão constante que a composição dos chapéus de ferro pode dar uma indicação sobre os teores do material primário. O cálculo baseia-se na hipotese de que as quantidades de chumbo e Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 32 sílica num dado volume de minério primário permaneceram constantes no minério oxidado. Recalcula-se o chumbo como galena, junta-se blenda, de acordo com a razão Pb-Zn, característica da região; recalcula-se o ferro como pirite; adicionam-se os componentes solúveis, em geral calcite ou dolomite. Evidentemente tem que se ter em linha de conta a migração do ferro e a compactação do chapéu de ferro. O método esta muito longe de ser rigoroso, mas pode ser útil para conduzir a decisão se um determinado jazigo merece ou não ser pesquisado em profundidade. A presença de Pb e Zn no jazigo primário pode também ser detectada por determinados estratos de limonite que enchem os vazios deixados pelos minérios destes metais. COBRE O Cobre é também facilmente solúvel. Quando existe Pirite em quantidades suficientes para fornecer H2SO4 em quantidades e quando a ganga e a rocha encaixante não são excessivamente básicas, a maior parte do Cobre é dissolvido e removido, deixando sempre alguns resíduos. Locke afirma mesmo que se nos afloramentos não existir Cobre, a experiência mostra que também não exista no material primário. Quando a rocha conter um mineral que neutralize o H2SO4, o Cobre pode permanecer na zona de oxidação sob a forma de malaquete com azurite e crisocola. É sabido que a presença de Cobre em rochas carbonatadas pode dar uma impressão exagerada quanto à riqueza das partes mais profundas, visto que os calcareous são fortemente desfavoráveis as enriquecimento supergénico. Uma técnica desenvolvida por Locke nas relações entre os produtos de oxidação dos minérios de Cobre e da pirite tem sido um sucesso na prospecção nos USA. O método consiste em estabelecer uma estimativa das percentagens aproximadas de Cobre que o material original continha o que envolve: 1o O cálculo da percentagem total de sulfuretos 2o O cálculo da razão dos sulfuretos cupriferos para os totais, que na prática se toma como razão pirite/calcosite. Quando a pirite sofre uma oxidação lenta mas total, por oxigénio do ar em presença de uma dada quantidade de água, mas na ausência de outras substâncias excepto gangas Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 33 inertes ( quartzo, p.e.), os produtos formados e os suas proporções são determinadas pelos campos de fases do diagrama Fe2O3—SO2—H2O. De princípio, quando a proporção de H2O é alta, e a dos produtos de oxidação baixa, forma-se um pouco de goetite, que volta a dissolver-se quando o processo prossegue. Todos os produtos permanecem em solução até que, por saturação, precipitam sulfatos básicos de Ferro, assim na presença de grandes quantidades de água ( acima de 46 % do peso total do sistema), a pirite pode ser completamente dissolvida sem precipitação de material limonítico. PRATA A prata, como cobre e zinco, forma sulfatos solúveis ao contrário destes metais, o seu carbonato não é estável. A mobilidade da prata varia largamente com as condições de agente químico. Quando “imercida” na galena é protegida e normalmente permanece na tetraedrite e outros minerais de cobre e, é libertado durante a sua alteração e carreada para longe do jazigo. Assim, ao contrário do ouro, a sua inexistência no chapéu de ferro, não é sinónimo de ausência em profundidade. NIQUEL Os jazigos de sulfuretos de níquel, oxidam-se de forma muito parecida aos sulfuretos de cobre e formam sulfatos solúveis. O níquel que existe nos jazigos de pirrotite lexivia-se normalmente da cobertura oxidada, mas pode deixar traços, em forma de manchas de verde maça, constituídos essencialmente por garnierite. Quando existe arsénio no jazigo primário, o afloramento pode reter traços de annabergite, também de cor verde maça. Os jazigos de silicato de nicquel (garnierite), que se encontram sobre peridotitos e serpentinitos, são o produto de um enriquecimento residual de um escasso conteúdo de níquel, que estava presente na rocha mãe. Tais jazigos estão limitados a zona de oxidação e as diaclases, poucos metros de profundidade. Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 34 COBALTO Os minerais primários de cobalto decompõem -se na zona de oxidação. O sulfato é solúvel, mas o arsenito, de tom rosa, a eritrina, é estável e forma as “flores de cobalto”, um guia muito visível do cobalto. MOLIBDÉNIO O único mineral primário, a molibdeníte, é relativamente resistente a oxidação. A pirite associada, em vez de facilitar a oxidação tem provavelmente um efeito protector sobre a molibdenite. O óxido azul, a ilsemannite, forma uma película sobre a molibdenite mas não sobrevive tanto tempo como esta. A molibdenite, é bastante solúvel na agua, é um mineral terroso, amarelo, o contrário da ferrimolibdenite que é um mineral terroso, amarelo esverdeado, mas é bastante estável, pelo que constitui um bom índice para a mineralização subjacente. A powelite, é um produto da oxidação da molibdenite, difícil de distinguir a luz natural, mas é fluorescente sob luz ultra-violeta. Se existe chumbo no chumbo no jazigo, é um precipitante tão activo do molibdénio que se forma wulfenite durante a oxidação. Crómio A cromite é relativamente estável em condições oxidantes. Com muita frequência encontra-se inalterada em afloramentos, e inclusive em placers. Em condições de extrema meteorização, lixivia-se deixando retículo de limonite. A seguir analisa-se em separado os jazigos singenéticos e os jazigos: INDICADORES E GUIAS FACIO-LITOLÓGICOS Estes indicadores são constituídos pelas rochas caracteristicamente associadas a determinados tipos de minérios, que poerque deram origem a (batólitos geradores de campos filoneanos) quer porque se formaram simultaneamente (gneisses a pegmatitos associados a sistemas filoneanos) quer porque localmente substituídos por minérios ( Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 35 jazigos de Zn- Pb de substituição em calcários quer ainda pelas suas propriedades mecânicas favorecerem a instalação de fracturas posteriormente mineralizadas, quer porquepela sua impermeabilidade constituíram barragens ao movimente de substância útil ( jazigos endógenos de barragens, jazigos de petróleo). Diversas formações rochosas caracterizam-se por depósitos de uma composição litogica determinada. Os controles litológicos são um meio muito eficaz nas descobertas de jazigos, tanto sedimentares como magmáticos. É muito importante conhecer os tipos de fácies que apresentam os jazigos sedimentares de minerais úteis, assim como a rocha encaixante. Os minerais ferríferos de fácies lacustre ou pantanosa, caracterizam-se pela fraca possança das camadas sedimentares, estratificação bem diferenciada e predominância de argilas. Os leitos ferríferos de fácies marinha são compostos de oólitos, detritos orgânicos e cimento. Os depósitos de minerais oólitos de manganes manifestam-se de maneira análoga aos de ferro de fácies marinha. Acumulações de minerais de ferro formam-se sobre maciços de rochas ultrabásicas (ou ao lado). Os controles fácio litológicos utilizam-se na pesquisa dos horizontes ferríferos e manganíferos, assim como dos sedimentos químicos associados aos anteriores. Os mesmos controles utilizam-se na pesquisa de bauxite e de fosforites. As fosforites estão relacionadas ou com a plataforma, com fácies glauconito-arenosa; ou com geossinclinais que se caracterizam pela eleva da espessura das camadas e forma irregular em extensão. CONTROLES E GUIAS ESTRUTURAIS Quando se examina a influencia das estruturas na repartição, localização e forma dos jazigos hipogénicos, deve ter-se em conta três fenómenos: Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 36 1. Repartição dos terrenos metalogénicos nos limites de zonas pregnadas ou de plataforma. 2. Repartição das regiões e das zonas mineiras nos terrenos metamórficos. 3. Localização dos jazigos metalíferos nas zonas mineiras. Geralmente as zonas minerais localizam-se em regiões de grande fracturação dos terrenos. Padrão de fracturas como guia Princípios mecânicos de fracturação Stress Planos de stress principal O padrão dos planos do stress Em stress uniforme Em stress não uniforme Relação das fracturas e stress Fracturas cizalhadas Fracturas de tensão Características de fracturas de cizalhamento e de tensão As forças causadoras das fracturas. Stress – quando o material estiver dentro dos limites elásticos, cada parede exerce força nas juntas. Esta força interna é designada Stress. O stress pode ser de tensão ou de compressão. Relação das fracturas com o stress Nos maciços rochosos as forças de tensão e de cizalhamento , são frequentes Fracturas de cizalhamento. Os ângulos dos planos de cizalhamento , são geralmente menos de 45º; em calcários e arenitos ( grés ) os ângulos são entre 15º e 30º cuja superfície do plano apresenta fragmentos resultantes do movimento. Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 37 De acordo com Mohr Theory – o material desliza ao longo de um plano onde existe a combinação óptima entre o stress de cizalhamento e o stress normal. Fracturas de tensão Se a um corpo é aplicado um stress de tensão ele quebrará em ângulo recto; contudo devido a heterogeniedade dos grãos é possível formar-se superfícies irregulares. As rochas sofrem ruptura pelas zonas de maior fraqueza descritas anteriormente como indícios da localização do minério. Padrão de veios como guia Análise do padrão de veios 1º - Observar o padrão na sua forma verdadeira - projecção dos veios num plano horizontal 2º - Ver se o padrão pode ser observado em termos de padrão de stress. O aspecto mais importante é correlacionar o padrão de veios com características geológicas: Formação rochosa que foi mais favorável à fracturação, superfície de fraqueza que desviaram os veios e a atitude das fracturas em relação ao acamamento e dobramento. A compreensão da origem e do mecanismo do padrão de veios não só inspira maior confidência nos resultados e conclusões mas também permite previsões mais inteligentes. Se souber porquê é que um veio acomoda minério sobre certas condições, estará em melhores condições de prever onde é que poderá ocorrer novo. Pesquisa baseada puramente na geometria do padrão de veios tem guiado à descoberta de muitos jazigos. Aplicação Os mapas geralmente só mostram uma parte do padrão de veios, e o resto é aquele que é semi-completamente explorado ou completamente, e alguns que ainda não foram descobertos. A assumpção guia é que a parte não visível tem o mesmo padrão que a parte visível. Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 38 Uma pesquisa com um espaçamento mais reduzido, mostra os veios a cortarem-se muitas vezes do que o espaçamento menor. Dependendo das condições estruturais, podem distinguir-se os seguintes tipos de zonas minerais: 1. Localizadas nas charneiras das estruturas anticlinais ao longo da sua extensão. 2. Localizadas em fortes curvaturas de grandes estruturas. 3. Localizadas nas zonas axiais dos anticlinais de ordem superior. 4. Localizadas nas intercepções de grandes fracturas, assim como intercepções de falhas com zonas de compressão e intercepções de falhas com anticlinais. 5. Localizadas nas extremidades paraclinais dos anticlinais. Dobras Em algumas áreas de rochas dobradas, o minério é encontrado caracteristicamente em certas partes da dobra; nas cristas de anticlinais , nas gargantas de sinclinais , ou mesmo em limbos. Qual é a posição mais favorável depende de várias circunstâncias: uma delas é a relação de idades entre o minério e o dobramento. Dobramento pós-mineralização Dobramento pré-mineralização A estrutura das rochas influencia ( afecta, impõe ) a deposição do minério: a) Influência das camadas dobradas na fracturação. b) Determina a forma das camadas a substituir 6. Localizadas nas extremidades periclinais dos sinclinais. 7. Controladas por grandes falhas que cortam os horizontes “favoráveis”. 8. Localizadas em maciços granitoides com intrusoes, ou em acumulações de intrusões delgadas que se intercalam nos acidentes tectónicos ou que se encontram nos corpos intuídos. 9. Localizadas em flexuras estreitas das rochas do tecto que assentam sobre maciços intrusivos antigos. 10. Localizadas nos contactos de grandes estruturas. Contactos Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 39 São lugares favoráveis para a deposição porque eles são potenciais superfícies de fraqueza – Mas não só, um veio pode seguir o contacto por longa distância. O lugar onde o veio corta o contacto, é muito favorável para formar um nó estrutural e concentrar minério. Os contactos entre maciços ígneos e rochas encaixantes, são sítios favoráveis para ocorrência de minérios, mesmo quando o minério não é geneticamente relacionado a intrusão. (O contacto em strengh) A resistência do contacto entre a massa intrusiva e os estratos sedimentares – o contacto constitui um lugar privilegiado para a fracturação não só durante a deformação mas também durante o ajustamento acompanhante da colocação da intrusão. Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 40 GEOLOGIA DOS DEPÓSITOS MINERAIS Depósitos minerais associados á rochas ígneas Rochas ígneas são aquelas que se formam por solidificação total ou parcial do magma . com base na posição relativa das rochas ígneas em relação á superfície , podem ser: Plutónicas(profundas), Hipobissais (intermédias),e sub-vulcânicas (pouco profundas). O magma que atinge a superfície terrestre é designado de lava, que é resultante de um processo chamado de vulcanismo. O vulcanismo pode ser submarino, ou subáreo. O vulcanismo submarino é o mais importante para a metalogenia. As rochas ígneas também podem ser divididas de acordo com a sua composição química. Os parâmetros químicos mas importantes são: o SiO2, (K2O, Na2O), e Al2O3, que resultam na distinção entre rochas ultrabásicas , básicas , intermédias , ácidas , alcalinas e peri-alcalinas. Assim a composição química e a profundidade a que se localizam as rochas ígneas hospedeiras de mineralização são os dois critérios mais importantes para classificar os depósitos minerais associados ás rochas ígneas . Depósitos minerais associados ás rochas ultrabásicas Estes podem ser: Imensos complexos acamados e pós- tectónicos; Corpos ultrabásicos do tipo alpino em cinturões ofiolíticos ; Rochas toleilticas ou komatitos hipobissais a vulcânicos em séries vulcano-sedimentares associados á cinturões orogénicos Basaltos toleiticos em cinturões ofiolíticos; Rochas ígneas ultrabásicas alcalinas associados a eventos explosivos, diques, chaminés, exemplo: kimberlitos e carbonatitos Depósitos de sulfuretos de Cr, Pt e Ni associados á complexos ultrabásicos inter- acamadas Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 41 Do ponto de vista económico, as intrusões inter-acamadas pós-tectónicos são um ambiente metalogénico mais importante das rochas ultrabásicas , exemplo: o complexo Stillwater em Montana nos EUA , Sudburry , em Ontário no Canadá e Norisl´ky nos UraIS, Rússia. Estes complexos geralmente contêm rochas ultrabásicas na sua base, sobrepostos por rochas ígnea básicas, intermédias e ácidas, respectivamente. Eles são hospedeiros de depósitos de Cu,Pt, EGP, e Ni. Complexo de Bushvedt, SA, Fig... Mede 480x380Km e tem 9 Km de espessura ou 13.5 se incluir a cobertura das rochas ácidas. As camadas de cromite (2 Km de espessura), com 50-90% de cromite são contidas por vários km de reservas de minério por camadas, Ex: a camada “F” é 1.3m de espessura e tem um comprimento de 35 Km, o que implica 312 milhões de toneladas de minério com 47.6% de Cr2O3. Os PGM ocorrem geralmente associados a sulfuretos mineralizados de Ni-Fe-Cu de baixo teor ou com bandas de cromite muito finas. O Merensky Reef é um exemplo de camadas mineralizada Complexo do Great Dyke. Fig... Não é exactamente um dique, mas sim uma soleira com 530 km, de N para S; distinguem –se 4 camadas, nomeadamente: Musumguezi, Hrtley, Selukwe e Wedza. Cada camada constituída por múltiplos ciclos. Ex: a camada ou complexo de Hartley é constituído por 11 camadas de cromite com espessura que vai de 2 a 12 Cm ( Fig...) Sudburry, Ontário Canada Mede 60 x27 Km e é aproximadamente 8 km de espessura. Contém mineralizações sulfuréticas de Ni, Cu que ocorrem em lentes no contacto entre a base das rochas eruptivas e o murro da rocha encaixante. É importante mencionar aqui, que Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 42 Sudburry é um complexo único e que a sua origem não é conhecida. Alguns geólogos aventam a hipótese de uma origem devido a um impacto de meteorito. Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 43 (compilação) (Investigação Geológica) Criterios de selecção de area de Pesquisa CAPITULO IV A Essência de pesquisa Geológica A pesquisa de jazigos quer metálicos ou não metálicos envolve dois aspectos fundamentais: Onde fazer a pesquisa e como fazer a pesquisa. Onde Fazer as Pesquisa? População de Depósitos Feições geológicas e os Depósitos Típicos seus padrões de associação Possíveis processos geológicos (Análise) Modelos de formação de Jazigos (Predicção) Feições adicionais (?) Modelos de Pesquisa Geológica Modelo em geologia é um padrão conceptual ou empírico que contém os principais parâmetros dos jazigos minerais conhecidos. Embora os modelos possam ser descritivos, essencialmente estes são interpretativos, explicando as relações entre os vários parâmetros existentes. Os modelos são um instrumento bastante forte na organização das informações de tal forma que a predicção é mais certeira e conducente a conclusões lógicas e correctas. Os modelos podem ser Empíricos ou descritivos e Genéricos. Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 44 Modelos empíricos ou descritivos: - baseia se na observação de similaridades entre os jazigos. A analise destas similaridades podem mostrar grupos de afinidades específicas entre os depósitos. Este modelo considera os seguintes aspectos: Contexto geológico, morfologia, geoquímica, mineralização e zoneamento. Também se considera a frequência em que um certo parâmetro aparece como critério para a selecção da área. Modelo Genético ou metalogénico: Estes modelos reflectem o pensamento lógico dos cientistas em relação a origem dos diferentes tipos de jazigos. Estes modelos consideram os mesmos aspectos acima mencionados e baseia-se na ideia de que a conformidade de processos produz feições em conformidade. O mérito deste modelo assenta no que os diferentes parâmetros geológicos considerados no critério de selecção de área são explicados na base dos processos geológicos causativos. O modelo dá uma explicação racional e consistente das características do depósito em termos de ligá-los aos processos geológicos conhecidos ou postulados. Como Fazer a Pesquisa? A pesquisa é um processo selectivo de parâmetros e factores que influenciam e controlam a localização de jazigos minerais. Este processo deve ser eficiente, economicamente viável onde a analise de Custos vs benefícios é positiva em cada estágio de decisão relacionada com a continuidade e passagem de um nível de conhecimento da área para outro (ex. de reconhecimento para o detalhe e delimitação). A figura mostra a relação entre os custos e os benefícios. Scan Fig.... Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 45 A pesquisa de jazigos quer metálicos ou não metálicos envolve dois aspectos fundamentais: Onde fazer a pesquisa e como fazer a pesquisa. O primeiro aspecto está ligado a identificação de áreas potenciais para a ocorrência de mineralizações importantes. Isto quando devidamente enquadrado no tempo geológico e uma adequada interpretação genética conduz à identificação de terrenos mais favoráveis para a presença de jazigos. Ex. Bushveld Complex, Great Dyke do Zimbabwe, Complexo Monte Atchiza. O segundo aspecto está ligado a sequencia e tipo de métodos usados para a pesquisa geológica. Nesta fase são identificados todos os parâmetros geológicos relacionados com a mineralização a ser pesquisado até a localização do jazigo. Vários métodos de pesquisa são aplicados. Antes de iniciar a pesquisa é importante ter um conhecimento profundo de todos os métodos de pesquisa e aqueles que estão disponíveis para o trabalho em causa. Com este conhecimento deve-se escolher então aqueles que adequadamente podem realçar as anomalias devidas a mineralização em causa. Em termos genéricos os seguintes métodos e técnicas são usadas: Métodos de pesquisa geofísica (aéreos e de superfície) Métodos de pesquisa geoquímica Teledetecção como método
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