Ajustando a escala do tempo geológico com as idades absolutas obtidas, podemos construir uma linha do tempo de toda a história da Terra, iniciada em 4,56 Ga, mostrada na figura 4.24 em forma de uma espiral, onde cada volta representa um bilhão de anos, ou seja, a espiral tem quatro voltas e meia. Podemos observar nessa figura quão pequeno é o éon fanerozoico em relação à história geológica da Terra e também o diminuto intervalo de tempo decorrido desde o início da evolução humana. Para compreender melhor esse período de tempo extraordinariamente vasto, podemos pensar a história da Terra fazendo uma correspondência a um ano do nosso calendário humano.
À zero hora do dia primeiro de janeiro a Terra nasceu. Durante o mês de janeiro e parte do mês de fevereiro ela se estruturou em núcleo, manto e crosta. Em torno de 21 de fevereiro a vida surgiu. De março a setembro a Terra desenvolveu os continentes e bacias oceânicas, algumas semelhantes às atuais, e a tectônica de placas começou a operar. Em 25 de outubro, os organismos complexos, incluindo aqueles com carapaças, surgiram, começando a explosão de vida cambriana (big bang biológico). No dia 7 de dezembro surgiram os répteis e no Natal os dinossauros foram extintos. Os humanos modernos (homo sapiens) apareceram às 23 horas, na véspera do ano novo, e a última idade do gelo terminou às 23h 58min 45s desse dia. Três centésimos de segundo antes da meia noite Pedro Álvares Cabral aportou em Porto Seguro, na Bahia. E poucos milésimos de segundo antes da meia noite você nasceu.
Figura 6.23- Coluna geológica do Pré-cambriano, com as eras do Arqueano e as eras e períodos do Proterozoico.
Figura 6.22- Linha do tempo geológico da história da Terra, em forma de espiral. Cada volta da espiral corresponde a um bilhão de anos.
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A história da humanidade está ligada à utilização de recursos naturais, minerais vegetais e energéticos, inclusive a água. Na idade da pedra o homem já utilizava o quartzo para fazer instrumentos de caça e luta e depois passou a utilizar alguns metais (bronze e ferro). O homem moderno continua utilizando o quartzo para produzir uma grande variedade de objetos, incluindo transístores e fibra ótica. Os recursos minerais forneceram os materiais e a energia necessários que viabilizaram e evolução das civilizações humanas que passaram a processar os alimentos, edificar construções e manufaturar bens de todos os tipos, cada vez mais complexos. Da idade da pedra para cá, a demanda por recursos minerais tem sido crescente para atender as necessidades das sociedades tecnológicas atuais. As substâncias minerais, sejam elas metálicas, não metálicas, energéticas (combustíveis fósseis ou nucleares), ou gemas, fazem parte da nossa vida cotidiana e nos dão conforto e bem-estar, embora nem sempre de maneira perceptível.
Os recursos minerais são recursos naturais não renováveis, ou seja, não podem ser produzidos artificialmente ou gerados pela natureza tão rapidamente quanto o seu consumo pelo homem, sendo, portanto, finitos. Devido a sua importância na economia mundial, os principais recursos minerais, tais como metais e combustíveis fósseis, são mercadorias enquadradas na categoria de commodities, ou seja, com pouca transformação industrial e preços cotados nas bolsas de valores. Compatibilizar a exploração de recursos naturais finitos e não renováveis, de modo a não comprometer as gerações futuras, se tornou um dos principais problemas para o desenvolvimento econômico no final do século 20 e um dos aspectos essenciais do princípio de desenvolvimento sustentável. Este princípio surgiu com a constatação de que o aumento populacional, sem precedente no último século, e o correspondente aumento na demanda por recursos naturais não renováveis, tende a se agravar, tornando muito difícil evitar a exaustão de muitas commodities nos próximos 100 anos. Equilibrar a demanda por recursos naturais finitos com uma crescente população cada vez mais consumidora, é o grande desafio do desenvolvimento sustentável. Nesse sentido, pelo menos duas iniciativas responsáveis estão sendo propostas: reciclar metais de bens manufaturados sucateados, e substituir elementos e metais raros na natureza, utilizados pela indústria, por outros elementos mais abundantes.
Porque os recursos minerais são tão importantes para a sociedade? Todo produto inorgânico utilizado pelo homem (vestuários, eletrodomésticos, remédios, cerâmica, fertilizantes, materiais de construção, etc.), se não é mineral bruto, é derivado de substâncias minerais (Fig. 7.1). Os metais, por exemplo, possuem algumas propriedades muito úteis na indústria, não encontradas em outros materiais, tais como resistência mecânica, condutividade térmica e elétrica e resistência a corrosão, que lhes permitem aplicações tecnológicas que outros materiais não podem substituir com o mesmo custo e eficiência. A indústria mineral, além de estratégica, representa uma parcela importante na economia de muitos países. Apesar da produção do setor mineral brasileiro ter crescido quase 10 vezes na primeira década do século 21, a participação da mineração em relação ao PIB brasileiro vem mantendo-se em torno de 4%.
Nessa unidade serão abordados os principais tipos de depósitos minerais e seus processos genéticos. Veremos que os depósitos minerais são também um tipo especial de material terrestre, intimamente relacionado às rochas já discutidas no módulo anterior.
Na verdade, os minérios são rochas ou concentrações minerais especiais mais raras, de onde retiramos metais e elementos químicos importantes para o ser humano e, portanto, muito mais valiosos que as rochas comuns.
O conceito de depósito mineral não é somente um conceito geológico, pois envolve também um aspecto econômico. Existem três termos para os depósitos minerais diferenciados pelo aspecto econômico. Concentração mineral anômala, porém normalmente sem interesse econômico.
Concentração mineral anômala, cuja viabilidade econômica depende ainda de estudo e avaliação. Toda concentração mineral suscetível de ser explorada economicamente, ou seja, com lucro. Portanto, para ser considerada uma jazida, um depósito mineral precisa se mostrar economicamente viável por meio de estudos de viabilidade econômica.
: é o minério propriamente dito, constituído pelos
(que contém os metais ou elementos de interesse econômico) + que é a parte do minério sem interesse econômico, como quartzo, carbonatos, feldspato, etc.
(Fig. 7.2 a). Com relação aos minerais de minério, existe dois tipos de minério: aqueles em que o interesse econômico está em um elemento químico do mineral de minério, que requerem técnicas de mineração mais complexas para extrair o(s) elemento(s). Podem ser metálicos (maioria são sulfetos e óxidos) ou não metálicos, como a apatita (minério de P) e a bauxita (minério de Al). aqueles em que o interesse econômico é o próprio mineral ou rocha, normalmente de mineração mais simples. Normalmente são minérios não metálicos, como a halita (sal gema), minerais industriais (talco, vermiculita, gipsita, cianita, coríndon, calcário, etc.), gemas.
Rocha ou um conjunto de rochas que contém os corpos mineralizados. rocha que contém o sistema mineralizado (corpos mineralizados + alteração), em alguns casos é a mesma rocha hospedeira (Fig. 7.2 b).
Métodos e técnicas (geológicas, geoquímicas e geofísicas) de procura e identificação de depósitos minerais. São os procedimentos de mineração e lavra de uma jazida mineral. Se um programa de exploração mineral encontrar depósitos minerais, estes devem ser submetidos a estudos de viabilidade econômica e se alguns deles virar jazida mineral, poderão ser explotados.
porcentagem do(s) elemento(s) de interesse econômico contido no minério.
(cut off) é o teor mínimo para viabilizar a explotação, definido para cada elemento e para cada depósito. Abaixo do teor de corte o minério não é explotável.
Figura 7.1- Consumo médio global (per capta) dos principais recursos minerais utilizados anualmente pela sociedade moderna na indústria básica ou como fonte de energia.
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instalações físicas para explotar ou minerar (lavrar) uma jazida.
de um elemento químico em um corpo de minério é a razão entre o teor do elemento no minério e seu teor médio na crosta terrestre. Os elementos mais abundantes na crosta, como o ferro e alumínio, tem um fator de concentração menor que os elementos mais raros, menos abundantes na crosta, como o cobre, chumbo, zinco, ouro, mercúrio (Tabela 7.1). O fator de concentração expressa quanto um determinado elemento químico precisa ter seu teor aumentado, em relação a seu teor médio nas rochas da crosta, para se tornar um depósito mineral passível de ser aproveitado economicamente. As causas geológicas que levaram a aumentar a concentração desses elementos em centenas e até milhares de vezes, em determinadas localidades, é uma das grandes questões da geologia econômica.
, são o conteúdo de minério nos depósitos minerais identificados, no tempo presente, que podem ser explotados economicamente de cordo com a lei (Tabela 7.2). Dependendo do grau de conhecimento das reservas, elas são classificadas em (bem conhecidas, com erro menor que 10 %),
(pouco conhecidas, com erro entre 10 e 20 %) e
(muito pouco conhecidas, com erro maior que 20 %). As operações de lavra começam com as reservas medidas.
, são a totalidade de determinados bens minerais que podem se tornar disponíveis para uso futuro. Incluem as reservas já identificadas, os depósitos que ainda precisam de estudos de viabilidade econômica e também os depósitos ainda não identificados, mas que, em função das características geológicas conhecidas da região, tem possibilidades de serem descobertos em programas de exploração mineral Figura 7.2- Minério de zinco (a) constituído pela esfalerita ZnS (mineral de minério) e
carbonato dolomita (ganga). Veio mineralizado sulfetado encaixado em granito (b).
Tabela 7.1- Fator de concentração em jazidas minerais de alguns metais.
(Tabela 7.2). É estratégico para qualquer país, conhecer e dimensionar seus recursos e reservas minerais como também gerenciá-los dentro do programa de governo para atender os interesses da nação da melhor forma possível.
Em relação às rochas encaixantes, as mineralizações podem ser:
mineralização contemporânea e formada pelo mesmo processo que sua rocha hospedeira e também estruturalmente concordante com ela.
Exemplos: depósitos sedimentares e alguns tipos de depósitos magmáticos (Fig. 7.3).
mineralização mais jovem e não cogenética com sua rocha hospedeira, ou seja, formada por um processo genético distinto e normalmente estruturalmente discordante com a rocha hospedeira. Exemplos: depósitos filonianos (Fig. 7.4).
Tabela 7.2- Recursos e reservas minerais, mostrando os três tipos de reservas.
Figura 7.3- Depósito mineral singenético acamadado (minério: camadas escuras), concordante com as rochas hospedeiras.
Hanging wall (capa): rocha hospedeira acima dos corpos de minério (capa) Foot wall (lapa): rocha hospedeira abaixo dos corpos de minério (lapa).
Figura 7.4- Corpos filonianos de pegmatitos cortando uma rocha granítica.
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Com relação a concentração da mineralização, ela pode ser:
o minério ocorre concentrado na rocha hospedeira, com mais minerais de minério (acima de 50%) e menos ganga (abaixo de 50%). São minérios de alto teor e reserva normalmente de baixa tonelagem (Fig. 7.5 a)
o minério ocorre disperso na rocha hospedeira, com mais ganga (acima de 50%) e menos minerais de minério (menos de 50%). São minérios de baixo teor e reserva normalmente de alta tonelagem (Fig. 7.5 a, b).
Com relação à morfologia dos corpos mineralizados, eles podem ser:
(pipes ou charutos) são corpos mineralizados com predomínio de uma dimensão, normalmente controlados estruturalmente. Exemplos:
pipes kimberlíticos, rocha fonte de diamante (Fig. 7.6).
corpos mineralizados em forma de camada. Podem ser de dois tipos principais:
• corpos mineralizados
acamadado, normalmente singenético.
Exemplos: depósitos minerais sedimentares e magmáticos de cromo, níquel e cobre (Fig. 7.7).
Figura 7.5- Filões de quartzo mineralizados (sulfetos + Au) encaixados em granito. Mina do Palito, Itaituba-PA, com sulfetos maciços no veio e disseminados no halo de alteração (a). Distrito aurífero Peixoto de Azevedo, MT, com minério disseminado pirita + Au) no halo de alteração (b)
b a
Figura 7.6- Pipe mineralizado, mina de prata, Bristol, Nevada, EUA (a). Pipe kimberlítico esquemático em forma de cenoura (b).
Figura 7.7- minério estratiforme de cromita (camadas escuras) complexo máfico-ultramáfico de Bushveld, África do Sul.
a b
• são corpos tabulares epigenéticos e, portanto, normalmente discordantes em relação à rocha hospedeira, mas existem também filões concordantes (filões camadas) que se alojaram ao longo de estruturas da rocha encaixante. Os filões são normalmente envolvidos por um halo de alteração hidrotermal, com alguns centímetros a alguns metros de espessura, que hospeda a mineralização filoniana (Fig. 7.4 e 7.5).
corpos mineralizados tridimensionais irregulares, sem predomínio de alguma dimensão. Exemplos: bolsões, stocks, stockwork (Fig. 7.8).
A gênese dos depósitos minerais está relacionada aos processos geológicos que deram origem aos materiais terrestres, não só as rochas (magmáticas, sedimentares e metamórficas), como também os solos, formados do intemperismo. A gênese dos depósitos minerais cujo minério são os próprios minerais ou a própria rocha (minerais e rochas industriais), é mais simples, pois confunde-se com o próprio processo que gerou as rochas, nas quais houve uma concentração dos minerais industriais. Por outo lado, a gênese dos depósitos minerais, nos quais o interesse econômico reside em elementos químicos, como os elementos metálicos, é mais complexa, pois requer condições especiais para que o elemento seja concentrado em centenas e até milhares de vezes em relação aos seus teores médios nas rochas da crosta terrestre. Que mecanismos são esses que proporcionaram uma concentração dessa ordem de grandeza? Esse é o assunto desse tópico, o qual é uma das questões fundamentais da geologia econômica, o ramo das geociências que estuda os depósitos minerais.
Denomina-se ao mecanismo que promoveu a
formação de um depósito mineral. Para que um processo de mineralização forme um depósito mineral precisa haver uma fonte dos elementos químicos de interesse econômico, com quantidade adequada desses elementos, e a partir dessa fonte os elementos são concentrados em três etapas (Fig. 7.9):
Mobilização (solubilização) dos elementos na rocha fonte por fluidos denominadas Transporte dos elementos pelo fluido mineralizante
b
a
c
Figura 7.8- Bolsões de minério associados com falhamentos (a) e com veio (b). Stockwork de vênulas de hematita em microdiorito, depósito de Cu-Au porfirítico Zafranal, Arequipa, Peru (c).
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Deposição dos elementos em locais específicos condicionados por armadilhas geológicas que favorecem a deposição desses elementos a partir do fluido mineralizante.
Os fluidos mineralizantes exercem um papel muito importante na gênese dos depósitos minerais. Existem dois tipos principais de fluidos mineralizantes:
(fusão silicatada) denominada . Se diferencia dos magmas comuns pelo seu enriquecimento em sulfetos ou óxidos metalíferos. O magma mineralizado é responsável pela formação dos depósitos minerais magmáticos que se formam do mesmo modo que uma rocha magmática e estão associados com essas rochas. Não é qualquer magma que forma depósitos minerais de expressão suficiente para serem explotáveis. Os depósitos magmáticos de interesse econômico são associados com rochas máfico-ultramáficas (depósitos de Ni-Cu, e Cr-Pt), rochas alcalinas (depósitos de P, Nb-Ta, TR, U-Th, Ti, Zr) e kimberlitos (depósitos de diamante).
é uma solução aquosa quente (T50), denominada
, normalmente de origem magmática, relacionada com as fases finais do magmatismo (vulcânico e plutônico). Após a formação das rochas magmáticas, restam soluções hidrotermais enriquecida em metais (Sn, W, Bi, Cu, Pb, Zn, Mo, Nb-Ta, Zr, TR, U-Th, Au, Ag) e elementos voláteis (Cl, F, CO2, SO2, H2S) que não participaram da cristalização das rochas magmáticas. Essas soluções são responsáveis pelas atividades finais dos processos magmáticos e pela formação de importantes depósitos minerais metálicos, associados principalmente com rochas magmáticas félsicas e intermediárias (mais silicosas). Existem também soluções hidrotermais não magmáticas que podem formar depósitos minerais importantes. São águas conatas (contida nos sedimentos) ou águas meteóricas (subterrâneas), aquecidas em profundidade, e também águas metamórficas formadas pelas reações de desidratação metamórfica, que podem lixiviar metais de alguma rocha fonte.
Existem vários critérios de classificação dos depósitos minerais, podendo-se distinguir o grupo de classificações descritivas, com base nas características físicas e geológicas dos depósitos (rocha hospedeira, formas dos corpos mineralizados, controle estrutural e nas commodities dos depósitos), e as classificações genéticas, com base nos processos de formação dos depósitos. Classificações descritivas, sobretudo com base nas commodities, se mostraram mais efetivas em depósitos cujos bens minerais são os próprios minerais ou as rochas, enquanto que nos depósitos nos quais o interesse econômico são elementos químicos, as classificações genéticas se mostram mais adequadas. Uma classificação geral dos depósitos minerais com base nas commodities e suas aplicações (apresentada a seguir) é útil, por mostrar o universo total dos depósitos minerais. Com base nesse critério, a totalidade dos recursos minerais pode ser dividida em 5 classes: Depósitos metálicos; Depósitos não metálicos; Minerais e rochas industriais; Combustíveis fósseis; Recursos hídricos, conforme a tabela 7.3.
Armadilha
Figura 7.9- Ciclo de geração de um depósito mineral a partir de uma fonte, de onde são
mobilizados os metais que são transportados pelo fluido mineralizante até o local de deposição
1- Depósitos metálicos: a commodity é um elemento ou associação de elementos metálicos
1.1- metais da indústria siderúrgica e do aço
Ferro (Fe), manganês (Mn), cromo (Cr), níquel (Ni), cobalto (Co), vanádio (V), wolfrâmio (W), molibdênio (Mo), nióbio (Nb) e tântalo (Ta).
1.2-
da indústria em geral
Cobre (Cu), chumbo (Pb), zinco (Zn), níquel (Ni), estanho (Sn)
Alumínio (Al), magnésio (Mg), titânio (Ti), lítio (Li), berílio (Be) Urânio (U), tório (Th), césio (Ce), zircônio (Zr), cádmio (Cd), háfnio (Hf), lítio (Li), berílio (Be)
1.3-
Arsênio (As), antimônio (Sb), telúrio (Te), selênio (Se), bismuto (Bi)
2- Depósitos não metálicos: a commodity ou o minério são elementos ou minerais não metálicos
Enxofre (S), Cl (cloretos halita), F (fluorita), Na (halita), K (silvita), P (fosfatos apatita), Br (brometos), I (iodetos), B (boratos).
Diamante, esmeralda e água marinha (berilo), crisoberilo, turmalinas, topázios, granada, ametista, quartzo rosa, citrino e fumê, ágata, opala, andalusita, brasilianista, fenacita.
3- Minerais e rochas industriais: o minério são minerais ou rochas utilizadas na indústria
3.1-
Pirita, halita, fluorita, mercúrio (Hg) e elementos não metálicos (Sr, Br, I, B) 3.2-
Nitratos, fosfatos, sais de potássio (K) 3.3-
Argilas, areias, quartzo, feldspato, granitos, ardósias, arenitos, quartzitos, mármore, calcário, gipso.
3.4- materiais de alto ponto de fusão
Argilas refratárias (caulim), magnesita, bauxita, dolomito, cianita, andalusita, sillimanita, zircão, cromita, grafita, talco, pirofilita.
3.5- A materiais de alta dureza
Diamante, córindon, granada, areia, sílex, feldspato, quartzito, pedra-púmice (vidro vulcânico), granito, diatomito (algas diatomáceas).
3.6-
Hematita, magnetita, limonita, ilmenita 3.7-
Micas, cristal de rocha, amianto (crisotila, antofilita, tremolita, actinolita), vermiculita, diatomito, cádmio (Cd), mercúrio (Hg), estrôncio (Sr), háfnio (Hf), terras raras (TR), telúrio (Te), Selênio (Se).
4- Combustíveis fósseis: Petróleo, gás natural, betume, carvão mineral, linhito, sapropelito
5- Recursos hídricos: Água
Os depósitos metálicos são melhor classificados com base em seus processos de formação (classificação genética). Podem ser divididos também em 5 classes:
Depósitos magmáticos; Depósitos hidrotermais; Depósitos sedimentares;
Depósitos metamórficos; Depósitos residuais (intempéricos), conforme tabela 7.4 Tabela 7.3- Classificação dos recursos minerais com base na natureza química das
commodities ou recursos minerais e suas aplicações.
269 1- DEPÓSITOS MAGMÁTICOS
1.1- Depósitos relacionados a complexos máfico-ultramáficos Hospedados em complexos acamadados
Depósitos de Cr-Pt, Exemplo: Bushveld, África do Sul Depósitos de Ni-Cu. Exemplo: Sudbury, Canadá
Depósitos de Ni-Cu em komatiitos de greenstone belts: Kambalda, Austrália Depósitos de cromita em peridotitos tipo Alpino. Exemplo: Troodos, Chipre 1.2- Depósitos relacionados a complexos alcalinos
Depósitos de Nb-P-ETR em carbonatitos. Exemplo: Palabora, África do Sul Diamantes em kimberlitos. Exemplo: Kimberley, África do Sul
1.3- Depósitos relacionados a rochas intermediárias a félsicas
Pegmatitos. Exemplos: NE de Minas Gerais, entre Galileia e Mendes Pimentel 2- DEPÓSITOS HIDROTERMAIS
2.1- Depósitos hidrotermais de filiação magmática
Depósitos relacionados a intrusões intermediárias a félsicas Depósitos de Cu-Au(Fe) tipo IOCG: Sossego e Salobo, Carajás-PA
Depósitos de Sn-W em greisens (granitos aluminosos/alcalinos): Pitinga-AM Depósitos de Cu-Mo(Au) porfiríticos (granitos cálcio-alcalinos): Bingham, EUA
Depósitos hidrotermais relacionados a vulcanismo continental
Depósitos epitermais de metais preciosos (Au-Ag): Creed, Colorado, EUA Depósitos hidrotermais relacionados a vulcanismo submarino
Sulfetos maciços vulcanogênico. Exemplos: Kuroko, Japão; Noranda, Canadá Formações ferríferas bandadas (BIF): Algoma, Canadá, Carajás, PA
2.2- Depósitos hidrotermais de filiação não magmática
Depósitos hidrotermais relacionados a sistemas sedimentares
Depósitos de Pb-Zn (Ag) em rochas clásticas, tipo Sedex: Mt. Isa, Austrália Depósitos de Pb-Zn(Ba) hospedados em carbonatos: vale do Mississippi, EUA
Depósitos hidrotermais relacionados com metamorfismo dinâmico
Depósitos auríferos em zonas de cisalhamento: Mother lode, Califórnia, EUA 3- DEPÓSITOS MINERAIS ASSOCIADOS A ROCHAS SEDIMENTARES
3.1- Depósitos de origem detrítica
Depósitos de aluviões e placeres Au, Pt, diamante, cassiterita, zircão, cromita, magnetita, ilmenita, granada, rutilo: Witwatersrand (Au), África do Sul
3.2- Depósitos de origem química
3.2.1- Depósitos de U-V em rochas clásticas, tipo Red beds: Salt Wash, Colorado.
Evaporitos: Laguna Scammons, Califórnia, Lago Kara-Bogaz, Turquemenistão Depósitos de Cu (Pb-Zn) em folhelhos negros: Chambishi, Zâmbia
Depósitos de ferro e manganês
Formações ferríferas bandadas (BIF) sedimentares: Lago Superior, Canadá Depósitos de manganês: Azul, Buritirama Carajás- PA; Urucum, MS
Fosforitos: Florida, EUA
4- DEPÓSITOS MINERAIS RELACIONADOS AO METAMORFISMO REGIONAL 4.1- Rochas e minerais industriais: ardósia, quartzito, mármore, cianita, pirofilita,
talco, grafita
5- DEPÓSITOS MINERAIS RESIDUAIS
5.1- Depósitos lateríticos: Ferro, manganês, alumínio e níquel: Onça, Carajás-PA 5.2- Depósitos gossânicos: enriquecimento supergênico de Cu, Au e Ag: Bahia-PA Tabela 7.4- Classificação genética dos depósitos minerais
Os depósitos magmáticos são formados pela cristalização direta de magmas
Os depósitos magmáticos são formados pela cristalização direta de magmas