A origem genética da hematita de alto teor é ainda motivo de muita controvérsia, embora existam diversas pesquisas que buscam compreender a gênese desse tipo de minério. Algumas teorias, referentes ao tipo de mineralização, foram postuladas para tentar decifrar como esses minérios com elevado teor de ferro foram formados.
Rosière & Chemale Jr. (2001), colocaram em discussão alguns tópicos que estão relacionados com a gênese dos minérios de elevado teor em ferro, tais como: a origem singenética versus epigenética, a origem das soluções mineralizantes nos modelos epigenéticos, os processos envolvidos nos tipos de mineralização e a idade relativa do tipo de mineralização.
Há dois modelos bastante discutidos que estão relacionados com a gênese dos minérios de alto teor: o modelo supergênico e o modelo hipogênico (Mourão 2007).
Morris (1985), em seus estudos, postula o modelo supergênico como enriquecimento de ferro a partir da infiltração, no período Pré-Cambriano, de águas meteóricas oxidadas. Nesse modelo proposto, os minerais de ganga seriam substituídos por hidróxidos de ferro, a partir de processos ativados por células eletroquímicas dinâmicas que permitiriam o carreamento do ferro de porções superficiais para níveis mais profundos. Admite-se que a sílica lixiviada seria liberada para as drenagens sob a forma de ácido ortossilícico (H4SiO4).
O modelo hipogênico, proposto por Taylor et al. (2001), sugere que, em um primeiro momento, houve a remoção de sílica da rocha por fluidos hidrotermais, deixando um resíduo enriquecido em óxidos de ferro, carbonato, silicatos de magnésio e apatita. Os próximos estágios, de natureza supergênica, foram responsáveis por promover a dissolução do carbonato, fósforo, magnésio e a geração de minério hematítico poroso de alto teor. Ainda de acordo com esses mesmos autores, os dois modelos, o hipogênico principalmente, atribui um papel relevante aos falhamentos como planos condutores aos fluidos.
Com a intenção de colaborar com os estudos sobre a origem do minério hematítico de alto teor foram propostas algumas teorias. Portanto, as principais teorias genéticas foram criadas a partir de estudos desenvolvidos, principalmente, na Bacia de Hamersley (situada no oeste da Austrália). Essa região possui os principais depósitos de ferro do mundo, são eles: Mount Tom Price, Mount Whaleback e Paraburdoo-Channar. Webb et al. (2003), estudando o depósito de Mont Whaleback observou que a sequência paragenética das rochas dessa região não estavam de acordo com o modelo de Taylor et al. (2001). Portanto, esses mesmos autores, propuseram outra teoria de caráter hipogênico-supergênico cujos principais aspectos são: os fluidos hidrotermais metamórficos redutores dos estágios iniciais não afetaram, de forma significativa, as FFB’s; nos estágios subsequentes, fluidos ácidos e oxidantes, de origem meteórica, dissolveram o carbonato e o silicato e, ainda, transformaram a magnetita em martita; nos estágios finais, também de natureza supergênica, a formação ferrífera
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alterada é convertida em minério hematítico de alto teor pela dissolução da sílica, sendo que esse processo não necessita da adição em ferro.
Segundo Thorne et al. (2008), o enriquecimento supergênico seguido por metamorfismo é a explicação mais aceita entre o pesquisadores para a gênese dos minérios hematíticos de alto teor na província de Hamersley.
Spier et al. (2003), em seus estudos tiveram a intenção de buscar informações que contribuíssem para o fortalecimento de uma das hipóteses de formação do minério hematítico de alto teor da Mina de Águas Claras e da Mina do Pico. Eles determinaram que o minério de ferro da Mina de Águas Claras apresenta apenas minério de ferro de alto teor, enquanto a Mina do Pico apresentam minérios de alto e de baixo teor. O minério de alto teor das respectivas minas foram divididos em dois tipos: macio (soft) e duro (hard). Spier et al. (2003), sugerem ainda que o minério duro tenha sido formado por processos hipogênicos, podendo citar o Pico do Itabirito como exemplo. Já o minério macio, os referidos pesquisadores, sugere que tenha sido formado por processos supergênicos, em que a ganga foi lixiviada por fluidos supergênicos. Com base em estudos geológicos e geoquímicos da Mina de Águas Claras e da Mina do Pico há indícios que a gênese dos minérios maciços está diretamente relacionada com soluções hidrotermais que lixiviaram a ganga e preencheram os poros com hematita.
Guedes et al. (2003), em seus estudos, definiram ocorrências de FFB’s dolomíticas na Província Carajás, indicando a presença de hidrotermalismo, pela dolomitização seguida de recristalização da magnetita. Esse hidrotermalismo representa importante etapa intermediária na formação dos grandes depósitos hematíticos de alto teor da Província de Carajás.
Beukes et al. (2003), em seus trabalhos, sugerem que as incertezas quanto à origem do alto teor de minérios hematíticos estão relacionados, principalmente, com a composição desses minérios. Eles são constituídos em sua maioria por hematita, um mineral com grande campo de estabilidade e simples composição química o que revela pouco sobre a sua origem. Outros fatores que podem estar relacionados com a origem do minério de alto teor são: a obliteração das estruturas primárias pelos eventos tectono-metamórficos e pelo intemperismo. A maior parte dos grandes depósitos mundiais de hematita resulta do enriquecimento das formações ferríferas Pré-Cambrianas. Porém os processos responsáveis por esse enriquecimento não são bem conhecidos gerando discussão entre os pesquisadores. Na Figura 3.4, estão marcados alguns dos principais depósitos de minério de ferro de alto teor do mundo.
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Figura 3.4: Mapa com a distribuição de alguns depósitos mais importantes de hematita de alto teor do mundo
(Beukes et al. 2003).
Beukes et al. (2003), após diversos estudos sobre o minério hematítico de alto grau, em diversos lugares do mundo, tais como: África do Sul (Sishen-Beeshoek e distritos de Thabazimbi), Brasil (QFe e distritos de Carajás), Índia (Noamundi e distritos de Dalli-Rajhara) e Austrália (Província de Hamersley), reconheceram e classificaram a gênese em três tipos de mineralização, são eles: supergênico antigo, processo hidrotermal e depósitos supergênico com modificação hidrotermal, conforme apresentado na Figura 3.5.
De acordo com Conliffe (2015), os minérios hematíticos de alto grau na região oriental do Labrador apresentam um enriquecimento de Fe2O3 com um correspondente depleção de SiO2. O
enriquecimento de Fe não está associado com um enriquecimento correspondente em elementos imóveis, tais como Al e Ti, o que indica que a formação destes depósitos foi associada com a adição de Fe, e não uma simples lixiviação de sílica. Todas as amostras apresentam baixas concentrações em MgO, CaO e Na2O (elementos móveis).
As características geológicas e geoquímicas dos depósitos de minério de ferro de alto teor na região oriental do Labrador são consistentes com um modelo de enriquecimento hipogênico com modificação de processos supergênicos. Em que a principal fase de enriquecimento de ferro está associada com um fluxo de grandes volumes de águas meteóricas. Estes fluidos foram centralizados em zonas estruturais e a sílica foi lixiviada e substituída pela hematita. A Alteração supergênica é evidenciada pela alteração da hematita em goethita (Conliffe 2015).
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Figura 3.5: Classificação dos principais tipos de depósitos de minério de hematita de alto teor, modificado de
Beukes et al. (2003).
De acordo com o esquema apresentado na Figura 3.5, tem-se que os depósitos do tipo supergênico antigo podem ser representados pelos depósitos de Sishen na África do Sul. Esse tipo de depósito ocorre imediatamente abaixo de uma grande discordância erosiva e em faixas não mineralizadas das FFB’s (Figura 3.5A). Os minerais são normalmente recobertos por camadas que podem conter minérios detríticos derivados dos minérios lateríticos rígidos subjacentes. Já os depósitos de minérios formados por processos hidrotermais, das quais podem se destacar: Thabazimbi, na África do Sul, e os minérios de hematita dura de Mount Tom Price, Monte Whaleback, Paraburdoo e Newman (Austrália) não estão associados a qualquer tipo discordância (Figura 3.5B). Os minérios de origem supergênica com modificações hidrotermais (Figura 3.5C), podem ser representados pelos depósitos do QFe e pelos distritos de Carajás, no Brasil, e pelos depósitos de Noamundi na Índia. Esses minérios são caracterizados pela presença de grandes volumes de minérios friáveis saprolíticos
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que foram derivados de enriquecimento supergênico e de alterações hidrotermais jovens das FFB’s, ao lado de corpos de minério hematítico rígido de alta qualidade derivado de processos hidrotermais.
De acordo com os estudos de Clout & Simonson (2005) os minérios hematíticos de alto teor podem ser divididos em duas classes principais: hematita compacta e hematita friável. Sendo a primeira o objeto de estudo desse trabalho.