MINERALOGIA APLICADA AOS MATERIAIS
DEPÓSIT DEP ÓSITOS OS MINE MINERAIS RAIS - 2a Parte
Profa. Isabel Trannin
[email protected] Guaratinguetá Guaratinguetá - SP 2008
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. 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
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DEPÓSITOS MINERAIS Volume olume rochos rochosoo no qual qual substâ substânci ncias as minera minerais is estão estão concen concentra tradas das de modo 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).
Características 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 1. Características geológicas 1.1.. Fo 1.1 Form rmaa Depósitos dissem Depósitos disseminados: inados: os minerais de minério estão finamente dispersos e a baixos teores em grandes volumes de rocha; Depósitos Depósi tos con confina finados: dos: os minerais de minérios ocorrem concentrados em um pequeno volume de rocha. Depósitos Depósi tos disc discord ordante antes: s: 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 Depósi tos conc concorda ordantes ntes:: podem ou não ser mais jovens que suas rochas hospedeiras e sempre se posicionam paralelamente ao acamamento ou qualquer outra estrutura da rocha.
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DEPÓSITOS MINERAIS Volume olume rochos rochosoo no qual qual substâ substânci ncias as minera minerais is estão estão concen concentra tradas das de modo 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).
Características 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 1. Características geológicas 1.1.. Fo 1.1 Form rmaa Depósitos dissem Depósitos disseminados: inados: os minerais de minério estão finamente dispersos e a baixos teores em grandes volumes de rocha; Depósitos Depósi tos con confina finados: dos: os minerais de minérios ocorrem concentrados em um pequeno volume de rocha. Depósitos Depósi tos disc discord ordante antes: s: 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 Depósi tos conc concorda ordantes ntes:: podem ou não ser mais jovens que suas rochas hospedeiras e sempre se posicionam paralelamente ao acamamento ou qualquer outra estrutura da rocha.
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DEPÓSITOS MINERAIS 1. Características geológicas
1.1. Forma
Depósi Dep ósitos tos dis discor cordan dantes tes:: as formas mais comuns são os veios que são corpos de form format ato o tabu tabula larr com com orie orient ntaç açõe õess das das mais mais variadas e raramente são paralelos às estrut estrutura urass das rochas rochas hosped hospedeir eiras. as.
a Confinado
DEPÓSITOS MINERAIS 1.1. Forma
1. Características geológicas Depósitos Depósit os discor discordante dantes: s: os veios eios tamb também ém pode podem m afin afinar ar-s -se, e, espes espessa sarr-se se e bifu bifurc rcar ar-s -see ao longo de sua sua extensão e, dessa forma, cria criarr muit muitos os prob roblem lemas par para o geól geólog ogo o de mina. mina. Meno Menoss comu comume ment nte, e, os veio veioss ocor ocorre rem m como chaminés, que são corpos com formatos mais cilíndricos ou cônicos, embora embora possam possam parece parecerr corpos corpos irregu irregular lares es quando quando vistos vistos em detalh detalhes. es.
b
Confinado
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DEPÓSITOS MINERAIS 1. Características geológicas
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.
c
Depósitos discordantes com formas pouco definidas são simplesmente designados depósitos irregulares.
disseminado
DEPÓSITOS MINERAIS 1. Características geológicas 1.1. Forma Depósitos concordantes: posicionam-se paralelamente aos estratos geológicos. Depósitos estratiformes: tomam a forma tabular dos estratos (d; e). Depósito lenticular: (f) d
confinado
f
e
disseminado
confinado
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DEPÓSITOS MINERAIS 1. Características geológicas 1.2. Arcabouço Geológico dos depósitos minerais Pode ser considerado em todas as escalas, desde uma feição global, como a de uma cadeia de montanha, até a escala do próprio depósito.
Depósito hipotético observado: (a) em escala global, (b) escala regional (visão em planta) e (c) escala local (seção geológica)
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).
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DEPÓSITOS MINERAIS 2. Características econômicas: dimensões e teores 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.
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;
Teor de corte de depósito mineral disseminado Minerais dispersos em grande volume de rocha
Reservas de metal disponíveis em diferentes teores de corte Teor de corte (%)
Reservas de teor médio das Reservas do 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 Obs: Cálculo das reservas do metal = reservas do minério x teor médio.
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Teor de corte de depósito mineral confinado Minerais concentrados em pequeno volume de rocha
Reservas de metal disponíveis em diferentes teores de corte Teor de corte (%)
Reservas de teor médio das Reservas do 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) Obs: Cálculo das reservas do metal = reservas do minério x teor médio.
DEPÓSITOS MINERAIS 2. Características econômicas: dimensões e teores Reservas de metal de depósitos disseminados e confinados 40
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Depósito confinado de cobre em sulfetos maciços
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Depósito disseminado de cobre porfirítico (33 x >)
10
0 3 10
104
105
106
107
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Dimensão do depósito/toneladas de cobre
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.
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Principais Tipos Genéticos de 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) OBS: Os depósitos minerais são fenômenos geológicos de ocorrência rara, em comparação com os tipos de rocha a que estão associados. Portanto, o fato de depósitos minerais de um determinado metal estar associado a certos tipos de rochas, não significa que todas estas rochas conterão depósitos minerais.
1. Depósitos minerais exógenos 1.1. Depósitos Supérgenos ou Residuais (intemperismo)
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Principais tipos genéticos de depósitos minerais 1. Depósitos minerais supérgenos ou residuais (intemperismo) 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
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Intemperismo O termo intemperismo é aplicado às alterações físicas, químicas e biológicas a que estão sujeitas as rochas na superfície da Terra. Porém, estas alterações ocorrem "in situ ", ou seja, sem deslocamento do material.
Tipos de intemperismo 1. Intemperismo Físico 2. Intemperismo Químico 3. Intemperismo Biológico
Tipos de intemperismo Intemperismo Físico
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Tipos de intemperismo Intemperismo Físico
Tipos de intemperismo Intemperismo Físico
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Tipos de intemperismo Intemperismo Químico O principal agente do intemperismo químico é H 2O da chuva, que infiltra e percola as rochas. Essa água + CO 2 (ar) = caráter ácido 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 CO 2, 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.
Reações do Intemperismo Químico As reações do intemperismo químico podem ser representadas 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.
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Reações do Intemperismo Químico
Na hidratação, moléculas de água entram na estrutura do mineral, modificando-a, formando um novo mineral.
Reações do Intemperismo Químico Dissolução Alguns minerais estão sujeitos à dissolução → solubilização completa Exemplos: Ca CO3 → Ca + CO32NaCl → Na+ + ClDissolução de rochas calcárias relevos cársticos (cavernas e dolinas)
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Reações do Intemperismo Químico Dissolução
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 (caulinita)
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Reações do Intemperismo Químico No caso dos feldspatos potássicos a hidrólise pode ser total ou parcial:
Hidrólise total Apesar de pouco solúvel a sílica pode ser totalmente eliminada se as soluções de alteração permanecer em 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.
KAlSi3O8+8H2O (K-feldspato) Al(OH)3+3H4SiO4+K++ OH- (Gibbsita)
Solubilidade da sílica e do alumínio em função do pH a 25oC. Até valores de pH ~ 8 a sílica é pouco solúvel, sua solubilidade aumenta em meios mais alcalinos. O Al é pr aticamente insolúvel no intervalo de pH (4,5 - 9,5), e em meios muito ácidos ou alcalinos é solubilizado como Al3+ 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 KAlSi 3O8+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 síl ica e permanência de todo o alumínio . Há formação de silicatos de alumínio, processo denominado sialitização.
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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)
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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).
Reações do Intemperismo Químico Oxidação 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.
Pode transformar-se em hematita por desidratação 2FeOOH → Fe2O3 + H2O goethita hematita
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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 mais atacados que as faces, resultando em blocos arredondados.
Distribuição dos Processos de intemperismo na superfície da Terra
- Hidróxidos de Al (gibbsita) - argilominerais 1:1 (caulinita) - argilominerais 2:1 (p.e. esmectitas)
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Concentração de metais por Intemperismo Depósitos residuais Entre os minerais formados pelo intemperismo químico, os mais comuns são os argilominerais (caulinita, montmorilonita e ilita), acompanhados por vários óxidos e hidróxidos de ferro, alumínio e titânio. Os íons liberados em solução são principalmente K+, Na+, Ca2+, Mg2+ e sílica (SiO2). Uma típica reação de intemperismo químico: 2KAlSi3O8(s) + 2H2CO3(aq.) + H2O = A l2Si2O5(OH)4 (s) + 2K+ (aq.) + 2HCO3- (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 solução 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, então o grau de concentração irá aumentar ainda mais, até que quantidades econômicas de alumínio sejam concentradas no resíduo, originando 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: (Al2Si2O5(OH)4) ( s ) + H2O = 2Al(OH)3 (s) + 2SiO2 (aq) caulinita + água = hidróxido de Al + sílica removida em solução (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 Al 2O3.2H2O, 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 SiO 2; 3-20% de Fe 2O3 e menos de 3% de TiO2.
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Concentração de metais por Intemperismo Depósitos residuais 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 Al 2O3, 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.
Fatores que controlam a alteração intempérica 1. Material Parental: tipo de rocha e minerais constituintes 2. Clima 3. Topografia 4. biosfera 5. Tempo
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Fatores que controlam a alteração intempérica Material Parental Rocha-mãe
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).
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Fatores que controlam a alteração intempérica Clima: é o fator que isoladamente mais influencia no intemperismo,
determina a natureza e a velocidade das reações químicas numa 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.
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Fatores que controlam a alteração intempérica Precipitação pluviométrica
Fatores que controlam a alteração intempérica Temperatura, pluviosidade e vegetação
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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
Fatores que controlam a alteração intempérica Biosfera A qualidade da água é influenciada pela ação da biosfera. Por exemplo, a decomposição da matéria orgânica e a respiração das raízes libera CO 2 e reduz o pH, havendo formação de ácidos orgânicos.
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Fatores que controlam a alteração intempérica Tempo Depende da susceptibilidade dos constituintes minerais e do clima. É possível calcular a velocidade do intemperism o 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
Produtos do Intemperismo Horizonte O Horizonte A Zona de lixiviação
Horizonte B Zona de acumulação
Solos (manto de intemperismo) e Depósitos Minerais Supérgenos
Horizonte C
Rocha
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Produtos do intemperismo de rochas Solo: produto do intemperismo de rochas (pedogênese)
Produtos do intemperismo de rochas Mapa de solos do continente americano
(Argissolo – terra roxa)
(Solos orgânicos) (Neossolo) (Latossolo) (Argissolo)
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Produtos do Intemperismo Latossolo 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.
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Produtos do intemperismo de rochas Depósitos lateríticos do Brasil
Pará, Amapá, Mato Grosso do Sul, Goiás, Minas Gerais
Produtos do intemperismo de rochas Depósitos lateríticos do Brasil
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Produtos do intemperismo de rochas Depósitos lateríticos do Brasil 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 secundários , 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.
Produtos do intemperismo de rochas Depósitos Residuais Primários 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.
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Produtos do intemperismo de rochas Depósitos de enriquecimento secundário
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) + Fe 2+ (aq) CuFeS2 + 3Cu2+ (aq) = 2Cu 2S (covelita) + Fe 2+ (aq)
> 2% cobre
Produtos do intemperismo de rochas Depósitos lateríticos do Brasil 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.
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Depósitos lateríticos – 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
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1. Depósitos minerais exógenos
1.2. Depósitos Sedimentares
Depósito Sedimentar 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).
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Intemperismo, Erosão e Sedimentação Depósitos Sedimentares
O termo “vasa” designa um sedimento fino, lamoso
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Processos sedimentares 1. Pelo intemperismo são produzidos os sedimentos na áreafonte. 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 Bacia sedimentar (continental ou marinha)
⇒
Deposição ⇒
Processos sedimentares
Estratificação
LITIFICAÇÃO 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 ToC e pressões entre soluções aquosas e rocha.
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Depósitos Sedimentares 2 grupos: - Depósitos sedimentares detríticos – depósitos de plácer - 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.
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Sedimentos: produtos do intemperismo 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. 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).
Tipos de Intemperismo 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 da superfície da Terra. Os minerais se alteram para novos minerais estáveis nas novas condições e os íons não acomodados nas estruturas desses minerais são liberados em solução (sedimentos químicos).
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Contraste entre intemperismo químico e físico CLIMA ÚMIDO
CLIMA ÁRIDO Predomina intemperismo físico
Predomina intemperismo químico
Fragmentos de rochas frescas
Resíduos do intemperismo Argilominerais + óxidos
Íons transportados em solução (água subterrânea)
Assim, com a ação do intemperismo tem-se Sedimentos detríticos ou clásticos Os minerais (grãos residuais) que resistiram ao intemperismo Os minerais neoformados, gerados com o intemperismo (argilominerais + oxi-hidróxidos de ferro, manganês e alumínio)
Componentes químicos em solução
Sedimentos químicos
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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 ambiente durante a sedimentação e o tipo de material disponível governam o tipo de sedimento final.
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 ambiente durante a sedimentação e o tipo de material disponível governam o tipo de sedimento final.
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Características dos sedimentos Dependem da composição da rocha, do agente de transporte, da duração do transporte e das condições físicas da bacia de sedimentação.
Granito (rocha ígnea)
Plagioclásio Na0-1Ca0-1Al1-2Si2-3O8 (Tectossilicato)
Biotita K2(Mg,Fe)3AlSi3O10(OH,O,F2) 2 (Filossilicato)
K-Feldspato KAlSi3O8 (Ortoclásio tectosilicato)
Quartzo SiO2 (Tectossilicato) Anfibólio (Na,K)0-1Ca2 (Mg,Fe2+,Fe3+,Al) 5 (Si,Al)8O22(OH) 2 (Inossilicato de cadeia dupla)
Intemperismo atuando sobre um granito Quartz Quartzo o ± H4SiO4 K-feldspato K-feldspato ± caulinita caulinita ± Al(OH) Al(OH) 3 ± SiO2 ± H4SiO4 ± K+ ± OHBiotit Biotitaa ± ilita ilita ± esmecti esmectita ta ± caulini caulinita ta ± oxi-hidróxi oxi-hidróxido do Al-Fe Al-Fe ± SiO2 ± H4SiO4 ± K+ ± Fe 2+ ± Mg 2+ Plagioclásio Plagioclásio ± caulinita caulinita ± Al(OH) Al(OH) 3 ± + 2+ SiO2 ± H4SiO4 ± Na ± Ca ± OHAnfibólio Anfibólio ± esmectita esmectita ± caulinita caulinita ± oxihidróxid oxihidróxido o Al-F Al-Fee ± K+ ± Na+ ± Ca2+ ± Fe2+ ± Fe3+
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Processos Diagenéticos - Transformando ransforman ransf ormando do sedimentos em rochas e depósitos sedimentares Diagênese:: Diagênese Conjunto de transformações que o depósito sedimentar sofre após sua deposição. Ocorre quando os minerais se tornam instáveis resultantes das mudanças das condições condições físicas e/ou químicas químicas em busca de novas condições de equilíbrio. equilíbrio . Para muitos autores, os principais processos diagenéticos são: 1. compactação (peso do material acumulado) 2. recristalização 3. dissolução 4. cimentação 5. Autigênese Autigênese 6. substituição 7. bioturbação
Processos Diagenéticos - Transformando ransforman ransf ormando do sedimentos em rochas e depósitos sedimentares 1. Compactação 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. A co comp mpac acta taçção mec ecân ânic icaa se pr proc oces esssa no local de deposição devido às muda mu danç nças as fí físi sica cass do doss gr grão ãos, s, co como mo:: a) deslizamento e rotação; b) deformação plástica e elástica; c) fraturamento e quebra dos grãos. A compactação química, por sua vez, compreende:: compreende dissolução por pressão pressão
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Processos Diagenéticos - Transformando ransforman ransf ormando do sedimentos em rochas e depósitos sedimentares 2. Dissolução Produz com Produz compac pactaç tação ão por per perda da de volume. Os minera minerais is vulner vulneráv áveis eis ao pH da água água inte inters rstitici cial al são são diss dissol olvi vido doss totalmente. Olivin Olivinas, as, pirox piroxêni ênios, os, anfibó anfibólilios os e feldspatos, que têm comportamento instáv instável el nas condiç condiçõe õess exóge exógenas nas,, são os minerais mais afetados.
Dissolução por pressão
Processos Diagenéticos - Transformando ransforman ransf ormando do sedimentos em rochas e depósitos sedimentares 3. Recristalização
Representação esquemática de carapaças carbonáticas de pelecípodo (ostra) sofrendo dois tipos de recristalização diagenética: neomorfismo e substituição
Recristaliza Recris talização ção diage diagenétic nética: a: formação de minerais estáveis a partir de outros instáveis. neomorfismo) Ex.: aragonita calcita (polimorfos de carbonato de Ca - neomorfismo) substituição ). calcita sílica (alteração química drástica - substituição). →
→
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Processos Diagenéticos - Transformando sedimentos em rochas e depósitos sedimentares 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 - Transformando sedimentos em 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).
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Processos Diagenéticos - Transformando sedimentos em rochas e depósitos sedimentares 6. Autigênese 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 interação 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.
Processos Diagenéticos - Transformando sedimentos em rochas e depósitos sedimentares 7. Bioturbação
Aspecto de bioturbação
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Exemplos de processos diagenéticos
Fatores que controlam a Diagênese 1. Textura - tamanho (granulometria) 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
Quartzo (silicato) Esmectita (mineral 2:1) Ilita (mineral 2:1- mica hidratada) Clorita (mineral 2:1) Caulinita (mineral 1:1)
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Fatores que controlam a Diagênese 2. Temperatura A temperatura é um agente importante nas reações m inerais durante a diagênese. Ela atua como aceleradora das reações e também vibiabiliza certas reações diagenéticas.
Fatores que controlam a Diagênese 3. Fluidos Percolantes 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.
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Fatores que controlam a Diagênese 3. Fluidos Percolantes em áreas diagenéticas
Fatores que controlam a Diagênese 4. Pressão
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Fatores que controlam a Diagênese 5. Salinidade 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.
Classificação 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.
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Exemplos de depósitos Sedimentares Depósito de Plácer: Concentração mineral por transporte físico e deposição 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)
Exemplos de depósitos Sedimentares Depósito de Plácer: Concentração mineral por transporte físico e deposição 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. Praia do forno em Búzios (RJ). A cor rósea das areias deve-se à elevada concentração de granada, proveniente das biotitagranadas xistos que circundam a praia. Foto: P.C. Giannini.
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Depósitos Sedimentares Especiais Evaporitos: precipitados por evaporação de água salgada em associação com gipsita, silvita, anidrita, calcita e com ponentes detríticos como areias e argilas.
Salina (sal-gema)
(A) Halita chevron , Salinas da Lagoa de Araruama, RJ.
Depósitos minerais formados por processos superficiais 2. Concentração de metais por transporte físico e deposição 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
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Depósitos minerais formados por processos superficiais 2. Concentração de metais por transporte físico e deposição 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 margens continentais, mas são raramente encontrados a distâncias maiores do que algumas dezenas de km da fonte.
Depósitos minerais formados por processos superficiais 2. Concentração de metais por transporte físico e deposição 2.1. Depósitos de pláceres Minerais concentrados em depósitos de pláceres (densidade e dureza altas)
* 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
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Depósitos minerais formados por processos superficiais 2. Concentração de metais por transporte físico e deposição 2.1. Depósitos de pláceres Metais mais comuns extraídos de depósitos de pláceres Metal
Mineral de minério
Berílio Titânio Crômio Zircônio Manganês Ferro Tório Nióbio Tântalo Elementos de terras raras Estanho Mercúrio Cobre Prata Ouro Platina
Berilo, (Be3Al2(SiO3)6 Rutilo, TiO2 Cromita, FeCr2O4 Zircão, ZrSiO4 Hausmanita, Mn3O4 Magnetita, FeO4 Torianita, ThSiO4 Columbita, FeNb2O6 Tantalita, FeTa2O6 Ex. Monazita, CePO 4 Cassiterita, SnO2 Cinábrio, HgS Cobre nativo, Cu Prata nativa, Ag Ouro nativo, Au Platina nativa, Pt
Densidade do mineral
2,7 – 2,8 4,2 4,6 4,68 4,78 5,18 5,0-5,3 5,2-7,9 7,9-8,2 4,8-5,5 6,8-7,1 8,1 8,9 10,5 15-19,3 14-19
2. Concentração de metais por transporte físico e deposição 2.1. Depósitos de pláceres Rochas regionais fontes de metal
Terraço de cascalho redepositado Junção de rios Meandros de rios
Cachoeiras
Rocha dura corredeiras abertura na rocha
praia de tempestade
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, sendo, portanto, de fácil extração e separação dos minerais de minério (grande valor).
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Depósitos minerais formados por processos superficiais 2. Concentração de metais por transporte físico e deposição 2.1. Depósitos de pláceres 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.
Exemplos 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.
Depósitos minerais formados por processos superficiais 3. Concentração de metais por transporte químico e deposição A precipitação de metais a partir de águas superficiais não é tão diferente da que ocorre a partir de soluções hidrotermais, portanto, os critérios para a formação de minérios são aplicados para ambos os casos. Dos critérios necessários para a formação de depósitos hidrotermais somente a “fonte de calor” (decréscimo de temperatura) não se aplica à formação de precipitados químicos.
A precipitação de metais ocorre por meio de um destes 3 mecanismos: a. Floculação b. Adsorção c. mudanças na química do meio transportador c.1. Acidez c.2. Potencial de oxidação
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Depósitos minerais formados por processos superficiais 3. Concentração de metais por transporte químico e deposição 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. Água fresca
Água salina
Partículas coloidais carregadas eletricamente (halo)
Floculação
Depósitos minerais formados por processos superficiais 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. Água do mar Zn2+
Pb2+
Zn2+
Sedimento
Cu2+
Cu2+
Na+
Pb2+
Partículas de argila carregadas negativamente
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Depósitos minerais formados por processos superficiais 3. Concentração de metais por transporte químico e deposição 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 (CO 2) 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 superficiais 3. Concentração de metais por transporte químico e deposição
Pântano A biodegradação utiliza redutor todo o oxigênio livre
Fe2+ (aq)
Lago oxidante
Precipitado de Fe2O3.nH2O (limonita)
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Depósitos minerais formados por processos superficiais 3. Concentração de metais por transporte químico e deposição Os meios de precipitação química podem originar diferentes tipos de depósitos minerais, como: 3.1. Depósitos de precipitados químicos de águas subterrâneas 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 superficiais 3. Concentração de metais por transporte químico e deposição 3.1. Depósitos de precipitados químicos de águas subterrâneas 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.
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1. Concentração de metais por processos superficiais 1.3. Concentração por transporte químico e deposição a. Depósitos de urânio-vanádio
O minério é disseminado por toda a rocha hospedeira e os teores variam de 0,1 a 1% de U 3O8. Zonas com teores mais elevados também são encontrados onde ocorreu a substituição. O urânio geralmente ocorre como pitchblenda (U 3O8) 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.
Depósitos minerais formados por processos superficiais 3. Concentração de metais por transporte químico e deposição 3.1. Depósitos de precipitados químicos de águas subterrâneas
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.
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Depósitos minerais formados por processos superficiais 3. Concentração de metais por transporte químico e deposição 3.2. Depósitos de precipitados químicos em mares rasos 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.
Depósitos minerais formados por processos superficiais 3. Concentração de metais por transporte químico e deposição 3.2. Depósitos de precipitados químicos em mares rasos 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.
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Depósitos minerais formados por processos superficiais 3. Concentração de metais por transporte químico e deposição 3.2. Depósitos de precipitados químicos em mares rasos 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 10 14-1015 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 3035% de ferro. Algumas vezes, no entanto, o teor pode se elevar para 50% ou mais pelo intemperismo.
Depósitos minerais formados por processos superficiais 3. Concentração de metais por transporte químico e deposição 3.2. Depósitos de precipitados químicos em mares rasos 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.
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Depósitos minerais formados por processos superficiais 3. Concentração de metais por transporte químico e deposição 3.2. Depósitos de precipitados químicos em mares rasos 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
Depósitos minerais formados por processos superficiais 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.
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2. Depósitos minerais formados por processos superficiais 2.6. Nódulos de manganês
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 i mportantes.
Depósitos minerais formados por processos superficiais
Depósitos residuais Depósitos de Limonita
Depósitos de Pláceres Nível do mar
Enriquecimento secundário
Minério de ferro bandado Depósitos de urâniovanádio
Depósitos de metais base
Nódulos de manganês
Diagrama esquemático mostrando os tipos de minérios que podem ser formados por processos superficiais.
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