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1 Profa. Isabel Trannin isatrannin@feg.unesp.br MINERALOGIA APLICADA AOS MATERIAIS Guaratinguetá - SP 2008 DEPÓSITOS MINERAIS - 2a Parte DEPÓSITOS MINERAIS Referências bibliográficas Giannini, P.C.F. Depósitos e Rochas Sedimentares. In: Teixeira, W.; Toledo, M. C. M.; Fairchild, T. R.; Taioli, F. (Orgs.). Decifrando a Terra. São Paulo: Oficina de Textos, 2000. Cap. 14, p.285-301. Xavier, R.P. (trad.). Os recursos físicos da Terra (S238) - Bloco 3. Parte 1. Depósitos minerais 1: origem e distribuição. Tradução de Brown, G. et al. The Earth´s physical resources - Block 3. Part 1 - Ore deposits 1: Origin and distribution, Campinas, SP: Ed. Unicamp, 1997 2 1. Geológicas: descritas por dois parâmetros 1.1. Forma 1.2. Arcabouço geológico 2. Econômicas: 2.1. Conteúdo em metal ou teor de um depósito 2.2. Dimensões (reserva de metal em milhões de toneladas) DEPÓSITOS MINERAIS Características Volume rochoso no qual substâncias minerais estão concentradas de modo anômalo quando comparadas com sua distribuição média na crosta terrestre e, em quantidade suficiente para indicar um potencial econômico. Quanto maior o teor destas substâncias, mais valioso será o depósito, pois somente a partir de um valor mínimo de teor é que os depósitos podem ser explorados com lucro (Bittencout e Moreschi, 2008). 1.1. Forma Depósitos disseminados : os minerais de minério estão finamente dispersos e a baixos teores em grandes volumes de rocha; Depósitos confinados : os minerais de minérios ocorrem concentrados em um pequeno volume de rocha. Depósitos discordantes : são mais jovens que suas rochas hospedeiras (rochas que contêm o depósito), geralmente as cortam e mostram relações angulares com as camadas ou qualquer outra estrutura original da rocha. Depósitos concordantes : podem ou não ser mais jovens que suas rochas hospedeiras e sempre se posicionam paralelamente ao acamamento ou qualquer outra estrutura da rocha. DEPÓSITOS MINERAIS 1. Características geológicas 3 DEPÓSITOS MINERAIS 1.1. Forma Depósitos discordantes: as formas mais comuns são os veios que são corpos de formato tabular com orientações das mais variadas e raramente são paralelos às estruturas das rochas hospedeiras. 1. Características geológicas Confinado a DEPÓSITOS MINERAIS 1.1. Forma Depósitos discordantes: os veios também podem afinar-se, espessar-se e bifurcar-se ao longo de sua extensão e, dessa forma, criar muitos problemas para o geólogo de mina. Menos comumente, os veios ocorrem como chaminés , que são corpos com formatos mais cilíndricos ou cônicos, embora possam parecer corpos irregulares quando vistos em detalhes. 1. Características geológicas Confinado b 4 DEPÓSITOS MINERAIS 1.1. Forma Depósitos discordantes: Um depósito é denominado de stockwork quando constituído por uma trama de veios muito pouco espessos, em vez de um único veio. 1. Características geológicas Depósitos discordantes com formas pouco definidas são simplesmente designados depósitos irregulares. disseminado c d e f Depósitos concordantes : posicionam-se paralelamente aos estratos geológicos. Depósitos estratiformes: tomam a forma tabular dos estratos (d; e). Depósito lenticular : (f) DEPÓSITOS MINERAIS 1.1. Forma 1. Características geológicas disseminadoconfinado confinado 5 Depósito hipotético observado: (a) em escala global, (b) es cala regional (visão em planta) e (c) escala local (seção geológica) Pode ser considerado em todas as escalas, desde uma feição gl obal, como a de uma cadeia de montanha, até a escala do próprio depósito. 1.2. Arcabouço Geológico dos depósitos minerais DEPÓSITOS MINERAIS 1. Características geológicas DEPÓSITOS MINERAIS 2. Características econômicas: dimensões e teores 2.1. Conteúdo em metal ou teor de um depósito: fração do material explorável presente na rocha. Assim, se a massa total da rocha for M e a massa do material explorável nessa rocha m, então o teor, G, é dado pela relação: G (%) = (m/M) x 100 Ex. Se 1 tonelada de minério de uma mina contém 20 kg de cobre: G (%) = (20/1000) x 100 = 2% Observação: O teor também pode ser expresso como quantidade de mineral contido, em vez de metal contido. Ex. se o cobre estiver na forma de sulfeto como a Calcopirita (CuFeS2), o cálculo do teor considera as massas atômicas relativas do Cu, Fe e S: 63,5; 56 e 32, respectivamente. Então, 1 kg de Cu estará contido em [63,5 + 56 + (2x32)]/63,5 = 2,9 kg de calcopirita. Logo, se um depósito contém 2% de Cu, conteria, por exemplo, 5,8% de calcopirita (2 x 2,9). 6 DEPÓSITOS MINERAIS O teor explorável varia de metal para metal 1. O alumínio e o ferro são extraídos de minérios com teores que excedem 30% de metal contido; 2. Minérios de ouro contém menos de 0,003% de ouro, teor tão baixo que só é detectado por meio de equipamentos analíticos sofisticados; 3. Minérios de cobre apresentam teor médio variável de 0,35 a 1% de cobre. Os minérios que se situam no limite superior são denominados de alto teor e os próximos ao limite inferior de baixo teor; 2.2. Teor de corte teor abaixo do qual a exploração de um dado depósito de minerais de minério não é viável economicamente. Em alguns casos o teor de corte é mais importante que a geologia que determina a forma e a dimensão do corpo de minério. 2. Características econômicas: dimensões e teores Teor de corte de depósito mineral disseminado Teor de Reservas de teor mé dio das Reservas do corte (%) minério/milhões reservas (%) metal/milhões de toneladas de toneladas 0,8 50 2,0 1,0 0,4 200 1,0 2,0 0,2 800 0,5 4,0 0,1 3.000 0,25 7,5 Reservas de metal disponíveis em diferentes teores de corte Obs: Cálculo das reservas do metal = reservas do mi nério x teor médio. Minerais dispersos em grande volume de rocha 7 Teor de Reservas de teor mé dio das Reservas do corte (%) minério/milhões reservas (%) metal/milhões de toneladas de toneladas 4,0 0,04 5,0 0,002 (2000 t) 3,0 0,3 3,3 0,010 (10.000 t) 2,0 0,8 2,5 0,020 (20.000 t) 1,0 1,0 2,2 0,022 (22.000 t) 0,5 1,1 2,1 0,023 (23.000 t) Teor de corte de depósito mineral confinado Reservas de metal disponíveis em diferentes teores de corte Obs: Cálculo das reservas do metal = reservas do mi nério x teor médio. Minerais concentrados em pequeno volume de rocha Dimensão do depósito/toneladas de cobre 103 105 106104 40 30 20 10 0 Depósito confinado de cobre em sulfetos maciços Depósito disseminado de cobre porfirítico (33 x >) 108107 Reservas de metal de depósitos disseminados e confi nados Histograma de distribuição das reservas de metal : a tonelagem de cobre em um depósito de cobre porfirítico típico é de 2.106 t (2.000.000 t) comparada com 6.104 t (60.000 t) de um depósito de sulfeto maciço típico, ou seja, é cerca de 33 vezes maior. 2. Características econômicas: dimensões e teores DEPÓSITOS MINERAIS 8 Principais Tipos Genéticos de Depósitos Minerais OBS: Os depósitos minerais são fenômenos geológicos de ocor rência rara, em comparação com os tipos de rocha a que estão associados. Po rtanto, o fato de depósitos minerais de um determinado metal estar ass ociado a certos tipos de rochas, não significa que todas estasrochas conter ão depósitos minerais. Tipo genético corresponde a grupos de depósitos minerais que tiveram um modo de formação semelhante. Como os depósitos resultam da ação de processos geológicos comuns, o processo geológico dominante na geração do depósito confere sua classificação genética em: Depósitos minerais exógenos - formação na superfície da Crosta 1. Depósitos Supérgenos ou residuais: intemperismo 2. Depósitos Sedimentares: sedimentação Depósitos minerais endógenos - formação no interior da Crosta 1. Depósitos Magmáticos: Cristalização de magmas 2. Depósitos Hidrotermais: Soluções aquosas aquecidas 3. Depósitos Vulcano-Sedimentares: Atividades vulcânicas de fundo oceânico 4. Depósitos Metamórficos: Metamorfismo (P e T) 1.1. Depósitos Supérgenos ou Residuais (intemperismo) 1. Depósitos minerais exógenos 9 1. Depósitos minerais supérgenos ou residuais (inte mperismo) Principais tipos genéticos de depósitos minerais A geração desses depósitos está relacionada às alterações físicas e químicas sofridas pelas rochas submetidas ao intemperismo. Intemperismo, Erosão e Sedimentação Depósitos Minerais Supérgenos ou Residuais 10 1. Intemperismo Físico 2. Intemperismo Químico 3. Intemperismo Biológico O termo intemperismo é aplicado às alterações físicas, quím icas e biológicas a que estão sujeitas as rochas na superfície da Te rra. Porém, estas alterações ocorrem " in situ", ou seja, sem deslocamento do material. Tipos de intemperismo Intemperismo Intemperismo Físico Tipos de intemperismo 11 Intemperismo Físico Tipos de intemperismo Intemperismo Físico Tipos de intemperismo 12 O principal agente do intemperismo químico é H2O da chuva, que infiltra e percola as rochas. Essa água + CO2 (ar) = caráter ácido Intemperismo Químico CO2+ H2O → H2CO3 (ácido carbônico) H2CO3 → H+ + HCO3– HCO3– → H+ + CO32– -No solo, a respiração das plantas, pelas raízes, e a oxidação da matéria orgânica (MO) enriquecem o ambiente em CO2, a água seu pH ainda mais diminuído (aumenta a acidez); - Quando a degradação da MO não é completa, vários tipos de ácidos orgânicos são formados e incorporados às águas percolantes, tornando-as muito ácidas e, conseqüentemente, aumentando seu poder de ataque em relação aos minerais, intensificando o intemperismo químico. Tipos de intemperismo Reações do Intemperismo Químico As reações do intemperismo químico podem ser repres entadas pela seguinte equação genética: Reações sujeitas às leis de equilíbrio químico e às oscilações ambientais Reações fundamentais do intemperismo químico pH < 5 → ambientes frios, onde a decomposição da matéria orgânica não é total, formam-se ácidos orgânicos que diminuem o pH das águas, que se tornam capazes de complexar o Al e o Fe, colocando-os em solução. 13 Reações do Intemperismo Químico Na hidratação, moléculas de água entram na estrutura do mineral, modificando-a, formando um novo mineral. Dissolução Reações do Intemperismo Químico Alguns minerais estão sujeitos à dissolução → solubilização completa Exemplos: Ca CO3 → Ca + CO32- NaCl → Na+ + Cl- Dissolução de rochas calcárias relevos cársticos (cavernas e dolinas) 14 Dissolução Reações do Intemperismo Químico Reações do Intemperismo Químico Hidrólise Exemplo: os silicatos em contato com a água sofrem hidrólise Alteração de feldspato potássico em presença de água e ácido carbônico, com a entrada de H + na estrutura do mineral, substituindo totalmente o K +. Todo o K + e parte da sílica são eliminados pela solução de lixiviação. A sílica não eliminada recombina-se com o Al não eliminado, formando uma fase secundária argilosa (caul inita) 15 Reações do Intemperismo Químico Hidrólise total No caso dos feldspatos potássicos a hidrólise pode ser total ou parcial: Apesar de pouco solúvel a sílica pode ser totalmente eliminada se as soluções de alteração permanecerem diluídas, o que acontece em condições de pluviosidade alta e drenagem eficiente dos perfis. O resíduo da hidrólise total do feldspato potássico é o hidróxido de Al (gibbsita), insolúvel nessa faixa de pH. KAlSi 3O8+8H2O (K-feldspato) Al(OH)3+3H4SiO4+K++ OH- (Gibbsita) Solubilidade da sílica e do alumínio em função do pH a 25 oC. Até valores de pH ~ 8 a sílica é pouco solúvel, sua solubilidade aumenta em meios mais alcalinos. O Al é praticamente insolúvel no intervalo de pH (4,5 - 9,5), e em meios muito ácidos ou alcalinos é solubilizado como Al 3+ e AlO2-, respectivamente. Obs: além do Al o Fe também permanece no perfil. Ao processo de eleiminação total de sílica e formação de oxi-hidróxidos de Fe e Al da-se o nome de alitização ou ferralização . Reações do Intemperismo Químico Hidrólise Parcial Em condições de drenagens menos eficientes, parte da sílica permanece no perfil, o potássio pode ser total ou parcialmente eliminado. Esses elementos reagem com o alumínio, formando aluminossilicatos hidratados (argilominerais). Em função do grau de eliminação do K 2 situações são possíveis: 1) 100% do K é eliminado em solução: 2 KAlSi3O8+11 H2O → Si2Al2O5(OH)4 + 4 H4SiO4 + 2 K++ 2 OH- (K-feldspato) (caulinita) 2) Se parte do K não é eliminado em solução: 2,3KAlSi3O8+8,4 H2O → Si3,7Al0,3O10Al2 (OH)2 K0,3 + 3,2H4SiO4 + 2K+ + 2OH- (K-feldspato) (esmectita) Obs: eliminação de 87% do K, 46% da sílica e permanência de todo o alumínio. Há formação de silicatos de alumínio , processo denominado sialitização . 16 Intemperismo Hidrolítico na Superfície da Terra (Si:Al) (Si:Al) Reações do Intemperismo Químico Resultado do Intemperismo Hidrolítico • Alguma perda de Si e álcalis da rocha inicial; • Al e Fe permanecem no perfil; • Formação de Aluminossilicatos - argilominerais (sialitização), que podem ser 1:1 - caulinita (monosialitização) ou 2:1 - esmectitas (bisialitização); • Em condições extremas, há formação de hidróxidos de Al (alitização) 17 Reações do Intemperismo Químico Oxidação Alguns elementos podem estar presentes em mais de um estado de oxidação nos minerais, como o ferro nos minerais ferromagnesianos primários, como a biotita, anfibólios, piroxênios, e olivinas, sob a forma de Fe2+, que liberado à solução, oxida-se a Fe3+ e precipita como um novo mineral, a goethita (óxi-hidróxido de Fe). Oxidação Reações do Intemperismo Químico Pode transformar-se em hematita por desidratação 2FeOOH →→→→ Fe2O3 + H2O goethita hematita Lateritas: Formações superficiais constituídas por oxi-hidroxidos de Al e Fe e por caulinita. Ao conjunto de processos responsáveis por estas associações minerais da-se o nome de Laterização . 18 Reações do Intemperismo Químico Esfoliação esferoidal: Reações do intemperismo químico que ocorrem nas descontinuidades das rochas . As arestas e os vértices dos blocos rochosos angulosos são m ais atacados que as faces, resultando em blocos arredondados. Distribuição dos Processos de intemperismo na super fície da Terra - Hidróxidos de Al (gibbsita) - argilominerais 1:1 (caulinita) - argilominerais 2:1 (p.e. esmectitas) 19 2KAlSi 3O8(s) + 2H2CO3(aq.) + H2O = Al 2Si2O5(OH)4 (s) + 2K+ (aq.) + 2HCO 3- (aq.) + 4SiO2 (aq) feldspato ácido carbônico resíduo de íons e partículas de sílica em solução potássico em água de chuva caulinita Reações como esta concentram metais: O alumínio permanece retido nos argilominerais e óxidos . Se o teor de alumínio na rocha original é de 5%, então cada 100 g de rocha contém 5 g de Al. Se metade da massa de rocha (mas não o alumínio) é perdida em solu ção durante o intemperismo, a proporção de alumínio no resíduo é de 5 g em 50 g ou 10%, 2 vezes o original. Se mais material for perdido em solução, en tão o grau de concentração irá aumentar ainda mais, até que quantidades e conômicas de alumínio sejam concentradas no resíduo, originando depósitos residuais . Uma típica reação de intemperismo químico: Entre os minerais formados pelo intemperismo químico, os mais comuns são os argilominerais (caulinita, montmorilonita e ilita), acompanhados por vários óxidos e hidróxidosde ferro, alumínio e titânio. Os íons liberados em solução são principalmente K+, Na+, Ca2+, Mg2+ e sílica (SiO2). Depósitos residuais Concentração de metais por Intemperismo Depósitos residuais O alumínio é o metal mais importante extraído de depósitos residuais. Após o intemperismo químico, o alumínio concentra-se normalmente no argilomineral caulinita (Al2Si2O5(OH)4). Em climas tropicais, a grande disponibilidade de água permite o desenvolvimento intenso do intemperismo químico, de tal forma que a sílica é removida da caulinita e um hidróxido de alumínio permanece como resíduo: (Al 2Si2O5(OH)4) (s) + H2O = 2Al(OH)3 (s) + 2SiO2 (aq) caulinita + água = hidróxido de Al + sílica removida em soluçã o (Gibsita) Na prática, o produto final do intemperismo não é o hidróxido puro, mas uma mistura de óxidos e hidróxidos de Al com composição média de Al2O3.2H2O, conhecido como bauxita (principal minério de alumínio). Ferro e titânio também permanecem em óxidos e hidróxidos, como impurezas, juntamente com sílica. O minério típico utilizado na produção de alumínio tem a seguinte composição: mais de 50% de Al2O3; menos de 5% de SiO2; 3-20% de Fe2O3 e menos de 3% de TiO2. Concentração de metais por Intemperismo 20 Laterita : A maioria das rochas contém grande proporção de ferro, de modo que o resíduo normal do intemperismo tropical é a laterita, material vermelho brilhante que pode conter concentrações de ferro similares a de alumínio. Para encontrar bauxita pura não podemos procurar somente por rochas que tenham sofrido intenso intemperismo químico, mas que tenham também pouca quantidade de ferro e titânio. Interessante: Grande parte dos depósitos de bauxita é derivada do calcário, que tem uma composição básica de CaCO3. Na realidade pequenas quantidades de argilominerais em calcário contribuem normalmente com cerca de 1% de Al2O3, porém muito pouco ferro. Observação: o calcário é muito susceptível ao intemperismo químico, pois a calcita é levemente solúvel em água de chuva. A bauxita pode acumular-se mais rapidamente a partir do calcário que de uma rocha cristalina constituída por silicatos, embora esta última possa conter até 10 vezes mais alumínio. Apesar disso, os granitos estão entre as principais rochas fontes de minério de bauxita, já que possuem ferro em pequena quantidade. Depósitos residuais Concentração de metais por Intemperismo Fatores que controlam a alteração intempérica 1. Material Parental: tipo de rocha e minerais constituintes 2. Clima 3. Topografia 4. biosfera 5. Tempo 21 Rocha-mãe Material Parental Fatores que controlam a alteração intempérica Fatores que controlam a alteração intempérica Natureza dos minerais constituintes : uma rocha granítica (rica em quartzo) é mais resistente ao intemperismo que uma rocha carbonática (rica em calcita). 22 Clima: é o fator que isoladamente mais influencia no intemperismo, determina a natureza e a velocidade das reações químicas num a dada região (temperatura e precipitação). Ocorrem com maior freqüência na região intertropical, onde os processos intempéricos são mais intensos. São comuns, e importantes no Brasil, onde os climas equatorial e tropical favorecem sua formação. Fatores que controlam a alteração intempérica 23 Precipitação pluviométrica Fatores que controlam a alteração intempérica Temperatura, pluviosidade e vegetação Fatores que controlam a alteração intempérica 24 Fatores que controlam a alteração intempérica Topografia Regula a velocidade do escoamento superficial da água pluvial e, portanto, a água que infiltra nos perfis. Quanto maior a infiltração e percolação da água no perfil, mais eficiente será o intemperismo Biosfera A qualidade da água é influenciada pela ação da biosfera. Por exemplo, a decomposição da matéria orgânica e a respiração das raízes libera CO2 e reduz o pH, havendo formação de ácidos orgânicos. Fatores que controlam a alteração intempérica 25 Tempo Depende da susceptibilidade dos constituintes minerais e do clima. É possível calcular a velocidade do intemperismo por balanço de massa: - Valores médios de 20-50 m de espessura por milhão de anos em climas tropicais; - Valores de mm de espessura em 10.000 anos em climas frios; 1,8m/4ka em clima tropical Fatores que controlam a alteração intempérica Produtos do Intemperismo Horizonte O Horizonte A Zona de lixiviação Horizonte B Zona de acumulação Horizonte C Rocha Solos (manto de intemperismo) e Depósitos Minerais Supérgenos 26 Solo: produto do intemperismo de rochas (pedogênese ) Produtos do intemperismo de rochas Mapa de solos do continente americano Produtos do intemperismo de rochas (Latossolo) (Neossolo) (Argissolo) (Argissolo – terra roxa) (Solos orgânicos) 27 Produtos do Intemperismo Depósitos Minerais Supérgenos: - Al: depósitos de bauxita - Mn, Ni, fosfatos, U, caulim, areia quartzoza; - Cobre: depósitos de enriquecimento supérgeno (secundário), atuando sobre suas mineralizações a baixo teor, como nos depósitos de cobre porfirítico, com muitos exemplos na cadeia andina. Latossolo 28 Depósitos lateríticos do Brasil Produtos do intemperismo de rochas Pará, Amapá, Mato Grosso do Sul, Goiás, Minas Gerai s Depósitos lateríticos do Brasil Produtos do intemperismo de rochas 29 Depósitos lateríticos do Brasil Produtos do intemperismo de rochas Os processos genéticos que atuam na formação de um depósito laterítico são: 1) Preservação do mineral primário , de interesse e sua concentração por acumulação relativa, devida à perda de matéria do perfil durante a alteração. O mineral é resistente ao intemperismo e permanece no perfil. Ex: depósitos de fosfato (concentração de apatita), de cromo (cromita), de estanho (cassiterita), de ferro (hematita), etc. 2) Destruição do mineral primário e formação de minerais sec undários , mais ricos que os primários. Ocorre com elementos de baixa solubilidade (Ti e Al), que formam minerais secundários, como gibbsita e anatásio. Também ocorre com minerais solúveis que migram no perfil de alteração e se precipitam como fases secundárias nos horizontes que apresentem condições propícias. Ex: minério de Ni (goethita niquelífera) e de Mn (psilomelano e pirolusita). OBS: depósitos de ouro, o minério é formado pelos dois processos em conjunto, havendo mistura de partículas de ouro primário e de ouro secundário. Ocorrência: Devido a importância da remoção de sílica durante o processo de intemperismo químico, os depósitos de bauxita formam-se em climas quentes e úmidos, especificamente em planícies de regiões tropicais da Austrália, do Caribe, América do Sul e África. Além dos depósitos de bauxita , depósitos residuais de níquel , ferro e fósforo também são formados quando os tipos certos de rochas estiverem expostos na superfície da Terra e quando as condições climáticas forem favoráveis para a lixiviação dos produtos solúveis resultantes do intemperismo. Depósitos Residuais Primários Produtos do intemperismo de rochas 30 Nem todos os metais participarão do enriquecimento secundário, já que para isso precisam ser solúveis durante o intemperismo químico e insolúveis sob as condições redutoras (menos oxigênio disponível) que prevalecem abaixo do lençol freático. O enriquecimento secundário pode ocorrer por reações como: CuFeS2 + Cu2+ (aq) = 2CuS (covelita) + Fe2+ (aq) CuFeS2 + 3Cu2+ (aq) = 2Cu2S (covelita) + Fe2+ (aq) > 2% cobre Depósitos de enriquecimento secundário Produtos do intemperismo de rochas Depósitos lateríticos do Brasil Produtos do intemperismo de rochas Como o Brasil está situado quase todo na faixa tropical do globo, as condições para o intemperismo laterítico é favorecido, resultando em 75% do território nacional coberto por formações lateríticas, que estão ausentes apenas na região Nordeste (clima semi-árido) e na região Sul (clima subtropical). As formações lateríticas comportam inúmeros depósitos, que contribuem com cerca de 30% da produção mineral brasileira, excluindo o carvão e o petróleo. 31 Depósitoslateríticos – Minério de Ferro Mina a céu aberto - Minas do Camaquã (RS) Mineração de cobre das Minas do Camaquã, situada no 3º distrito de Caçapava do Sul - RS 32 1.2. Depósitos Sedimentares 1. Depósitos minerais exógenos É o local onde os sedimentos se acumularam, e então sofrem a diagênese gerando a rocha sedimentar rica em substâncias úteis. Os depósitos sedimentares são organizados em sistemas deposicionais, de acordo com os ambientes nos quais foram depositados (bacias sedimentares continentais ou marinhas). Depósito Sedimentar 33 Intemperismo, Erosão e Sedimentação Depósitos Sedimentares O termo “vasa” designa um sedimento fino, lamoso 34 1. Pelo intemperismo são produzidos os sedimentos na área- fonte . 2. Agentes geológicos (água da chuva, vento, etc.) promovem a remoção dos sedimentos por erosão 3. Transporte dos sedimentos da área-fonte até o local de deposição denominado bacia sedimentar Área fonte ⇒Intemperismo ⇒ Sedimento ⇒Erosão ⇒Transporte ⇒ Deposição ⇒ Bacia sedimentar (continental ou marinha) Processos sedimentaresProcessos sedimentares 4. Litificação : na bacia sedimentar os sedimentos são convertidos em rochas , por um conjunto de processos conhecidos como diagênese que inclui: 1) Compactação dos sedimentos e expulsão de água; 2) Precipitação de minerais nos poros e cimentação e; 3) Reações químicas a baixas T oC e pressões entre soluções aquosas e rocha. LITIFICAÇÃO Estratificação Processos sedimentaresProcessos sedimentares 35 Depósitos Sedimentares 2 grupos: - Depósitos sedimentares detríticos – depósitos de pl ácer - Depósitos sedimentares químicos Esses depósitos decorrem do transporte de substâncias úteis pelos agentes geológicos superficiais e da subseqüente deposição mecânica (depósitos de plácer) ou da precipitação química (depósitos químicos) das substâncias transportadas em lagos, deltas, linhas de praia, planícies aluvionares, plataforma continental, etc. Depósitos Sedimentares Grupo economicamente importante e diversificado de substâncias que incluem, Fe, Mn, metais básicos, rochas carbonáticas, evaporitos, ouro, fosfato, gibsita, cassiterita e os combustíveis fósseis (petróleo, carvão, gás natural), gerados em ambientes sedimentares. Os depósitos sedimentares normalmente se alojam em horizontes rochosos particulares de seqüência sedimentar hospedeira, que correspondem a algum tipo de controle sedimentar, litológico ou estratigráfico. 36 Sedimentos: produtos do intemperismoSedimentos: produtos do intemperismo 1. Sedimentos clásticos, detríticos ou mecânicos: formados de fragmentos de rochas pré-existentes. 1.1. Macroclásticos (psefitos e psamitos): os psefitos constituem de grãos do tamanho de seixos e os psamitos de grãos do tamanho da areia. 2.2. Microclásticos (pelitos): grego pelos = lama. Sedimentos formados por grãos do tamanho de silte e argila. 2. Sedimentos químicos: originados pela precipitação de solutos ou pela evaporação da água (evaporitos). 3. Sedimentos biogênicos: formados pela precipitação de minerais a partir de processos orgânicos, ou pelo acúmulo de “biodetritos” (restos de organismos). Em geologia, chama-se sedimento ao detrito rochoso resultante da erosão, que é depositado quando diminui a energia do fluido que o transporta como a água, o gelo ou o vento. Intemperismo físico: simplesmente desintegra a rocha em fragmentos menores (sedimentos detríticos, clásticos ou mecânicos) Intemperismo químico: concentra os metais. Ocorre porque os principais minerais de rochas são instáveis nas condições d a superfície da Terra. Os minerais se alteram para novos miner ais estáveis nas novas condições e os íons não acomodados nas estruturas desses minerais são liberados em solução (sedim entos químicos). Tipos de Intemperismo 37 CLIMA ÁRIDO CLIMA ÚMIDO Predomina intemperismo físico Fragmentos de rochas frescas Predomina intemperismo químico Íons transportados em solução (água subterrânea) Resíduos do intemperismo Argilominerais + óxidos Contraste entre intemperismo químico e físico Assim, com a ação do intemperismo tem-se Componentes químicos em solução Os minerais neoformados, gerados com o intemperismo (argilominerais + oxi-hidróxidos de ferro, manganês e alumínio) Os minerais (grãos residuais) que resistiram ao int emperismo Sedimentos detríticos ou clásticos Sedimentos químicos 38 Aspectos importantes dos sedimentos clásticos e químicos: • Os sedimentos químicos e clásticos caminham juntos durante o transporte sedimentar; • Existem depósitos sedimentares essencialmente clásticos , essencialmente químicos ou mistos. As condições do ambient e durante a sedimentação e o tipo de material disponível gover nam o tipo de sedimento final. Aspectos importantes dos sedimentos Aspectos importantes dos sedimentos clásticos e químicos:clásticos e químicos: • Os sedimentos químicos e clásticos caminham juntos durante o transporte sedimentar; • Existem depósitos sedimentares essencialmente clásticos , essencialmente químicos ou mistos. As condições do ambient e durante a sedimentação e o tipo de material disponível gover nam o tipo de sedimento final. 39 Dependem da composição da rocha, do agente de transporte, da duração do transporte e das condições físicas da bacia de sedimentação. Características dos sedimentos Plagioclásio Na0-1Ca0-1Al1-2Si2-3O8 Biotita K2(Mg,Fe)3AlSi 3O10(OH,O,F2) 2 Anfibólio (Na,K)0-1Ca2 (Mg,Fe2+,Fe3+,Al)5 (Si,Al)8O 22(OH) 2 K-Feldspato KAlSi 3O8Quartzo SiO2 Granito (rocha ígnea) (Tectossilicato) (Ortoclásio tectosilicato) (Filossilicato) (Tectossilicato) (Inossilicato de cadeia dupla) Quartzo ± H 4SiO4 Intemperismo atuando sobre um granito K-feldspato ± caulinita ± Al(OH) 3 ± SiO2 ± H4SiO4 ± K+ ± OH- Biotita ± ilita ± esmectita ± caulinita ± oxi-hidróxido Al-Fe ± SiO 2 ± H4SiO4 ± K+ ± Fe 2+ ± Mg 2+ Plagioclásio ± caulinita ± Al(OH) 3 ± SiO2 ± H4SiO4 ± Na+ ± Ca2+ ± OH- Anfibólio ± esmectita ± caulinita ± oxihidróxido Al-Fe ± K + ± Na+ ± Ca2+ ± Fe2+ ± Fe3+ 40 Conjunto de transformações que o depósito sedimentar sofre após sua deposição. Ocorre quando os minerais se tornam instáveis resultantes das mudanças das condições físicas e/ou químicas em busca de novas condições de equilíbrio. Para muitos autores, os principais processos diagenéticos são: 1. compactação (peso do material acumulado) 2. recristalização 3. dissolução 4. cimentação 5. Autigênese 6. substituição 7. bioturbação Diagênese : Processos Diagenéticos Processos Diagenéticos -- Transformando sedimentos Transformando sedimentos em rochas e depósitos sedimentaresem rochas e depósitos sedimentares A compactação é o processo de redução da espessura ou volume das camadas de sedimentos devido ao aumento da pressão litostática, durante o soterramento das camadas sedimentares. 1. Compactação A compactação mecânica se processa no local de deposição devido às mudanças físicas dos grãos, como: a) deslizamento e rotação; b) deformação plástica e elástica; c) fraturamento e quebra dos grãos. A compactação química, por sua vez, compreende : dissolução por pressão Processos Diagenéticos Processos Diagenéticos -- Transformando sedimentos Transformando sedimentos em rochas e depósitos sedimentaresem rochas e depósitos sedimentares 41 2. Dissolução Dissolução por pressão Processos Diagenéticos Processos Diagenéticos -- Transformando sedimentos Transformando sedimentos em rochas e depósitos sedimentaresem rochas e depósitos sedimentares Produz compactação por perda de volume. Os minerais vulneráveis ao pH da água intersticial são dissolvidos totalmente. Olivinas, piroxênios, anfibólios e feldspatos, que têm comportamento instável nas condições exógenas, são os minerais mais afetados. 3. Recristalização Representação esquemática de carapaças carbonáticas de pelecípodo (ostra) sofrendo dois tipos de recristalização diagenética: neomorfismo e substituição Recristalização diagenética: formação de minerais estáveis a partir de outros instáveis. Ex.: aragonita→ calcita(polimorfos de carbonato de Ca - neomorfismo ) calcita→ sílica (alteração química drástica - substituição ). Processos Diagenéticos Processos Diagenéticos -- Transformando sedimentos Transformando sedimentos em rochas e depósitos sedimentaresem rochas e depósitos sedimentares 42 4. Substituições As substituições ocorrem quando um novo mineral substitui outro, preexistente, in situ. As substituições podem ser: 1. Albitização: é o processo de substituição que envolve o plagioclásio (feldspato rico em Na). 2. Pseudomórfico: quando um mineral é substituído por outro mantendo a forma antiga. 3. Alomórfico: refere-se ao um antigo mineral substituído por um novo. Quartzo, feldspatos, calcita, dolomita e opala → mais importantes Processos Diagenéticos Processos Diagenéticos -- Transformando sedimentos Transformando sedimentos em rochas e depósitos sedimentaresem rochas e depósitos sedimentares 5. Cimentação Fotomicrografia de rocha carbonática Precipitação de substâncias químicas dissolvidas na água intersticial. Os cimentos mais comuns: silicosos (quartzo, calcedônia, opala); carbonáticos (calcita, ankerita, siderita); férricos e ferrosos (pirita, marcassita, goethita, hematita); aluminossilicáticos/argilominerais (clorita, caulinita, ilita e esmectita). Processos Diagenéticos Processos Diagenéticos -- Transformando sedimentos Transformando sedimentos em rochas e depósitos sedimentaresem rochas e depósitos sedimentares 43 Este processo, por vezes, se confunde com a substituição, uma vez que a substituição implica na precipitação de uma nova fase mineral no espaço do dissolvido. Esta nova fase pode ser formada por: - Reações envolvendo fases presentes nos sedimentos; - Por precipitação de sais introduzidos por uma fase fluida, ou; - Pela combinação de dois ou mais processos, ou mesmo, pela int eração de outras fases, inclusive o intemperismo, a cimentação e as substituições; Os minerais autigênicos, formados por precipitação direta , podem ser: Silicatos (quartzo, feldspatos potássicose minerais de argila). Carbonatos (calcita e dolomita). Minerais evaporíticos (sulfatos, cloretos e outros), além de muitos outros. 6. Autigênese Processos Diagenéticos Processos Diagenéticos -- Transformando sedimentos Transformando sedimentos em rochas e depósitos sedimentaresem rochas e depósitos sedimentares 7. Bioturbação Aspecto de bioturbação Processos Diagenéticos Processos Diagenéticos -- Transformando sedimentos Transformando sedimentos em rochas e depósitos sedimentaresem rochas e depósitos sedimentares 44 Exemplos de processos diagenéticos A área específica se refere à relação entre a área superficial do mineral e a unidade de peso. Assim sendo, quanto maior é a área em contato com os fluidos maior é a reatividade dos minerais. Áreas específicas de alguns minerais Fatores que controlam a DiagêneseFatores que controlam a Diagênese 1. Textura - tamanho (granulometria) Caulinita (mineral 1:1) Ilita (mineral 2:1- mica hidratada) Esmectita (mineral 2:1) Clorita (mineral 2:1) Quartzo (silicato) 45 Fatores que controlam a DiagêneseFatores que controlam a Diagênese 2. Temperatura A temperatura é um agente importante nas reações minerais durante a diagênese. Ela atua como aceleradora das reações e também vibiabiliza certas reações diagenéticas. Águas meteóricas: são as águas alimentadas pela superfície e que são influenciadas pelos agentes atmosféricos. As águas que ficam retidas nos sedimentos, após sua deposição são conhecidas por conatas . Águas de compactação: são as águas que estão associadas ao processo de compactação das camadas e que perderam o vínculo com as condições superficiais. Grande parte destas águas provém da compactação das camadas sedimentares durante o soterramento. Águas termobáricas: são as águas que circulam nas partes mais profundas das bacias sedimentares, onde as pressões e temperaturas são maiores. 3. Fluidos Percolantes Fatores que controlam a DiagêneseFatores que controlam a Diagênese 46 3. Fluidos Percolantes em áreas diagenéticas Fatores que controlam a DiagêneseFatores que controlam a Diagênese 4. Pressão Fatores que controlam a DiagêneseFatores que controlam a Diagênese 47 A salinidade é extremamente importante no controle das propriedades das águas circulantes. A salinidade exerce influência direta nas propriedades químicas das águas circulantes. Águas muito salgadas alteram o pH das soluções, e, conseqüentemente também a solubilidade da sílica, da calcita e de certos tipos de cimentos. 5. Salinidade Fatores que controlam a DiagêneseFatores que controlam a Diagênese Classificação dos depósitos sedimentaresClassificação dos depósitos sedimentares Os processos diagenéticos modificam a textura e a mineralogia dos grãos, alteram a forma e a taxa de porosidade e criam novos componentes mineralógicos, sob a forma de cimentos. Em função disso, os depósitos sedimentares são classificados em deposicionais ou primários (formados na deposição em si) e diagenéticos ou secundários (originados na diagênese), que contém os cimentos. 48 Depósito de Plácer: Concentração mineral por transpo rte físico e deposição Exemplos de depósitos Sedimentares Exemplos de depósitos Sedimentares A formação dos depósitos de placer ocorre pela liberação dos minerais estáveis do intemperismo e a sua concentração em sítios específicos pela ação da gravidade e resistência ao intemperismo químico das fases transportadas. Essas fases resistentes podem ser o ouro, platina, cassiterita, magnetita, cromita, ilmenita, rutilo, cobre nativo, gemas, zircão, monazita e fosfato. Podem formar-se: - ao longo de drenagens dos rios (depósitos aluvionares) - ao pé de encontas (depósitos eluvionares) - por ação do mar (ao longo de praias) - por ação do vento (depósitos eólicos) Obs: os mais importantes são os depósitos aluvionares (ouro, pirita e uraninita) Praia do forno em Búzios (RJ). A cor rósea das areias deve-se à elevada concentração de granada , proveniente das biotita- granadas xistos que circundam a praia. Foto: P.C. Giannini. Embora os depósitos de plácer fluviais sejam os mais freqüentes, os agentes de concentração podem ser também marinhos, eólicos, glaciais, etc. Nas planícies litorâneas da costa oriental do Brasil, desde o norte do Rio de Janeiro até a Bahia, ocorrem depósitos de placer praiais de areia monazítica e ilmenítica , formados por retrabalhamento marinho de sedimentos continentais da Formação Barreiras. Depósito de Plácer: Concentração mineral por transpo rte físico e deposição Exemplos de depósitos Sedimentares Exemplos de depósitos Sedimentares 49 Evaporitos: precipitados por evaporação de água salgada em associação com gipsita, silvita, anidrita, calcita e componentes detríticos como areias e argilas. Depósitos Sedimentares Especiais (A) Halita chevron , Salinas da Lagoa de Araruama, RJ. Salina (sal-gema) O Transporte físico pode ocorrer pelo vento, pelo gelo e, principalmente, pela água e selecionar sedimentos com diferentes granulometrias. A energia do meio é o principal fator controlador para a seleção dos sedimentos a serem transportados, ou seja, são as mudanças na energia do meio que selecionam os grãos. Ex. A energia da água em enxurrada é maior do que a de uma chuva fina Depósitos minerais formados por processos superfici ais 2. Concentração de metais por transporte físico e d eposição 50 2.1. Depósitos de pláceres Formam-se pela concentração de partículas minerais densas em água originadas do intemperismo físico de rochas cristalinas e de depósitos minerais preexistentes na superfície da terra. Os minerais devem satisfazer certos critérios para serem concentrados em depósitos de pláceres: 1) alta dureza e resistência à abrasão; de forma a não se tornarem partículas muito finas e sofrerem dispersão; 2) alta densidade, pois assim serão separados dos silicatos comuns 3) insolúveis e estáveis em condições oxidantes Os depósitos de pláceres podem ocorrer em lagos, rios e estuários e nas margenscontinentais, mas são raramente encontrados a distâncias maiores do que algumas dezenas de km da fonte. Depósitos minerais formados por processos superfici ais 2. Concentração de metais por transporte físico e d eposição * As densidades dos minerais formadores de rochas varia de 2500 a cerca de 3000 kg m-3 ** Medida pela escala de Mohs, que varia de 1 a 10 Minerais concentrados em depósitos de pláceres (densidade e dureza altas) 2.1. Depósitos de pláceres Depósitos minerais formados por processos superfici ais 2. Concentração de metais por transporte físico e d eposição 51 Metal Mineral de minério Densidade do mineral Berílio Berilo, (Be3Al2(SiO3)6 2,7 – 2,8 Titânio Rutilo, TiO2 4,2 Crômio Cromita, FeCr2O4 4,6 Zircônio Zircão, ZrSiO4 4,68 Manganês Hausmanita, Mn3O4 4,78 Ferro Magnetita, FeO4 5,18 Tório Torianita, ThSiO4 5,0-5,3 Nióbio Columbita, FeNb2O6 5,2-7,9 Tântalo Tantalita, FeTa2O6 7,9-8,2 Elementos de terras raras Ex. Monazita, CePO4 4,8-5,5 Estanho Cassiterita, SnO2 6,8-7,1 Mercúrio Cinábrio, HgS 8,1 Cobre Cobre nativo, Cu 8,9 Prata Prata nativa, Ag 10,5 Ouro Ouro nativo, Au 15-19,3 Platina Platina nativa, Pt 14-19 Metais mais comuns extraídos de depósitos de pláceres 2.1. Depósitos de pláceres Depósitos minerais formados por processos superfici ais 2. Concentração de metais por transporte físico e d eposição 2.1. Depósitos de pláceres Ambientes 1 a 4: partículas pesadas são retiradas junto com sedimentos, enquanto a água do rio carrega os silicatos mais leves. Ambientes 5 e 6: resultantes de diminuição na velocidade da corrente da água, permitindo deposição seletiva de partículas mais pesadas. No ambiente 5 uma corrente rápida de água encontra-se com outra mais lenta. No 6 a corrente é mais lenta no interior do meandro do rio. Ambiente 7: partículas pesadas são retidas em praias de tempestade (formadas durante as chuvas de verão). Importante: ocorrem em maioria sob a forma de areia solta ou cascalho, sen do, portanto, de fácil extração e separação dos minerais de miné rio (grande valor). Rocha dura Cachoeiras Rochas regionais - fontes de metal Meandros de rios praia de tempestade Terraço de cascalho redepositado abertura na rocha corredeiras Junção de rios 2. Concentração de metais por transporte físico e d eposição 52 1. O mais conhecido é o distrito aurífero de Witwatersrand na África do Sul, que já contribuiu com mais de 50% da produção mundial de ouro, além de quantidades significativas de prata e urânio) desde que se iniciou a mineração, no final do século XIX. 2. Distrito de Elliot Lake, em Ontário, Canadá, que figura como uma das maiores fontes de urânio do mundo. Exemplos Depósitos de pláceres fósseis: que já foram inconsolidados, porém, com o tempo foram soterrados e sofreram litificação (transformação em rocha sedimentar). Apesar de não serem numerosos, são de grande valor econômico. 2.1. Depósitos de pláceres Depósitos minerais formados por processos superfici ais 2. Concentração de metais por transporte físico e d eposição A precipitação de metais a partir de águas superficiais não é tão diferente da que ocorre a partir de soluções hidrotermais, portanto, os c ritérios para a formação de minérios são aplicados para ambos os casos. Dos c ritérios necessários para a formação de depósitos hidrotermais some nte a “fonte de calor” (decréscimo de temperatura) não se aplica à formação de precipitados químicos . A precipitação de metais ocorre por meio de um dest es 3 mecanismos: a. Floculação b. Adsorção c. mudanças na química do meio transportador c.1. Acidez c.2. Potencial de oxidação Depósitos minerais formados por processos superfici ais 3. Concentração de metais por transporte químico e deposição 53 a) Floculação é a maneira de depositar material transportado como partículas coloidais, que quando ficam em suspensão em soluções muito diluídas são mantidas dispersas em virtude de cargas eletrostáticas similares em suas superfícies. Quando a salinidade da solução aumenta significativamente, como ocorre quando a água de um rio chega ao mar, essa carga é neutralizada, as partículas se agregam (floculam) e são depositadas. Floculação Água salina Partículas coloidais carregadas eletricamente (halo) Água fresca Depósitos minerais formados por processos superfici ais 3. Concentração de metais por transporte químico e deposição b. Adsorção : envolve a atração de um íon para uma superfície de carga oposta. Muitos materiais na superfície da Terra, incluindo partículas coloidais e argilominerais, apresentam superfícies carregadas negativamente que podem atrair íons metálicos e, consequentemente, retirar os metais da solução. Pb2+ Água do mar Partículas de argila carregadas negativamenteSedimento Cu2+Zn2+ Na+ Zn2+ Cu2+ Pb2+ Depósitos minerais formados por processos superfici ais 3. Concentração de metais por transporte químico e deposição 54 c. mudanças na química do meio transportador : c.1. Acidez: é uma medida de concentração de íons H em solução. A água da chuva por dissolver dióxido de carbono (CO2) da atmosfera torna-se um pouco ácida, sendo capaz de reagir com as rochas durante o intemperismo químico. As reações no intemperismo tendem a neutralizar a água da chuva, o que faz com que a água subterrânea e as águas dos rios sejam levemente ácidas ou levemente básicas (alcalinas); a água do mar é levemente básica (presença de sais). c.2. Potencial de oxidação: é a habilidade da solução em aceitar elétrons, porém para os nossos propósitos, podemos imaginá-lo como a quantidade de oxigênio dissolvido em solução. As águas na superfície da Terra ou próximas a ela contém oxigênio em abundância e são, portanto, oxidantes. As águas subterrâneas têm menos oxigênio e podem variar de oxidantes a redutoras. As águas mais redutoras são aquelas de pântanos, onde a degradação orgânica utiliza todo o oxigênio livre. Depósitos minerais formados por processos superfici ais 3. Concentração de metais por transporte químico e deposição Pântano redutor Lago oxidante Precipitado de Fe2O3.nH2O (limonita) Fe2+ (aq) A biodegradação utiliza todo o oxigênio livre Depósitos minerais formados por processos superfici ais 3. Concentração de metais por transporte químico e deposição 55 Os meios de precipitação química podem originar diferentes tipos de depósitos minerais, como: 3.1. Depósitos de precipitados químicos de águas subterrân eas a. Depósitos de urânio-vanádio b. Depósitos de limonita 3.2. Depósitos de precipitados químicos em mares rasos a. Minérios de ferro bandado b. Depósitos de metais bases 3.3. Nódulos de manganês Depósitos minerais formados por processos superfici ais 3. Concentração de metais por transporte químico e deposição 3.1. Depósitos de precipitados químicos de águas su bterrâneas Sob determinadas condições (mudanças na acidez e no potencial de oxidação da água), a água pode precipitar depósitos econômicos de metais durante sua circulação em subsuperfície em direção ao oceano. a. Depósitos de urânio-vanádio Depósitos de urânio-vanádio formam-se quando o potencial de oxidação da água subterrânea que transporta esses metais decresce rapidamente (ambiente redutor). A água subterrânea geralmente é oxidante enquanto estiver migrando através de uma rocha altamente permeável e aerada, como o arenito. Quando esta encontra uma zona contendo material orgânico, o potencial de oxidação diminui, uma vez que o material orgânico utiliza e reage com o oxigênio da água. Minerais de urânio e vanádio precipitam-se entre os limites de grãos e podem, algumas vezes, preencher todo o espaço poroso dos arenitos, resultando na formação de um minério de alto teor. Importância: esses depósitos contribuem com cerca de 25% das reservas mundiais de urânio e vanádio. Depósitos minerais formados por processos superfici ais 3. Concentração de metais por transporte químico e deposição 56 O minério é disseminado por toda a rocha hospedeira e os teores variam de 0,1 a 1% de U3O8. Zonas com teores mais elevados também são encontradosonde ocorreu a substituição. O urânio geralmente ocorre como pitchblenda (U3O8) e coffinita (USiO4)1+x(OH)4x), enquanto o vanádio, quando presente, sob a forma de roscoelita (mica vanadífera) e montroseíta (VO(OH)). A proporção de urânio e vanádio depende das proporções relativas desses metais na rocha fonte. Se os metais forem derivados do intemperismo de um granito, o depósito será rico em urânio, porém pobre em vanádio. 1. Concentração de metais por processos superficiai s 1.3. Concentração por transporte químico e deposiçã o a. Depósitos de urânio-vanádio b. Depósitos de limonita Não são mais viáveis comercialmente, mas são de interesse histórico e ilustram claramente um mecanismo importante para deposição de minério. O minério é constituído predominantemente por óxidos e hidróxidos de ferro, como limonita (Fe2O3.nH2O), que depositam em pântanos, lagos, e rios de baixa energia de corrente. A deposição ocorre quando a água subterrânea redutora encontra um ambiente oxidante. Obs: o contrário do que ocorre com depósitos de urânio-vanádio. 3.1. Depósitos de precipitados químicos de águas su bterrâneas Depósitos minerais formados por processos superfici ais 3. Concentração de metais por transporte químico e deposição 57 a. Minérios de ferro bandado São as maiores reservas de ferro do mundo (1 bilhão de toneladas por ano). Três tipos de minério de ferro bandados são reconhecidos: 1. Formações ferríferas vulcano-sedimentares; 2. Formações ferríferas bandadas; 3. ironstones Minérios de manganês bandado também são importantes, porém como apresentam forma e modo de ocorrência semelhantes ao minério de ferro bandado (e sempre ocorrem associados) não serão discutidos. 3.2. Depósitos de precipitados químicos em mares ra sos Depósitos minerais formados por processos superfici ais 3. Concentração de metais por transporte químico e deposição a. Minérios de ferro bandado 1. Formações ferríferas vulcano-sedimentares: têm na maioria idades superiores a 2500 Ma. Geralmente essa formações ferríferas se encontram sobrepostas a rochas vulcânicas de fundo oceânico e possuem texturas características de sedimentos de águas rasas. Considera-se portanto, que a sua formação tenha ocorrido em plataformas vulcânicas rasas por processos superficiais. Magnetita, hematita e siderita são os principais minerais de minério e os depósitos podem atingir até 300 m de espessura. 3.2. Depósitos de precipitados químicos em mares ra sos Depósitos minerais formados por processos superfici ais 3. Concentração de metais por transporte químico e deposição 58 a. Minérios de ferro bandado 2. Formações ferríferas bandadas: conhecidas como BIFs - Bandad Iron Formations, constituem os depósitos de ferro mais importantes. Para se ter idéia de escala, os depósitos de limonita raramente ultrapassam alguns km de extensão, os ironstones raramente ultrapassam algumas dezenas de km, mas os BIFs podem atingir centenas de km de extensão e de espessura. A maioria dos BIFs depositou-se em grandes bacias oceânicas sedimentares rasas há 2.200 e 1800 Ma. Estima-se que 1014-1015 t de ferro são preservadas nesses depósitos e, embora uma pequena proporção seja viável para a mineração, ainda é uma enorme quantidade de ferro. Os minérios são caracterizados por um bandamento fino devido à precipitação alternada de camadas de óxidos (hematita e magnetita), apesar de cabonato, siderita, do silicato chamosita ou do sulfeto pirita, ocorrerem algumas vezes como minerais acessórios. Os depósitos geralmente contém 30- 35% de ferro. Algumas vezes, no entanto, o teor pode se elevar para 50% ou mais pelo intemperismo. 3.2. Depósitos de precipitados químicos em mares ra sos Depósitos minerais formados por processos superfici ais 3. Concentração de metais por transporte químico e deposição a. Minérios de ferro bandado 3. Ironstones: depositados em bacias costeiras rasas ou áreas lagunares, próximas à costa, porém em menor escala e constituem o único tipo de depósito de ferro sedimentar na Europa Ocidental. São representados por camadas sedimentares que atingem até 10 m de espessura e se acumulam em pequenas bacias sedimentares de cerca de 30 km de diâmetro. Normalmente são cobertos por areia e argila, o que significa que nunca se afastaram da fonte dos sedimentos. O minério contém a mesma proporção de ferro que os demais tipos de formações ferríferas, mas esse ferro é mais difícil de ser extraído. Assim, estes depósitos têm contribuído cada vez menos para as reservas mundiais de ferro. 3.2. Depósitos de precipitados químicos em mares ra sos Depósitos minerais formados por processos superfici ais 3. Concentração de metais por transporte químico e deposição 59 b. Depósitos de metais bases Depósitos importantes contendo cobre, chumbo e zinco formados como precipitados químicos em sedimentos de águas rasas de origem marinha. Os mais importantes em termos econômicos e mais conhecidos situam-se no cinturão do cobre da Zâmbia e República do Congo. Os principais minerais de minério nesses depósitos de metais bases são os associados com minérios de origem hidrotermal: calcopirita, esfalerita, galena, bornita e calcosita. Esses minerais ocorrem localmente disseminados e em vênulas associados a determinadas camadas de rochas sedimentares, como folhelhos ricos em matéria orgânica. Como o minério ocorre confinado a uma simples camada, ou estrato, é classificado como minério estratiforme e sua distribuição em grandes áreas sugere que a deposição ocorreu em mares extensos 3.2. Depósitos de precipitados químicos em mares ra sos Depósitos minerais formados por processos superfici ais 3. Concentração de metais por transporte químico e deposição 3.3. Nódulos de manganês A extração ocorre em pequena escala em lagos há pelo menos mil anos. Nódulos em fundos oceânicos foram descobertos somente no final do século XIX, pela expedição Challenger. Os nódulos têm uma espécie de núcleo central ao redor do qual óxidos hidratados de Mn e Fe precipitam-se. Íons metálicos (Cu, Ni, Zn, Co e Pb) acomodam-se nas estruturas ou são adsorvidos na superfície dos óxidos. A principal fonte de metais é a água presente nos poros dos sedimentos oceânicos. (a) Estrutura em camadas de um nódulo de manganês; (b) visão de uma parte rica em nódulos de manganês do assoalho oceânico. Depósitos minerais formados por processos superfici ais 3. Concentração de metais por transporte químico e deposição 60 2.6. Nódulos de manganês 2. Depósitos minerais formados por processos superf iciais p Devido à alta deposição de sedimentos perto dos continentes e do Equador que impedem o crescimento dos nódulos, as áreas de maior abundância são as centrais dos oceanos Pacífico e Índico. Nódulos de teores econômicos devem conter pelo menos 3% de Ni, Cu e Co combinados com as % de Zn e Pb, menos importantes. Diagrama esquemático mostrando os tipos de minérios que podem ser formados por processos superficiais. Depósitos de urânio- vanádio Nível do mar Enriquecimento secundário Depósitos de metais base Minério de ferro bandado Nódulos de manganês Depósitos de Pláceres Depósitos de Limonita Depósitos residuais Depósitos minerais formados por processos superficiais 61 Pela precipitação química de certos metais em ambientes sedimentares no continente, em mares rasos ou nos oceanos profundos Pela deposição de rochas nas quais os grãos detritícos de minerais de alto valor de uso são concentrados devido à sua alta dureza ou densidade Pelo intemperismo, que causa a lixiviação de elementos solúveis, deixando concentrações de material insolúvel Depósitos de urânio-vanádio do Colorado; formações ferríferas da América do Norte e Austrália; folhelhos cupríferos (Kupferschiefer) da Alemanha; nódulos de manganês Depósitos de ouro aluvionar da Austrália, Califórnia, Sibéria, Nome (Alasca); pláceres de óxidos de titânio de Travancore (Índia) e Austrália; pláceres de diamante da Namíbia Minério de bauxita (alumínio) de Arkansas (EUA), França, Hungria, Jamaica e Guiana Depósitosrepresentativos Modo de formação Precipitados químicos Depósitos pláceres Depósitos residuais Origem por processos superficiais Classificação simplificada de depósitos minerais formados por processos superficiais
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