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GEOLOGIA ECONÔMICA 5 – Depósitos do sistema mineralizador sedimentar Profa. Flávia Braga SISTEMA MINERALIZADOR SEDIMENTAR Considerações Gerais • Processos mineralizadores se desenvolvem em meio a rochas sedimentares → sem a influência direta de qualquer evento magmático ou de cisalhamento. • Divisão em subsistemas: • Sedimentar continental • Sedimentar marinho • Os depósitos minerais são classificados conforme o ambiente e as condições físico-químicas nas quais o minério se forma. SISTEMA MINERALIZADOR SEDIMENTAR Considerações Gerais • Nos continentes o escoamento da água e o vento são capazes de concentrar substânicas minerais de interesse econômico. • Cordões litorâneos e dunas: ilmenita, rutilo (Ti), zirconita (Zr) → ventos • Aluviões fluviais e marinhos: ouro, estanho, diamante...(resistentes ao transporte) → rios • Lagos de regiões áridas: salars → águas superficiais que lixiviam regiões vulcânicas. • Regiões úmidas: turfa e carvão mineral, argilominerais → pântanos SISTEMA MINERALIZADOR SEDIMENTAR Considerações Gerais • Os ambientes marinhos bacinais são propícios à formação de concentrações minerais sedimentares diagenéticas. • Depósitos de manganês • Formações ferríferas bandadas • Fosforitas marinhas SISTEMA MINERALIZADOR SEDIMENTAR Os subsistemas mineralizadores • Subsistema sedimentar continental: depende basicamente da quebra de energia do agente transportador – o principal agente é a água de drenagens superficiais. Salars – grande volume SISTEMA MINERALIZADOR SEDIMENTAR Os subsistemas mineralizadores • Subsistema sedimentar marinho: formam-se quase sempre devido a reações entre soluções ou a precipitação de solutos em meio aquoso. Depósitos sedimentares gravitacionais singenéticos Processo mineralizador do Subsistema Sedimentar Continental O ambiente geotectônico • Ambiente sedimentar continental → ambiente no qual há acúmulo de sedimentos sem a influência da água do mar. Processo mineralizador do Subsistema Sedimentar Continental A arquitetura e processo formador dos depósitos – Depósitos eólicos • Depósitos minerais formados por sedimentação eólica são raros. • As areias negras de Stradbroke (Austrália) são essencialmente cordões litorâneos de minerais negros (ilmenita, rutilo, zirconita e monazita). Processo mineralizador do Subsistema Sedimentar Continental A arquitetura e processo formador dos depósitos – Depósitos lacustres e em planícies de inundação • Salars: regiões desérticas formadas em ambiente vulcânicos podem conter grande concentrações salinas superficiais. Os salars dos Andes centrais são depósitos de sais de lítio, iodo, nitratos, cloretos, sulfatos e boratos. • São acamadados com vários km de extensão e dezenas de metros de espessura. • Sais são principalmente originados do intemperismo e lixiviação de rochas vulcânicas. São levados até região de lagos por enxurradas e ventos. Processo mineralizador do Subsistema Sedimentar Continental A arquitetura e processo formador dos depósitos – Depósitos lacustres e em planícies de inundação • Turfa, linhito e carvão mineral: a vegetação morta sepultada sob as águas das regiões alagadas após glaciações passa por um longo processo de modificações químicas e físicas e é transformado sucessivamente em: • Turfa → linhito → carvão mineral → antracito (↑ C%) • Os depósitos são acamadados e/ou lenticulares com espessuras variando entre poucos centímetros até 30-40m. • Processo: sedimentação orgânica → sepultamento subaquoso → cobertura por sedimentos. • Devido ao ambiente anaeróbico, aumento da T, e crescente compactação os elementos voláteis e matéria orgânica são expulsos, o que proporciona a concentração residual de carvão. Processo mineralizador do Subsistema Sedimentar Continental A arquitetura e processo formador dos depósitos – Depósitos lacustres e em planícies de inundação • Depósitos de argilominerais: Podem ser sedimentares ou hidrotermais. • Silicatos de alumínio (caulinitas) que podem ou não ter Fe e Mg (smectitas, cloritas, vermiculitas) ou K (illita). • Área fonte: rochas feldspática (granitoides e sienitos) • Formam depósitos acamadados com espessura métrica e extensões horizontais variadas. • Argilas caulínicas → cerâmicas brancas (sanitários, revestimentos...) • Outras argilas + caulínicas → cerâmicas vermelhas (tijolos, telhas, tubos) • Fertilizantes Processo mineralizador do Subsistema Sedimentar Continental A arquitetura e processo formador dos depósitos – Depósitos fluviais • Aluviões e terraços aluvionares recentes: constituem depósitos importantes, sobretudo de Au, diamante, cassiterita e platinóides. • Os minerais economicamente interessantes são sempre resistentes e mais densos do que o quartzo e feldspato. • Apresentam formas variadas que dependem de como foram gerados (dinâmica fluvial) • A água é mais densa e mais viscosa do que o ar, o que lhe confere capacidade erosiva e transportadora muito maior. Processo mineralizador do Subsistema Sedimentar Continental A arquitetura e processo formador dos depósitos – Depósitos fluviais • Aluviões e terraços aluvionares recentes: • A formação de um depósito aluvionar depende da existência de uma área fonte da qual os minerais serão liberados pelo intemperismo e deslocados por erosão. • Por serem minerais densos, geralmente os minerais minério concentram- se nas cascalheiras, junto a grãos de minerais mais leves e de diâmetros maiores. • Essas cascalheiras são percoladas por águas meteóricas que carreiam para baixo os grãos minerais mais densos, concentrando-os na base da cascalheira. Processo mineralizador do Subsistema Sedimentar Continental Exemplos brasileiros: depósito de Ti-Zr de Mataraca (PB) • Dunas litorâneas mineralizadas com cerca de 40 km de entensão. • É o maior depósito litorâneo do Brasil em exploração, e tem reservastotais de 37,1 Mt de minério (areia), com teor médio de 5,15% de minerais pesados. • Reservas medidas: 2,2 Mt de ilmenita; 66.200 t de rutilo; 441.000 t de zirconita. • Ganga: quartzo, turmalina, feldspato e fragmentos de conchas. Processo mineralizador do Subsistema Sedimentar Continental Exemplos brasileiros: Turfas, linhitos e carvão mineral sem ou com U: Depósitos de carvão de Santa Catarina • Santa Catarina contém cerca de 8,5% da reserva de carvão do Brasil. • Recursos da ordem de 1.916 Mt Processo mineralizador do Subsistema Sedimentar Continental Exemplos brasileiros: Depósitos de carvão do Estado do Rio Grande do Sul • No Rio Grande do Sul há cerca de 91% das reservas de carvão brasileiras. • Os recursos totais são da ordem de 20.000 Mt de minério Frente de lavra em fatias de varias camadas de carvão na Mina de Recreio Processo mineralizador do Subsistema Sedimentar Continental Exemplos brasileiros: Depósitos de Diamante: regiões do alto e médio Jequitinhonha (MG) • No rio Jequitinhonha os diamantes estão em metaconglomerados da formação Sopa Brumadinho (Supergrupo Espinhaço) formados em planícies e leques aluviais controlados por falhamento. • Calcula-se que a região tenha produzido de 1730 até hoje, cerca de 15 milhões de quilates de diamantes (3 toneladas de diamantes) Processo mineralizador do Subsistema Sedimentar Continental Exemplos brasileiros: Depósitos de Diamante • Norte do Mato Grosso • Chapada Diamantina (BA) região de lençóis • Serra do Espinhaço (MG) – Campo do Sampaio-Dutra, Extração, Itacambira-Rio Macaúbas, Grão Mongol, Serra do Cabral) Processo mineralizador do Subsistema Sedimentar Continental Exemplos brasileiros: Depósitos aluvionares de ouro: Novo Planeta, Alta Floresta, e do Tapajós (MT) • Depósitos em aluviões de pequeno porte; • As larguras variam de 60 a 100 m eas espessuras entre 4 a 5 m. • Ouro epitermal! Processo mineralizador do Subsistema Sedimentar Marinho O ambiente geotectônico • Todo o ambiente onde houver acúmulo de sedimentos devido à ação e/ou influência da água do mar. Processo mineralizador do Subsistema Sedimentar Marinho A arquitetura, estrutura, dimensões e teores dos depósitos minerais do subsistema sedimentar marinho – Depósitos deltáicos Depósitos de Au e U tipo Witwatersrand • Concentram ~40% dos depósitos de ouro de todo o mundo! • Os corpos mineralizados são paleocanais com comprimentos de uma centena de metros a mais de 20 km. • A mineralização é estratiforme • Reservas: 100 a 1.000 Mt de minério com Au e U em cada depósito. Esquema de um delta, suas dimensões e a posição estratigráfica dos paleocanais mineralizados, os quais ficam num mesmo horizonte estratigráfico, na parte mediana do delta, denominada reef. Processo mineralizador do Subsistema Sedimentar Marinho A arquitetura, estrutura, dimensões e teores dos depósitos minerais do subsistema sedimentar marinho – Depósitos marinhos de bacias marginais Minérios oxidados: depósitos de Fe (Mn) tipo “Lago Superior”, “Algoma” e “Rapitan” • Seus corpos mineralizados são camadas espessas, com várias dezenas de metros de espessura e extensões laterais de mais de 1 km • A média das reservas desses depósitos é de 170 Mt, mas os maiores (a exemplo da Serra dos Carajás) têm mais de 2.400 Mt. • O teor médio de Fe é de 53% e o de P2O5 de 0,031% BIF exalativa: de idade arqueana, presente em greenstone belts. BIF de margem continental: de idade paleoproterozoica. BIF de margem continental: de idade neoproterozoica, associada com período de glaciação Algoma Lago Superior Rapitan • Mineralogicamente, Algoma, Lago Superior e Rapitan são similares, porém divergem significativamente no modo de ocorrência. • As do tipo Algoma e Rapitan são mais finas e menores em extensão lateral • As formações ferríferas tipo Lago Superior são mais extensas lateralmente e são consideravelmente maiores. Aumento da quantidade de organismos oxigenadores Metamorfismo Jaspilito Itabirito BIF = é uma rocha sedimentar química tipicamente bandada e/ou laminada, com quantidade de ferro igual ou superior a 15% e, comumente, mas não necessariamente contendo camadas de chert. Processo mineralizador do Subsistema Sedimentar Marinho A arquitetura, dimensões e teores dos depósitos minerais do subsistema sedimentar marinho – Depósitos sedimentares químicos não associados a exalações Fosfatos marinhos • Produzem a maior parte do fosfato usado no mundo como insumo agrícola. Fosfatos marinhos • Formadas por correntes ascendentes de água fria do fundo dos oceanos até bacias litorâneas. • Associam-se a mármores, folhelhos, cherts, calcários, dolomitos e rochas vulcânicas. • Contêm nódulos, crostas e material microcristalizado compostos por apatita, fluoroapatita, dolomita e calcita. • O minério é composto essencialmente por areias argilosas que contêm pellets de fluoroapatita, grãos e grânulos minerais coberto por películas de fosfatos e fragmentos de fósseis. • Contêm urânio – radioatividade acima do normal → usualmente identificados por gamaespectometria. • Média de reservas: 400 Mt, os maiores com até 4.200Mt. 25% de P2O5. • PRECIPITAÇÃO DO FOSFORO OCORRE DEVIDO A MUDANÇAS DE TEMPERATURA DA ÁGUA E Ph → aumento de T e pH alcalino Processo mineralizador do Subsistema Sedimentar Marinho A arquitetura, estrutura, dimensões e teores dos depósitos minerais do subsistema sedimentar marinho – Depósitos sedimentares químicos não associados a exalações Evaporitos • São as principais fontes naturais de K, Na, Mg e Ca usados para insumos agrícolas e na indústria química. • São sempre depósitos muito grandes. • Exemplo: Taquari-Vassouras que tem 810 Mt de minérios com 27,4% de KCl, 68,5% de NaCl, 0,38% de MgCl2 e 1,12% de CaSO4 Evaporitos • Mineralogia dos evaporitos é bastante complexa. • Economicamente, o sal mais importante é a silvita (KCl), retirado da silvinita, uma mistura de silvita e halita. • A halita (NaCl) é o sal mais comum, presente em maior quantidade em todos os evaporitos. • Formam-se em regiões litorâneas quentes e secas. • Os sais precipitam sequencialmente conforme a água evapora e atinge e atinge seus produtos de solubilidade. Exemplos brasileiros de depósitos do subsistema sedimentar marinho Depósitos de Au-U tipo Witwatersrand: Formação Moeda (MG) Teores: variam de 5 a 10 g de Au por t, concentrados sobretudo nos primeiros 30 cm acima da base do contato basal da Fm. Moeda. Exemplos brasileiros de depósitos do subsistema sedimentar marinho Depósitos de Mn–mina Azul (Serra dos Carajás) • Maior produtora de Mn do país. • A rodocrosita é o principal mineral minério. Concentra- se em dois horizontes. • A ganga é quartzo, pirita, clorita, ilita e caulinita. Exemplos brasileiros de depósitos do subsistema sedimentar marinho Depósitos de Ferro em BIF´s tipo Lago Superior: Minas de Fe do Quadrilátero Ferrífero (Formação Cauê) Reservas totais: 29.000 Mt de minério com teor de 50 a 65% de Fe (Coelho, 1986). Exemplos brasileiros de depósitos do subsistema sedimentar marinho Depósitos de Ferro em BIF´s : Minas de ferro do distrito da Serra dos Carajás. Depósitos N1,N4,N5, N8, Serra leste e Serra Sul. Reservas totais: 18.000 Mt de minério com teor de 60 a 67% de Fe (Coelho, 1986). Modelo hidrotermal de mineralização magmático-meteórico - formação do minério hipogênico a partir do protominério jaspilítico Exemplos brasileiros de depósitos do subsistema sedimentar marinho Depósitos de fosfatos de Rocinha e Lagamar (MG) Fosforitas associadas a ardósias carbonosas e carbonáticas intensamente microdobradas. O mineral predominante é fluoroapatita. As reservas de fosfato são da ordem de 5 Mt com 30-35% P2O5 Sanches (1996) Exemplos brasileiros de depósitos do subsistema sedimentar marinho Depósito evaporítico de potássio de Taquari-Vassoras As zonas mineralizadas foram agrupadas em dois conjuntos de camadas, denominadas silvinita basal e superior, separadas por um leito de halita. As reservas são da ordem 18Mt de K2O. PRETÓLEO E GÁS NATURAL • Ocorrem associados na natureza e ambos são procurados pelas mesmas tecnologias. • Hidrocarboneto líquido → petróleo • Hidrocarbonetos gasosos → gás natural • Praticamente todos os hidrocarbonetos explorados no mundo inteiro provêm de rochas sedimentares. • A maior parte da produção Brasileira está associada a sedimentos mesozoicos → abertura do oceano Atlântico. H, C (±O, S, elementos traço metálicos) PRETÓLEO E GÁS NATURAL • Hidrocarbonetos são gerados e armazenados em rochas sedimentares. • A fonte primária são microrganismos (animais e plantas) marinhos. • Eles são acumulados em sedimentos pelíticos (silte e argila) e decompostos por bactérias anaeróbicas. • Segue-se um soterramento em profundidade e temperaturas crescentes, que atuam por milhões de anos, propiciando a perda dos componentes voláteis e concentração de carbono, até a complexa transformação dos hidrocarbonetos. • Analogamente aos processos que levam à transformação dos restos vegetais em carvão, a matéria orgânica que será convertida em petróleo sofre gradual perda de componentes voláteis com consequente enriquecimento em carbono. Comumente, verifica- se a coexistência de petróleo e gás natural, mas, dependendo das condições de pressão e temperatura, ocorre a predominância de um deles. PETRÓLEO E GÁS NATURAL • Rocha geradora: geralmente pelítica (folhelhos), com baixos valoresde permeabilidade. • O petróleo migra da rocha geradora para uma rocha mais permeável. • Rocha armazenadora: rocha onde os hidrocarbonetos são retidos. São rochas porosas e permeáveis (ex. arenito, calcário e dolomitos porosos). Esta rocha reservatório situa-se por baixo de camadas impermeáveis. • Rocha capeadora: tem a função de “selar” os reservatórios. São comumente folhelhos e evaporitos. • Trapas ou armadilhas: estruturas para a acumulação de petróleo. Podem ser estruturais ou estratigráficas.