VI.1 INTRODUÇÃO
A presente abordagem foi realizada no intuito de caracterizar quimicamente a mineralogia do minério maciço hidrotermal. Foram analisados os minerais de minério sulfetados principais - pirrotita, pentlandita, calcopirita, pirita e violarita; acessórios - minerais da série cobaltita-gersdorffita e esfalerita; e magnetita como o principal óxido que constituem o minério maciço hidrotermal.
Os dados analíticos obtidos através de trabalhos em microssonda eletrônica permitiram a caracterização dos teores dos principais elementos químicos nesses minerais. Os resultados analíticos obtidos encontram-se tabelados (Apêndice I) e também plotados em diagramas ternários e binários que se encontram descritos a seguir.
VI.2 PRINCIPAIS MINERAIS DE MINÉRIO
Na maioria dos depósitos de sulfetos de Ni-Cu-Co-(PGE) associados a vulcanismo komatiítico, a pirrotita (Fe1-xS) geralmente corresponde ao mineral de
minério dominante atuando como “matriz” para os demais minerais, perfazendo até 80% do total do volume da rocha. Nesses depósitos a pirrotita é niquelífera e são reconhecidas duas variedades estruturais distintas de pirrotita, hexagonal e monoclínica, respectivamente de alta e baixa temperatura.
A pentlandita ((Ni,Fe)9S8), representa o principal mineral de minério de níquel
desses depósitos e tem a sua formação atribuída a procesos de exsolução a partir da solução sólida monossulfetada (MSS) ou por cristalização fracionada direta do líquido magmático. Inicialmente em condições de energia de ativação muito alta (temperaturas iguais ou inferiores à 610ºC), pode-se formar pentlandita granular à custa da redução do campo da MSS com o descréscimo da temperatura. A temperaturas mais baixas, esse mesmo processo de exsolução originará a textura de flames de pentlandita em pirrotita maciça.
A calcopirita (CuFeS2) comumente também ocorre em depósitos de sulfetos de
fonte de cobre. Ocorre associada principalmente a pirrotita hexagonal e monoclínica, pentlandita, pirita, violarita e magnetita e mais subordinamente a minerais do grupo da platina (PGM).
A violarita ((Fe,Ni)3S4) tem sua origem associada a processos de alteração
hidrotermal e supergênica a partir de cristais de pentlandita e menos comum em pirrotita. A pirita (FeS2) também ocorre nesses tipos de depósitos e apresenta-se com
altos teores de níquel em sua estrutura, sendo comumente denominada de pirita niquelífera..
VI.2.1 SISTEMA FE-NI-S
O sistema ternário Fe-Ni-S é uma ferramenta importante para o entendimento de certos depósitos de segregação magmática, sendo menos relevante em relação a minérios hidrotermais. Contudo, o principal mineral sulfetado de níquel, a pentlandita ((Ni,Fe)9S8), ocorre em algumas associações hidrotermais como o caso do minério
maciço hidrotermal do Depósito de Fortaleza de Minas, e sua relação com os monossulfetos ilustram alguns princípios importantes do comportamento dos minerais sulfetados.
As relações de fases no sistema ternário Fe-Ni-S podem ser estudadas nas seções isotérmicas a temperaturas compatíveis com a formação dos minérios. Assim, os dados obtidos em microssonda eletrônica para os principais minerais sulfetados de níquel presentes em amostras do minério maciço foram plotados no diagrama de equilíbrio de fases do sistema Fe-Ni-S a temperatura de 400o.C (Figura 72), correspondente à temperatura média de metamorfismo em fácies xisto verde onde possivelmente o minério estudado teve sua geração iniciada.
No sistema ternário Fe-Ni-S (Figura 72) pode ser observado a presença de pentlandita que passa ser estável a temperaturas inferiores a 610o.C, bem como as mss ricas em enxofre (pirrotita) coexistem com a pirita niquelífera, e a violaria estável a temperatura inferior a 461o.C.
Como discutido anteriormente, pentlandita pode formar-se abaixo de 610o.C por exsolução da MSS a depender da sua composição total. Nos interstícios entre grãos e ao longo dos limites da MSS, a nucleação heterogênea permitirá a formação de pentlandita granular. Resfriamento lento a partir de altas temperaturas também gerará esta textura de pentlandita. A temperaturas mais baixas a nucleação homogênea pode permitir
flames orientadas de pentlandita dentro da hospedeira em regiões livres a partir de
qualquer limite de grão, fraturas e defeitos.
VI.2.2 COEFICIENTES DE CORRELAÇÃO
Esta parte do estudo pretende elucidar as relações dos coeficientes de correlação dos principais elementos presentes nas estruturas dos principais minerais de minério de níquel. Com os dados analíticos obtidos em microssonda eletrônica foram calculados os coeficientes de correlação, que resultaram em algumas relações significativas.
Como era de se esperar, as correlações fortemente negativas envolvem ferro (Fe) e níquel (Ni) nos minerais de minério pirrotita (R= -0.76), pentlandita (R= -0.97), pirita (R= -0.76) e violarita (R= -0.96) (Figura 73). Isso se deve principalmente a substituição mútua de ferro e níquel no sistema, claramente observado nos dados analíticos (Apêndice I) de pentlandita e violarita que exibem altos teores de níquel.
Boas correlações positivas de Fe-S em pentlandita (R=0.60) e pirita (R=0.51) e boas correlações negativas de Ni-S em pentlandita (R= -0.69) e de Fe-Co em violarita (R= -0.53) devem ser enfatizadas (Figura 73).
VI.3 MAGNETITA – O PRINCIPAL ÓXIDO
A magnetita representa o principal óxido presente nas amostras estudadas do minério maciço hidrotermal da Jazida de Fortaleza de Minas.
Como pode ser observado no diagrama ternário Fe2O3-FeO-Cr2O3 (Figura 74) as
amostras de magnetita analisadas em microssonda eletrônica tendem a se enriquecerem em cromo, como atestam os dados analíticos (Apêndice I).
Os grãos mostram-se zonados ou não e exibem fortes coeficientes de correlação negativa entre MnO-Fe2O3 (R= -0.88) e Fe2O3-Cr2O3 (R= -0.99) e positiva entre MnO-
Cr2O3 (R=0.90) e boas correlações positivas de MnO-TiO2 (R=0.63) e Cr2O3-TiO2
VI.4 MINERAIS DA SÉRIE COBALTITA-GERSDORFFITA
Os minerais da série cobaltita-gersdorffita foram analisados em microssonda eletrônica e os dados obtidos foram estudados a partir da elaboração de diagramas ternários e cálculos dos coeficientes de correlação, com a finalidade de caracterizar e compreender o comportamento dos principais elementos químicos.
VI.4.1 SISTEMA COASS-NIASS-FEASS
Estudos experimentais realizados por Klemm (1965) demonstraram que ocorrem soluções sólidas de sulfoarsenetos de metais de transição envolvendo cobaltita (idealmente CoAsS), gersdorffita (idealmente NiAsS) e arsenopirita (FeAsS) e Beziat et al. (1996) comprovaram a existência destas soluções em sistemas naturais.
Os dados analíticos obtidos (Apêndice I) foram plotados no diagrama ternário proposto por Klemm (1965) e a grande maioria das amostras presentes no MMH do Depósito de Fortaleza de Minas posicionam-se na linha Ni/Fe igual a 2, onde presupõe a existência de uma solução sólida entre CoAsS e Ni0.66Co0.33AsS, com Ni-Fe no lugar de
Ni, além de uma temperatura de formação entre 500o.C e 600o.C e alguns cristais de mais baixa temperatura mais enriquecidos em níquel que os demais (Figura 76).
A partir da análise do diagrama binário (Ni+Fe)-As/S (Figura 77) pode-se conluir que o grau de substituição de As por S aumenta com o acréscimo do conteúdo de (Ni+Fe) em concordância com os resultados experimentais de Maurel e Picot (1974). A predominânica de S sobre As deve ser mais dominante no membro cobaltita. Em contrastre, um aumento em gersdorffita (+Fe) conduz um aumento na razão As:S. Maurel e Picot (1974) também observaram que cobaltita facilmente incorpora excesso de S sobre As, mas não excesso de As sobre S.
Os cálculos dos coeficientes de correlação apontaram uma forte correlação negativa entre Co-Ni (R= -0.95) o que evidencia substituições mútuas entre os elementos; além de boas correlações negativas entre As-S (R= -0.72) e Ni-S (R= -0.59) e positiva entre Co-S (R=0.59) (Figura 78).