REPOSITORIO INSTITUCIONAL DA UFOP: A bauxita de Barro Alto (GO) : gênese e evolução mineralógica, micromorfológica e geoquímica.

(1)

(2)

(3)

i

A BAUXITA DE BARRO ALTO (GO): GÊNESE E EVOLUÇÃO

(4)

(5)

iii

FUNDAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO

Reitor

João Luiz Martins

Vice-Reitor Antenor Barbosa Júnior

Pró-Reitor de Pesquisa e Pós-Graduação Tanus Jorge Nagem

ESCOLA DE MINAS

Diretor

José Geraldo Arantes de Azevedo Brito

Vice-Diretor Wilson Trigueiro de Souza

DEPARTAMENTO DE GEOLOGIA

(6)

iv

(7)

v

CONTRIBUIÇÕES ÀS CIÊNCIAS DA TERRA – VOL. 27

TESE DE DOUTORAMENTO

Nº 45

A BAUXITA DE BARRO ALTO (GO): GÊNESE E EVOLUÇÃO

MINERALÓGICA, MICROMORFOLÓGICA E GEOQUÍMICA

Fábio Soares de Oliveira

Orientadora

Angélica Fortes Drummond Chicarino Varajão

Co-orientadores

César Augusto Chicarino Varajão

Bruno Boulangé

Tese apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Evolução Crustal e Recursos Naturais do Departamento de Geologia da Escola de Minas da Universidade Federal de Ouro Preto como requisito parcial à obtenção do Título de Doutor Ciência Naturais, Área de Concentração: Geologia Ambiental e

Conservação de Recursos Naturais

OURO PRETO

(8)

vi

Universidade Federal de Ouro Preto – http://www.ufop.br Escola de Minas - http://www.em.ufop.br

Departamento de Geologia - http://www.degeo.ufop.br/

Programa de Pós-Graduação em Evolução Crustal e Recursos Naturais Campus Morro do Cruzeiro s/n - Bauxita

35.400-000 Ouro Preto, Minas Gerais

Tel. (31) 3559-1600, Fax: (31) 3559-1606 e-mail: pgrad@degeo.ufop.br

Os direitos de tradução e reprodução reservados.

Nenhuma parte desta publicação poderá ser gravada, armazenada em sistemas eletrônicos, fotocopiada ou reproduzida por meios mecânicos ou eletrônicos ou utilizada sem a observância das normas de direito autoral.

ISSN 85-230-0108-6

Depósito Legal na Biblioteca Nacional Edição 1ª

Catalogação elaborada pela Biblioteca Prof. Luciano Jacques de Moraes do Sistema de Bibliotecas e Informação - SISBIN - Universidade Federal de Ouro Preto

http://www.sisbin.ufop.br

sisbin@sisbin.ufop.br O482b Oliveira, Fábio Soares de.

A bauxita de Barro Alto (GO) [manuscrito] : gênese e evolução mineralógica, micromorfológica e geoquímica / Fábio Soares de Oliveira – 2011.

xxviii, 149 f.: il. color.; grafs.; tabs.; mapas.

(Contribuições às ciências da terra, Série D.v.27, n. 45) ISSN: 85-230-0108-6

Orientadora: Profa. Dra. Angélica Fortes Drummond Chicarino Varajão. Co-orientador: Prof. Dr. César Augusto Chicarino Varajão

Co-orientador: Prof. Dr. Bruno Boulangé

Tese (Doutorado) – Universidade Federal de Ouro Preto. Escola de Minas. Departamento de Geologia. Programa de Pós-Graduação em Evolução

Crustal e Recursos Naturais.

Área de concentração: Geologia Ambiental e Conservação de Recursos Naturais.

1. Bauxita - Teses. 2. Rochas magmáticas - Anortosito - Teses. 3. Ressilicificação - Teses. 4. Alitização - Teses. 5. Fácies (Geologia) - Teses. I. Universidade Federal de Ouro Preto. II. Título.

(9)

vii

Dedicatória

(10)

(11)

ix

Agradecimentos

Aqueles que passam por nós não vão sós. Deixam um pouco de si, levam um pouco de nós. Antonie de Saint-Exupéry

No final (que também é o início) de uma caminhada, meu muito obrigado: A Deus e à “Mãe Morena” por iluminarem meus caminhos.

À minha queria avó (in memorian) que tanto sonhou ver seu neto se tornar um doutor. Aos meus pais, exemplos de amor e cumplicidade.

Às minhas irmãs (Vânia, Nange e Rosa), exemplos de força e carinho.

À minha família, tios e tias, sobrinhos, primos, cunhados e tantos outros que tornam nossa convivência cada vez mais prazerosa.

À UFOP, seus professores e funcionários, em especial aqueles vinculados ao Departamento de Geologia, pelo acolhimento e oportunidade de aprender.

À Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Ensino Superior (CAPES) pela concessão da bolsa de pesquisa.

À EDEM e à Mineradora Santo Expedito pelo apoio financeiro, logístico e oportunidade de realização da pesquisa.

Aos professores Carlos, Hanna, Cristina e Liovando por aceitarem contribuir com esse trabalho. Ao professor Newton S. Gomes pelos conselhos e por estar sempre de portas abertas para me receber.

Ao IFMG, em especial os amigos do CODAGEO, da CODACIS, da PRPPG e da DPGP pelo apoio e amizade.

À Aparecida e Vânia, secretárias da Pós-Graduação a quem tanto recorri.

Aos meus amigos pra vida: Márcio, Luiz Ricardo, Fernanda Costa, Fernanda Ataíde, Cecília Calhau, Thiago, Thiago Couto, Jairo, Cecília Félix, Flávio Nasser, Mariana, Fernando Braga, Glorinha, Venilson, Karoley, Julice, Lidiane, Luiz Abrahão, Ana Moralles, Miguel Peralta, Érika Fabri, Guta, Boave, Elizene, Julia, Fernanda Xavier, Akenya, Rafa, João Tadeu, Michelle Salles, Eliane Clemente, Gilberto, Lydia, Denilson, Simone, Neimar, Ana, Tuca e tantos outros que por descuido não citei.

Aos amigos da pós-graduação pelos momentos de estudos, diversão e alegria. À Carol Cibelle pelo trabalho e amizade.

(12)

(13)

xi

Sumário

LISTA DE FIGURAS ... xv

LISTA DE TABELAS ... xxi

RESUMO ... xxiii

ABSTRACT ... xxv

APRESENTAÇÃO ... xxvii

CAPÍTULO 1. CONSIDERAÇÕES GERAIS ... 01

1.1. Introdução ... 01

1.2. Objetivos ... 02

1.3. Hipóteses ... 03

1.4. Localização e acesso à área de estudo ... 03

CAPÍTULO 2. CONTEXTO GEOLÓGICO E GEOMORFOLÓGICO ... 05

2.2. Geologia Regional ... 05

2.2.1. Província Estrutural Tocantins ... 05

2.2.2. Complexos Máfico-Ultramáficos do Brasil Central ... 08

2.2.3. Complexo Máfico-Ultramáfico Acamadado de Barro Alto ... 08

2.3. Geologia Local ... 09

2.4. Geocronologia ... 09

2.5. Geomorfologia ... 11

CAPÍTULO 3. BAUXITAS BRASILEIRAS ... 13

3.2. Bauxitas Brasileiras ... 14

3.3. Reservas Atuais ... 15

CAPÍTULO 4. MATERIAL E MÉTODOS ... 17

4.2. Etapa 1 (Pré-Campo) ... 17

4.3. Etapa 2 (Trabalho de Campo 1) ... 17

4.4. Etapa 3 (Laboratório) ... 19

4.4.1. Preparação das Amostras ... 20

4.4.2. Densidade Aparente e Balanço de Massas ... 21

4.4.3. Geoquímica ... 22

(14)

xii

4.4.6. Micromorfologia ... 23

4.4.7. Microscopia Eletrônica de Varredura e Microanálises ... 23

4.4.8. Microscopia Eletrônica de Transmissão ... 24

4.4.9. Cartografia ... 24

4.5. Etapa 4 (Trabalho de Campo 2) ... 25

CAPÍTULO 5. RECONHECIMENTO MACROMORFOLÓGICO E IMPLICAÇÕES PALEO-GEOMORFOLÓGICAS DA BAUXITA DE BARRO ALTO, GO ... 27

Resumo ... 27

Abstract ... 27

5.2. Material e Métodos ... 29

5.3. Resultados e Discussão ... 33

5.3.1. Delimitação e caracterização das formações superficiais ... 33

5.3.2. Fácies de alteração da couraça bauxítica ... 35

5.3.2.1. Fácies bauxita maciça porosa ... 37

5.3.2.2. Fácies bauxita maciça compacta ... 37

5.3.2.3. Fácies bauxita com esfoliação esferoidal ... 37

5.3.2.4. Fácies bauxita laminar ... 40

5.3.2.5. Fácies bauxita nodular ... 41

5.3.2.6. Fácies bauxita pulverulenta ... 42

5.3.2.7. Fácies argilosas ... 42

5.3.3. Implicações paleo-geomorfológicas ... 42

5.4. Conclusões ... 44

CAPÍTULO 6. GÊNESE DA BAUXITA DE BARRO ALTO (GO) ... 45

Resumo ... 45

Abstract ... 45

6.1. Introduction ... 46

6.2. Material and Methods ... 47

6.3. Results and Discussion ... 49

6.3.1. The anorthosite ... 49

6.3.2. The transformation of anorthosite into bauxite ... 55

6.4. Conclusions ... 61

CAPÍTULO 7. EVOLUÇÃO DA BAUXITA DE BARRO ALTO (GO) ... 65

(15)

xiii

Abstract ... 65

7.3. Results and Discussion ... 70

7.3.1. Macromorphology, mineralogy, micromorphology and geochemistry of the alteration facies ... 70

7.3.1.1. Fresh rock (Anorthosite – R) ... 70

7.3.1.2. Porous massive bauxite facies (F1) ... 71

7.3.1.3. Semi-compact massive bauxite fácies (F2) ... 77

7.3.1.4. Compact massive bauxite fácies (F3) ... 78

7.3.1.5. Laminar bauxite fácies (F4) ... 78

7.3.1.6. Fragmentary bauxite fácies (F5) ... 79

7.3.1.7. Paleopediment bauxite fácies (F6) ... 82

7.3.1.8. Degradation clay facies with gibbsitic nodules (F7) ... 82

7.3.1.9. Degradation clay facies (F8) ... 83

7.3.1.10. Isalteritic clay facies (F9) ... 84

7.3.1.11. Pediments deposits (F10) ... 84

7.3.2. Relationships between alteration facies ... 84

7.4. Conclusions ... 86

CAPÍTULO 8. DEGRADAÇÃO DA BAUXITA DE BARRO ALTO (GO) ... 89

Resumo ... 89

Abstract ... 89

8.2. Location, geomorphological and geological settings ... 91

8.4. Results ... 95

8.4.1. Macromorphology ... 95

8.4.2. Micromorphology ... 98

8.4.3. Mineralogy ... 98

8.4.4. Chemical Composition ... 101

8.4.5.Crystal Properties ATEM and SEM ... 102

8.5. Discussion... 107

(16)

xiv

TEXTURAIS E MINERALÓGICAS NA BAUXITA DE BARRO ALTO ... 111

Resumo ... 111

Abstract ... 111

9.2. Materials e Methods ... 113

9.3. Results ... 116

9.3.1. Direct bioturbation associated with termites ... 116

9.3.2. Root traces and activity ... 124

9.3.2.1. Fragmentary texture ... 124

9.3.2.2. Cryptocrystalline texture ... 124

9.4.Discussion ... 127

9.5.Conclusions ... 129

CAPÍTULO 10. CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 131

REFERÊNCIAS ... 133

(17)

xv

Lista de Figuras

Figura 1.1- Localização e acesso à área de estudo...04

Figura 2.1- A - Geologia regional da parte sudeste da Província Estrutural Tocantins, Brasil Central. Adaptado de Correia et al., 2007 e Pimentel et al., 2004. B - Divisão dos Complexos de Barro Alto, Niquelândia e Cana Brava em sequências e zonas litológicas. Adaptado de Ferreira Filho, 1998. C - Mapa geológico esquemático do Complexo Máfico-Ultramáfico de Barro Alto. Adaptado de Figueiredo, 1978; Fuck et al., 1981; Danni et al., 1984; Fuck & Leonardos, 1986; Moraes & Fuck, 2000...07

Figura 2.2 - Modelo digital de elevação do CBA gerado a partir dos dados SRTM evidenciando a Serra de

Santa Bárbara, Serra da Laguna e a Serra Grande...11

Figura 4.1- Localização e acesso à área de estudo Modelo digital do terreno produzido a partir dos dados

SRTM contendo a localização das topossequências e poços descritos e amostrados na área de estudo. ...18

Figura 4.2- Representação esquemática dos tipos de amostras coletadas e das análises realizadas com

cada tipo...20

Figura 5.1- A - Modelo Digital de Elevação do CBA gerado a partir dos dados SRTM evidenciando as

Serras de Santa Bárbara, Laguna e Grande e o Maciço Bauxítico de Barro Alto. B - Localização geográfica da área de estudo destacando imagem Google Earth dos Morros da Torre e do Buraco. C

-Perfis topográficos dos Morros da Torre e do Buraco...31

Figura 5.2- Modelo digital de terreno produzido a partir dos dados SRTM contendo a localização das

topossequências e poços amostrados e descritos na área de estudo...32

Figura 5.3- Mapa temático dos domínios das formações superficiais do maciço bauxítico de BarroAlto

(GO)...34

Figura 5.4-A – Topossequência 1; B – Topossequência 2; C – Topossequência 3...39

Figura 5.5-A – Representação dos poços descritos e amostrados na área de estudo...40

Figura 6.1 -A: The geographical location of the study area. B: The Digital Elevation Model of the CBA

generated from the SRTM data showing the three hill ranges: Santa Barbara, Laguna and Grande and the Bauxite Massif of Barro Alto; C: An image from Google Earth (with 2X vertical zoom) showing the Torre and the Buraco Hills……...48

Figura 6.2 - A: Macroscopic view of anorthosite showing alternating light and dark bands. B: Optical

(18)

xvi

anorthosite highlighting the presence of Pl (plagioclase), Grt (Garnet), Amp (Amphibole), Prx (Pyroxene) and Zlt (Zeolite). F: Optical microscope photomicrograph (crossed polarized light) of the dark band of anorthosite, highlighting the presence of spinel. G: Optical microscope photomicrograph (crossed polarized light) of plagioclase crystals that are intensely fractured in both directions. H: Schematic representation of tectonic fractures (drawn from Figure 6.2G) and of the relieving pressure on plagioclase.…………...51

Figura 6.3 - X-ray diffraction patterns (Cukα radiation) of the anorthosite. Pl: plagioclase, Amp:

Amphibole, Cpx: Clinopyroxene, Opx: Ortopyroxene..……...54

Figura 6.4 - A: Macroscopic aspect of the abrupt contact between anorthosite and bauxite with

microscopic detail indicating the presence of unweathered crystals of garnet surrounded by gibbsite. B: X-ray diffraction patterns (Cu kα radiation) of the transition between the anorthosite and the bauxite showing the abrupt mineralogical change of bytownite into gibbsite. Pl: Plagioclase, Amp: Amphibole, Gb: Gibbsite. C: Optical microscope photomicrograph (Crossed polarized light) with the SEM photomicrograph of fragments of plagioclase, void and gibbsitic septa. D: Optical microscope photomicrograph (crossed polarized light) with the SEM photomicrograph showing the presence of residual fragments of garnet, voids and septa of goethite.………...….57

Figura 6.5 -A: SEM photomicrograph from thin section showing fragments of plagioclase surrounded by

gibbsitic septa with its respective microprobe line indicating the distribution of Si, Al, Ca and O. B: SEM photomicrograph from thin section showing fragments of plagioclase surrounded by gibbsitic septa with their specific microprobe analysis. C: SEM photomicrograph from fragment of the contact between anorthosite and bauxite. In detail note the presence of plagioclase surrounded by gibbsitic septa and separated from each other by voids. P: void, GB: gibbsite, Pl: plagioclase. D: Microchemical maps of the Al, Si, Ca and Na elements at the contact between anorthosite and bauxite obtained using EDS. The dark spots on the image indicates the distribution of the chemical elements..……...59

Figura 6.6 - A: Optical microscope photomicrograph (crossed polarized light) of the crystaliplasma

gibbsite involving skeletons of goethite box works. B: Optical microscope photomicrograph (crossed polarized light) indicating the high porosity of the isalteritic bauxite with the predominance of regular voids. C: SEM photomicrograph of the septa of the gibbsite network. D: SEM photomicrograph of the gibbsite septa showing the packing crystals of the gibbsite. E: Optical microscope photomicrograph (crossed polarized light) of the gibbsite septa highlighting the growth of crystals in the opposite direction and the presence of macro and microcrystals of co-genetic gibbsite. F: SEM photomicrograph of the septa of goethite. G: Optical microscope photomicrograph (crossed polarized light) of the septa of goethite...63

Figura 7.1 -A: Regional geology of southeastern Tocantins Province (Correia et al., 2007; Pimentel et al.,

2004) highlighting the Barro Alto Stratiform Mafic-Ultramafic Complex (CBA) in Goiás Massif. B: The Digital Elevation Model of the CBA generated from the SRTM data showing three sets of ranges: Santa Barbara, Laguna and Grande and bauxitic massif of Barro Alto. C: Image from Google Earth (with 2X vertical zoom) showing the Torre and Buraco Hills………..……...69

(19)

xvii

Figura 7.3 - A: I and II - Macroscopic view of anorthosite showing alternating light and dark bands, III -

Optical microscope photomicrograph (crossed polarized light) of the contact between the light band and the dark band of anorthosite. B: I – Macroscopic view of F1; II - Optical microscope photomicrograph (crossed polarized light) of F1 indicating the high porosity with the predominance of regular voids; III - Optical microscope photomicrograph (crossed polarized light) of goethitic boxwork in F1 indicating the presence of voids between septas. C: I – Macroscopic view of F2; II - Optical microscope photomicrograph (crossed polarized light) of F2 indicating macro-crystals in septas and as microcrystals filling the voids; III - Optical microscope photomicrograph (crossed polarized light) of goethitic boxwork in F2 with gibbsite crystals partially filling the voids. D: I – Macroscopic view of F3; II - Optical microscope photomicrograph (crossed polarized light) of F3 indicating completely voids filled with gibbsite; III - Optical microscope photomicrograph (crossed polarized light) of goethitic boxwork in F3 with gibbsite crystals completely filling the voids. E: I – Macroscopic view of F4; II - Optical microscope photomicrograph (crossed polarized light) of F4 indicating two plates with reddish material between them;

III - Optical microscope photomicrograph (flat polarized light) of F4 indicating two plates with reddish material between them. F: I – Macroscopic view of F5; II - Optical microscope photomicrograph (crossed polarized light) of F5 indicating fragments of diverse types of massive bauxite involved by pedogenetic material; III - Optical microscope photomicrograph (crossed polarized light) of F5 highlights angular bauxite fragment involved by yellowish-brown plasma with a speckled b-fabric. Pl = plagioclase; Grt = Garnet; Amp = Amphibole; Prx = Pyroxene; Gb = Gibbsite; Go = Goethite and V = Void.………...73

Figura 7.4 - X-ray diffraction patterns (Cukα radiation) of the A: F1; B: F2; C: F3; D: I – bauxite plates of F4, II - reddish material between plates of F4; E: I – bauxite fragments of F5, II – pedogenetic material between fragments of F5; F: F6; G: F7; H: F8 and I: F9. Gb = Gibbsite; Go = Goethite; K = Kaolinite; An = Anatase and S = Smectite...75

Figura 7.5 - A:I – A:I – Macroscopic view of fragmented bauxite with milky and whitish linear zones

and pinkish areas located in the base of F5; II - Optical microscope photomicrograph (crossed polarized light) of the whitish and pinkish areas highlights differently sized gibbsite crystals; III - Optical microscope photomicrograph (crossed polarized light) of contacts between the macro- and microcrystal zones highlights flow zones of Fe. B: I – Macroscopic view of F6; II - Optical microscope photomicrograph (crossed polarized light) of F6 highlights fragmented plagioclase crystals involved in the same gibbsitic cementation; III - Optical microscope photomicrograph (crossed polarized light) of F6 highlights cores of the various bauxitic microstructures surrounded by microcrystalline gibbsite with an abrupt contact between them. C: I – Macroscopic view of F7; II - Optical microscope photomicrograph (crossed polarized light) of F7 indicating gibbsitic nodule involved by kaolinite plasma with flow zones of Fe; III - Optical microscope photomicrograph (crossed polarized light) of F7 highlights residual gibbsíte crystals involved by kaolinite plasma. D: I – Macroscopic view of F8; II and III - Optical microscope photomicrograph (crossed polarized light) of F6 indicanting grey-brown and kaolinitic plasma with speckled b-fabric. Locally, occur remains of boxwork structures or linear features indicating Fe dispersion. E: I – Macroscopic view of F9; II - Optical microscope photomicrograph (crossed polarized light) and III - Optical microscope photomicrograph (flat polarized light) of F9 indicating greyish plasma with reticulate striated b-fabric. Occur red zones clearly marked (goethite boxworks), indicating the remains of ferromagnesian minerals. Gb = Gibbsite; Go = Goethite and K = Kaolinite...81

Figura 7.6 - Flow chart showing the relationships between the alteration facies...85

(20)

xviii

Figura 8.3 -A: Macroscopic view of isalteritic clay (sample 32). B: Optical microscope photomicrograph

(crossed polarized light) of isalteritic clay (sample 32) indicating greyish plasma with reticulate and striated b-fabric. C: Macroscopic view of degradation clay (sample 28). D: Optical microscope photomicrograph (crossed polarized light) of degradation clay (sample 28) indicating grey-brown and kaolinitic plasma with speckled b-fabric. Locally, occur remains of boxwork structures or linear features indicating Fe dispersion. E: Macroscopic view of degradation clay (sample 20) with a gleyed aspect, showing the effects of hydromorphic processes. F: Optical microscope photomicrograph (crossed polarized light) of degradation clay (sample 20) indicating grey-brown and kaolinitic plasma with speckled b-fabric. Locally, occur remains of gibbsítica nodules. G: Macroscopic view of degradation clay (sample 12). H: Optical microscope photomicrograph (crossed polarized light) of degradation clay (sample 12) indicating grey-brown and kaolinitic plasma with speckled b-fabric with flow zones of Fe. I: Macroscopic view of degradation clay with gibbsitic nodules (sample 8). J: Optical microscope photomicrograph (crossed polarized light) of degradation clay with gibbsitic nodules indicating gibbsitic nodules involved by kaolinite plasma. Gb = Gibbsite; Go = Goethite and Fe = Iron...97

Figura 8.4 - A: Mineralogy distribution along the profile. B: X-ray diffraction patterns (Cukα

radiation) of the whole samples 32, 28, 20, 12 and 8...99

Figura 8.5 -A: X-ray diffraction patterns (Cukα radiation) of the clay fraction of samples 32, 28, 20, 12

and 8. B: X-ray diffraction patterns (Cukα radiation) of the sample 32 after saturation with CaCl₂ C: X-ray diffraction patterns (Cukα radiation) of the sample 32 after saturation with KCl D: X-ray diffraction patterns (Cukα radiation) of the sample 32 after saturation with LiCl (Greene Kelly, 1953). AD = air dried; EG = ethylene glycol saturation and H = heated to 550 °C………...100

Figura 8.6 - Projections of the chemical composition of clays in system M+ - 4Si - 2Al...101

Figura 8.7 -A: SEM photomicrograph of isalteritic clay showing fragments of plagioclase surrounded by

clay minerals with chemical composition of the fragments indicated by EDS spectra. B: Microchemical maps using EDS of Al, Si, Fe and Ti in the isalteritic clay. The dark spots on the image indicate the distribution of the chemical elements. C: ATEM photomicrograph of isalteritic clay showing fragments of plagioclase associated with nontronite particles. D: ATEM photomicrograph of isalteritic clay showing fragments of plagioclase associated with nontronite particles. Note the presence of kaolinite crystal. E: ATEM photomicrograph of isalteritic clay showing fragments of plagioclase associated with nontronite agglomerates and kaolinites. Note rounded nontronite aggregates with smaller sizes than kaolinite aggregates. Pl = Plagioclase; S = Smectite (Nontronite) and K = Kaolinite...104

Figura 8.8 – A: Optical microscope photomicrograph (crossed polarized light) of degradation clay

(21)

xix

2004) highlighting the Barro Alto Stratiform Mafic-Ultramafic Complex (CBA) in Goiás Massif. B: The Digital Elevation Model of the CBA generated from the SRTM data showing three sets of ranges: Santa Barbara, Laguna and Grande and bauxitic massif of Barro Alto. C: Image from Google Earth (with 2X vertical zoom) showing the Torre and Buraco Hills...115

Figura 9.2 - Soil profile transformed by bioturbation associated with termites. A: The macroscopic

appearance of a termitary highlighting the presence of bauxite fragments surrounded by a clay matrix. B: The macroscopic appearance of the saccharoidal texture. C: The macroscopic appearance of the micro-aggregate texture highlighting the presence of bauxite fragments surrounded by a clay matrix and biological channels (filled or non-filled). D: The macroscopic appearance of the clay layer containing

biological channels with a filling material similar to the micro-aggregate

texture...119

Figura 9.3 - A: I - Optical microscope photomicrograph (not crossed polarized light) highlighting the general appearance of the termitaria texture. II - Optical microscope photomicrograph (parallel nicols) highlighting a pedotubule filled with charcoal surrounded by a clay matrix. III - An electron backscatter image highlighting pedotubule partially filled with kaolinitic microaggregates. B: I - Optical microscope photomicrograph (parallel nicols) showing the general appearance of the saccharoidal texture. II - Optical microscope photomicrograph (crossed polarized light) highlighting the saccharoidal texture with fragments composed of crystals of gibbsite and goethite halos. III - Optical microscope photomicrograph (crossed polarized light) highlighting the unaltered plagioclase fragments among the gibbsite fragments.

IV - An electron backscatter image highlighting rounded gibbsite fragments. V - Optical microscope photomicrograph (crossed polarized light) highlighting the microaggregate composed of yellowish plasma with gibbsite and goethite fragments. VI - Optical microscope photomicrograph (parallel nicols) highlighting the microaggregate exclusively composed of ferruginous material. C: I - Optical microscope photomicrograph (parallel nicols) of the cross-section of a pedotubule filled with microaggregates. II - Optical microscope photomicrograph (parallel nicols) of the longitudinal section of a pedotubule filled with microaggregates. III - Optical microscope photomicrograph (crossed polarized light) showing microaggregates with iron zoning and gibbsite, goethite, and anatase crystals inside. IV - An electron backscatter image of a pedotubule cross-section showing a partial filling by microaggregates. V - An electron backscatter image of a pedotubule longitudinal section showing a partial filling by microaggregates. VI - An electron backscatter image of a rounded microaggregate. D: I - Optical microscope photomicrograph (not crossed polarized light) highlighting a pedotubule surrounded by clay layer. II - Optical microscope photomicrograph (parallel nicols) highlighting the contact between the pedotubule and the clay layer. III - Optical microscope photomicrograph (crossed polarized light) highlighting the similarities between the background matrix of the material inside of pedotubules and the micro-aggregate structure. Gb = gibbsite; An = anatase; Go = goethite; K = kaolinite; and V = pore...121

Figura 9.4 – X-ray diffractogram (CuK radiation) of the following samples: A: termites; B: saccharoidal

(22)

xx

photomicrographs (crossed polarized light) and electron backscatter images (SEM) of the same material. The photomicrographs highlight the presence of diversified bauxite fragments surrounded by a pedogenetic matrix, and SEM highlights the role of roots in forming the fragmentary texture. B: The macromorphological appearance of the rhizoform features containing a gibbsitic cryptocrystalline texture.

C: Optical microscope photomicrograph (crossed polarized light) highlighting the general appearance of the gibbsitic cryptocrystalline texture. The arrow indicates the direction of gibbsite crystallisation, i.e., perpendicular to the pore. D: Optical microscope photomicrograph (crossed polarized light) highlighting the alignments of the gibbsite crystals, i.e., the respective successive crystallisation. E: An electron backscatter image of gibbsite crystals present in the cryptocrystalline texture. F: An electron backscatter image of gibbsite crystals formed directly from plagioclase alteration (Oliveira et al., 2011)...126

Figura 9.6 – X-ray diffractogram (CuK radiation) of the following textures A: fragmentary texture: I -

(23)

xxi

Lista de Tabelas

Tabela 4.1- Topossequências e respectivos perfis descritos e amostrados...18

Tabela 5.1 - Topossequências e respectivos perfis descritos e amostrados...32

Tabela 5.2 - Fácies de alteração da couraça bauxítica...36

Tabela 6.1 - The average (%) of the mineral chemical analysis obtained using an electron microprobe and

structural formulas of mineral phases. The standardisation of cations was based on the oxygen molecules, which numbered 34 for plagioclase, 12 for garnet, 23 for the amphibole, 6 for pyroxene and 32 for the spinel…………...52

Tabela 6.2 - Chemical composition (%) of anorthosite and bauxite, obtained by XRF, mass balance and

chemical composition of gibbsite and goethite obtained by microprobe analysis...53

Tabela 7.1 - Chemical composition obtained by XRF of fresh rock (R) and the alteration facies (F) of bauxite from the Barro Alto...76

Tabela 7.2 - Mass balance of the alteration facies of bauxite from the Barro Alto according to Millot and

Bonifas, 1955. The calculation of mass balance for the F1 and F10 was made in relation to the mean value of the rock - R (anorthosite) and the F2, F3, F8 and F9 in relation to the mean value of the porous bauxite (F1)...77

(24)

(25)

xxiii

Resumo

(26)

(27)

xxv

Abstract

(28)

(29)

xxvii

Apresentação

Este trabalho apresenta os estudos referentes à gênese e evolução da bauxita de Barro Alto (GO). Os resultados, bem como os caminhos metodológicos traçados para alcançá-los, foram organizados em capítulos, quais sejam:

- Capítulo 1: apresenta o tema abordado, os problemas a serem investigados, os objetivos do trabalho, as hipóteses testadas e a localização da área de estudo.

- Capítulos 2 e 3: apresentam a fundamentação teórica que norteia a elaboração do trabalho, com

destaque para a revisão do contexto geológico e geomorfológico da área de estudo e para o atual estado da

arte sobre as bauxitas brasileiras, respectivamente.

- Capítulo 4: apresenta a totalidade dos métodos utilizados durante a pesquisa. Como os

resultados foram organizados na forma de artigos científicos (Capítulos 5 a 9), e cada um desses artigos apresenta apenas os métodos utilizados para atingir o objetivo específico proposto nele, fez-se necessário organizar um capítulo que apresentasse com maior detalhamento os procedimentos metodológicos utilizados em sua totalidade.

- Capítulo 5: contêm os primeiros resultados e discussões do trabalho, apresentando o

reconhecimento geral do maciço, a identificação dos domínios lateríticos superficiais, a descrição das fácies de alteração da bauxita baseada na caracterização macromorfológica das amostras e implicações paleo-geomorfológicas da presença da bauxita no contexto local.

- Capítulo 6: discute a gênese da bauxita de Barro Alto, enfatizando a transformações envolvidas

no processo de alteração intempérica do anortosito.

- Capítulo 7: apresenta a discussão sobre a evolução da bauxita de Barro Alto através da

caracterização mineralógica, geoquímica e micromorfológica das fácies de alteração.

- Capítulo 8: analisa o processo de degradação geoquímica da bauxita de Barro Alto,

caracterizando as feições produzidas por essa degradação e descrevendo o processo de ressilicificação.

- Capítulo 9: demonstra a participação da biota no processo evolutivo da bauxita de Barro Alto,

sobretudo face às transformações texturais e mineralógicas promovidas pela atividade dos organismos.

(30)

xxviii

(31)

1

CAPÍTULO 1

CONSIDERAÇÕES GERAIS

1.1- INTRODUÇÃO

Os processos de alteração superficial, notadamente conhecidos como processos intempéricos, ou ainda alteração intempérica, são responsáveis pela desagregação e decomposição dos constituintes da parte superior da crosta terrestre. São vários os mecanismos pelos quais os agentes intempéricos, tais como água, vento, gelo, radiação solar, organismos, etc., agem transformando a crosta em mantos de alteração com características químicas, mineralógicas e texturais bastante particulares. Nas regiões tropicais, por exemplo, onde esses processos são mais intensos devido à permanência de condições climáticas quentes e úmidas, grande parte do substrato rochoso está coberto por espessos mantos de alteração hidrolítica, conhecidos como lateritas.

As lateritas são definidas, conforme Tardy (1993), como materiais soltos ou endurecidos que constituem os solos e os horizontes superficiais, bem como os horizontes inferiores dos perfis de alteração das atuais regiões intertropicais ou de paleoambientes tropicais. Neste sentido, representam produtos diretos dos processos de alteração intempérica, comumente caracterizadas por cores avermelhadas a amareladas, mineralogia predominantemente secundária e diferentes estruturas e texturas como, por exemplo, as compactas couraças ferruginosas e os friáveis mantos latossólicos. Por estarem relacionadas a um condicionante climático em sua formação, as lateritas podem ser utilizadas como importante indicador paleoclimático (Delvigne & Grandin, 1969; Grandin, 1976; Leprun, 1979; Nahon, 1991; Tardy, 1993), e, além disso, contribuem para compreender a evolução geomórfica das paisagens onde estão localizadas. No Brasil são encontrados diversos tipos de lateritas e, embora sejam menos espessas que no continente africano, é possível que cerca de 65% do território esteja coberto por elas (Melfi et al., 1979; 1988). Dentre elas, destacam-se as bauxitas.

Reconhecidas como produtos secundários dominantemente ricos em óxidos e hidróxidos de alumínio, as bauxitas tem sua origem relacionada à alteração hidrolítica de diferentes tipos de rochas. Tendo em vista o histórico da descoberta e evolução dos conhecimentos sobre as bauxitas brasileiras (Melfi, 1997), os estudos até agora efetuados revelam sua existência na região amazônica, que detém as maiores reservas, e nas regiões sudeste e sul do Brasil.

(32)

2

região Centro-Oeste do Brasil. Trata-se das bauxitas da região de Barro Alto, estado de Goiás, que são desenvolvidas sobre anortositos da Série Superior do Complexo Máfico-Ultramáfico Acamadado de Barro Alto (CBA), cujas primeiras análises realizadas pela empresa detentora da área (Reis, 2007; Veiga, 2008) revelaram a existência de jazidas com alto potencial no que se refere aos elevados teores de minério. Sem dúvidas, após a descoberta das bauxitas da região de Cataguases (MG), trata-se da maior descoberta de bauxita no Brasil, nos últimos 30 anos. Nesse contexto, este trabalho se torna fundamental por proporcionar o conhecimento e avaliação destes depósitos e por permitir a obtenção de subsídios para prospecção de novas ocorrências.

A bauxita de Barro Alto traz consigo uma mudança no quadro econômico mineral brasileiro, colocando a região centro-oeste do Brasil como detentora de um grande potencial para a produção do minério de alumínio, destinado a usos diversificados. Embora seja reconhecida a existência de um depósito de bauxita originado de anortositos em Porto Loko, Serra Leoa (Hains, 2005), não foram encontrados na literatura trabalhos que descrevessem a gênese e evolução de lateritas aluminosas a partir de tal rocha, tornando este estudo pioneiro e de grande interesse científico e econômico. São reconhecidos depósitos bauxíticos originados de rochas semelhantes, como sienitos em Loos Islands (Guinea), Poços de Caldas e Passa Quatro (Brasil) e Arkansas (EUA). Há também estudos sobre o intemperismo de anortositos que deram origem a depósitos argilosos, principalmente cauliníticos, tais como em Malawi (Ministério de Minas e Energia de Malawi, 2009) e no estado do Rio Grande do Sul, Brasil (Formoso & Pintaude, 1978; Schenato & Formoso, 1993).

1.2- OBJETIVOS

O trabalho teve como objetivo geral caracterizar o depósito de bauxita da região de Barro Alto (GO) através do estudo da sua formação e evolução. A especificidade deste estudo residiu em:

- Realizar a caracterização geral da área, incluindo a descrição macromorfológica das fácies de alteração e de sua distribuição na paisagem, buscando apontar as implicações geomorfológicas e paleogeográficas da presença da bauxita no Complexo Máfico-Ultramáfico Acamadado de Barro Alto;

- Compreender a gênese da bauxita de Barro Alto, sobretudo face às transformações mineralógicas, geoquímicas e morfológicas (macro e micro) presentes no processo de bauxitização dos anortositos;

(33)

Contribuições às Ciências da Terra – Série D, vol. 27, 149p.,2011

3

mineralógica, geoquímica e micromorfológica das suas diferentes fácies de alteração, estabelecendo a relação genética entre elas;

- Identificar e caracterizar os processos de degradação geoquímica da bauxita de Barro Alto, com destaque para a formação de produtos argilosos;

- Compreender a influência do meio biótico na evolução da bauxita de Barro Alto, sobretudo em relação às transformações mineralógicas e texturais envolvidas.

1.3- HIPÓTESES

Este trabalho buscou testar as seguintes hipóteses:

- A bauxita de Barro Alto é o produto da alteração hidrolítica dos anortositos submetidos a condições de umidade bastante elevadas, possivelmente verificadas durante o Eoceno e/ou Mioceno, períodos em que é datada a maioria das bauxitas no mundo. Na sua formação, minerais primários como os plagioclásios, muito abundantes em anortositos, foram transformados em formas minerais secundárias como a gibbsita, e os minerais máficos em óxidos e/ou hidróxidos de ferro.

- Após ser formada, a bauxita de Barro Alto passou por diferentes contextos pedobioclimáticos responsáveis por sua evolução. Como resultado, formaram-se diferentes fácies de alteração representadas por variações texturais e morfológicas, tais como as fácies de acumulação de alumínio remobilizado pela circulação da água nos perfis em regimes climáticos mais úmidos e as fácies de bauxitas transportadas e depositadas em pedimentos, características de períodos mais secos.

- A evolução da paisagem esteve intimamente relacionada à evolução das fácies de alteração da bauxita, acrescido de outros fatores, tal como tectônica. A resistência mecânica da couraça bauxítica dificultou a atuação dos processos de dissecação, possibilitando que a área bauxitizada se transformasse no topo da paisagem.

1.4- LOCALIZAÇÃO E ACESSO À ÁREA DE ESTUDO

(34)

SD-22-4

Z-D-I). As referidas elevações apresentam topos com altitudes aproximadas, respectivamente, de 1500 e 1300 m; bastante contrastante com o entorno, no qual as cotas variam entre 550 e 900 m.

O acesso à área a partir de Goiânia é feito pela rodovia BR-060 até a cidade de Anápolis, a partir de onde se deve seguir pela BR-153 até Jaraguá. Em Jaraguá segue-se pela rodovia GO-080 até o Distrito de Souzalândia. O percurso total é de 205 km. A partir de Souzalândia, percorrem-se mais 13 km por asfalto e 4 km em estrada não pavimentada, até estrada secundária que dá acesso às torres de telecomunicações existentes no Morro da Torre.

(35)

5

CAPÍTULO 2

CONTEXTO GEOLÓGICO E GEOMORFOLÓGICO

Do ponto de vista fisiográfico, a área de estudo está situada numa região com clima tropical típico com precipitação média anual de 1600 mm (Brasil, 1981). A vegetação original é típica dos campos de cerrado, estando preservada nos topos das elevações acima de 1000 m e bastante descaracterizada nas baixadas pelo cultivo da cana-de-açúcar, melancia e seringueira. A drenagem é orientada a oeste pelos afluentes do rio das Almas e a leste do rio Maranhão, ambos tributários do rio Tocantins. A seguir será apresentado o contexto geológico e geomorfológico da área de estudo.

2.2- GEOLOGIA REGIONAL

2.2.1 – Província Estrutural Tocantins

A área de estudo se insere na porção sudeste da Província Estrutural Tocantins (Fig. 2.1A), uma região orogenética ativa até o Neoproterozóico, resultante de uma prolongada interação entre os crátons do São Francisco e Amazônico, com provável participação de um terceiro bloco continental, o bloco Paraná (Almeida, 1981). É formada por faixas de dobramentos justapostas, denominadas faixas Brasília, Araguaia e Paraguai. A primeira situa-se na margem oeste do Cráton do São Francisco, enquanto as últimas contornam o Cráton Amazônico a leste e a sul, respectivamente (Arantes et al., 1991).

A Faixa Brasília engloba inúmeras seqüências sedimentares de idades variadas, metamorfizadas sob diferentes intensidades. Dardenne (2000) discrimina as unidades geológicas presentes, enumerando os seguintes grupos: Araí e Serra da Mesa (Paleo-Mesoproterozóico); Paranoá e Canastra (Mesoproterozóico); Araxá, Ibiá e Vazante (Meso-Neoproterozóico) e Bambuí (Neoproterozóico). Inclui ainda rochas ígneas, a exemplo dos três grandes complexos máfico-ultramáficos acamadados (Barro Alto, Niquelândia e Canabrava), bem como seqüências vulcano-sedimentares a eles associadas e o Arco Magmático de Goiás.

(36)

6

(37)

(38)

8

2.2.2 – Complexos Máfico-Ultramáficos do Brasil Central

Os grandes complexos máfico-ultramáficos do Brasil Central: Barro Alto (CBA), Niquelândia (CNQ) e Cana Brava (CCB) (Fig. 2.1A), e suas sequências vulcanossedimentares associadas, sendo elas Juscelândia (Fuck et al., 1989; Moraes & Fuck, 1994; 2000), Indaianópolis (Danni & Leonardos, 1980; Brod & Jost, 1994) e Palmeirópolis (Ribeiro Filho & Teixeira, 1980; Araújo et al., 1995, 1996), definem uma zona de colisão de blocos crustais com cerca de 350km de extensão. Compreendem associações petrogenéticas similares, submetidas à mesma evolução tectono-metamórfica, destacando-se o metamorfismo progressivo de alto grau (Fuck et al., 1981; Ferreira Filho & Naldrett, 1993; Correia et al., 1997).

Apesar de terem sua estratigrafia original perturbada por tectonismo associado a metamorfismo de alto grau, sendo que entre eles ocorrem zonas delimitadas e afetadas internamente por falhas transcorrentes e inversas, reativadas em sucessivos episódios, os Complexos são caracterizados como um único corpo intrusivo máfico-ultramáfico acamadado (Ferreira Filho et al., 1998). Dados geofísicos recentes reforçam a hipótese de que os Complexos estiveram unidos ou muito próximos (Carminatti, 2006).

Os três Complexos têm sua estratigrafia dividida em séries acamadadas que, por sua vez, são dividas em zonas (Fig. 2.1B). Nos Complexos de Niquelândia e Barro Alto são observadas duas séries: uma superior e outra inferior (Ferreira Filho, 1998) e no Complexo de Cana Brava apenas a série inferior é observada (Correia, 1994).

No CNQ e CCB a série inferior é dividida em zona máfica inferior, zona ultramáfica e zona máfica superior (Ferreira Filho et al., 1998; Moraes et al., 2006 - Fig. 2.1B). No CBA a divisão da série inferior é mais complexa em razão de pertubações tectônicas (Moraes & Fuck, 2000). Observa-se uma zona máfica inferior em contato direto com a série acamadada superior a NE e no centro do Complexo, e com a Sequência de Juscelândia a oeste. A exposição da zona ultramáfica ocorre a NNE e há ausência de uma zona máfica superior.

2.2.3 – Complexo Máfico-Ultramáfico Acamadado de Barro Alto (CBA)

O Complexo de Barro Alto (Fig. 2.1C), em específico, constitui-se de um terreno granulítico com comprimento no eixo mediano aproximado de 153 km, largura entre 8 e 25 km e área total de 2.860 km2

(39)

9

Dobrada Brasília (Veiga, 2002).

A geologia do CBA é caracterizada, na série superior, pelo predomínio de gabros e anortositos, ocorrendo, secundariamente, troctolitos e olivina-gabros (Fuck et al., 1981). Na série inferior, por sua vez, predominam noritos e gabróides na zona máfica e serpentinitos, dunitos, harzburgitos e piroxenitos na zona ultramáfica, ocorrendo, também, gabronoritos (Ferreira Filho, 1998). As condições de metamorfismo destas rochas variam de granulito a anfibolito (Ferreira Filho et al., 1998; Moraes & Fuck, 2000).

2.3- GEOLOGIA LOCAL

A área de estudo está localizada na porção setentrional do Complexo Máfico-Ultramáfico Acamadado de Barro Alto, na faixa correspondente à Série Acamadada Superior (Ferreira Filho et al., 1998). Predominam anortositos, aflorantes em pequenos lajedos existentes no alto do Morro da Torre e em escarpas nas encostas íngremes.

Tais rochas se apresentam regularmente estruturadas e reproduzem as feições maiores do maciço. Ao norte, estão direcionadas segundo NNE-SSW, com mergulhos para W. Ao sul, infletem para E-W, refletindo o contato por falha inversa com o pacote ultramáfico. Por vezes exibem dobras apertadas, denunciando deformações sofridas durante o posicionamento tectônico. Fraturamentos transversais atestam esforços distensivos tardios.

2.4- GEOCRONOLOGIA

A geocronologia dos Complexos, e por conseqüência do CBA, tem sido alvo de bastante controvérsia, sendo reconhecidos três importantes momentos em relação à obtenção de resultados:

(40)

10

Superior teria sido critalizada no Paleoproterozóico. Quanto ao metamorfismo, Fuck et al. (1989) encontraram idades de 1,3 Ga, concluindo que o metamorfismo de alto grau das duas séries teria ocorrido em razão de uma colisão continental mesoproterozóica.

O segundo momento está relacionado à obtenção de novas datações através dos métodos U-Pb e Re-Os, a partir dos quais foram feitas outras interpretações para a origem e deformação do CBA. Em relação à Série Inferior, Suíta et al. (1994), analisando cristais de zircão extraídos de amostras de quartzo-diorito, obtiveram idades de cristalização em torno de 1.72-1.73 Ga. Da mesma maneira, Ferreira Filho et

al. (1994), encontrou em cristais de zircão de rochas dioríticas, idades próximas a 1,6 Ga. O metamorfismo da série inferior foi identificado por esses autores como tendo ocorrido durante o Neoproterozóico, por volta de 795 Ma (Suíta et al., 1994; Correia et al., 1997; 1998; 1999). Com base em tais dados, foi proposto que a formação da série inferior seria explicada por um magmatismo máfico na base de crosta continental durante fases tectônicas extensionais paleoproterozóicas, e que o metamorfismo de alto grau estaria relacionado com a colisão continental entre os cratons Amazônico e São Francisco durante o Ciclo Brasiliano/Panafricano a 0,8 Ga (Winge, 1995). Em relação à Série Superior, dados U-Pb obtidos em amostras de zircão ígneo extraídos de um gabro pegmatítico e de um cordierita-granada-sillimanita gnaisse (Suíta et al., 1994), indicaram, respectivamente, 1,29 e 1,35 Ga, o que fez seus autores identificarem a Série Superior como um corpo magmático tardio cristalizado no Mesoproterozóico e metamorfizado durante o Neoproterozóico (Correia et al., 1997; 1998; 1999).

(41)

11

2.5- GEOMORFOLOGIA

O CBA está localizado na parte central do Planalto Dissecado do Alto Tocantins-Paranaíba, estendendo-se do oeste da cidade de Ceres até o norte da cidade de Barro Alto, caracterizando-se por relevos estruturais em serras alongadas, tais como a Serra de Santa Bárbara, a Serra da Laguna e a Serra Grande (Fig. 2.2).

Figura 2.2: Modelo digital de elevação do CBA gerado a partir dos dados SRTM evidenciando a Serra de Santa Bárbara, Serra da Laguna e a Serra Grande.

Essas serras foram formadas sob um diversificado conjunto litológico e são circundadas por depressões intermontanas que se estendem como estreitos vales de relevo aplainado.

Poucos trabalhos buscaram caracterizar a evolução morfogenética do Complexo de Barro Alto, destacando-se, na literatura, descrições generalizadas das formas de relevo em pesquisas cujo objetivo principal era o levantamento geológico. Dentre eles, alguns buscaram correlacionar as variações altimétricas do relevo e as superfícies de aplainamento de King (1956) e Braun (1971), nem sempre alcançando as mesmas conclusões (Brasil, 1981).

(42)

12

e se distribuindo por grande parte da área de estudo sem se subordinar à litologia do substrato. Em conformidade com essa interpretação, Nascimento (1992) descreve que os relevos elevados (1000 a 1200 m) da região apresentam topos truncados ou superfícies elevadas conservadas em litologias diversas, o que seria um indicativo de que foram nivelados por processos erosivos mecânicos em condições climáticas mais severas, típicas de processos de pediplanação. A autora acrescenta que, de acordo com o RadamBrasil (1981), essa pediplanação dataria do Terciário Médio. Adicionalmente, Souza (1973) apresentou três distintas relíquias de superfícies de aplainamento, a saber: superfícies com altitude aproximada de 1300 m relacionadas aos ciclos de erosão anteriores ao Ciclo Sul-Americano; superfícies com altitude entre 900 e 1100 m pertencentes ao Ciclo Sul-Americano, sendo que a variação no intervalo de cotas seria explicada pela erosão diferencial das distintas litologias atingidas e, por fim, superfícies do Ciclo Velhas, representadas na região de Goianésia a Barro Alto com cotas entre 700 e 800 m. Esse mesmo autor aponta que a maior parte do relevo do CBA está situado no que chamou de “Altas Superfícies Cristalinas”, o que seriam, em outras palavras, remanescentes da Superfície Sul-Americana. Trabalhos mais recentes (Latrubesse & Carvalho, 2006) citam o CBA num compartimento denominado de

(43)

13

CAPÍTULO 3

BAUXITAS BRASILEIRAS

Bauxita é a denominação genérica do minério de alumínio. Trata-se de material heterogêneo, rico em hidróxidos de alumínio, contendo minerais de sílica, óxidos e hidróxidos de ferro, óxido de titânio e aluminossilicatos, especialmente argilominerais (Bigarella et al., 2007).

Dentre os hidróxidos de alumínio, destaca-se a gibbsita, mineral mais importante em proporção e importância econômica. Corresponde a um tri-hidrato (Al(OH3)). Bohemita e diásporo são polimorfos de

composição Al2O3.H2O ou Al.OOH, que também podem estar presentes, sobretudo em regiões de clima

temperado.

O termo bauxita tem sua origem a partir da referência ao seu local de descobrimento: a província de Les Baux, no sul da França. A descoberta foi feita por Berthier em 1821, antes, ainda, do próprio conhecimento do elemento alumínio, que viria a ser isolado em 1825 pelo alemão Hans Christian Oersted e divulgado em 1855.

A partir do avanço das aplicações industriais do alumínio, a bauxita tornou-se um minério prestigiado na sua obtenção, justamente por acumulá-lo por processos supergênicos, sendo que cerca de 95% da produção mundial de bauxita são utilizados na produção de alumina. Atualmente, conforme detalha Mártires (2001), para a obtenção do alumínio em escala industrial, a bauxita passa por um processo de moagem e, misturada a uma solução de soda cáustica, dá como resultado uma pasta que, aquecida sob pressão e recebendo uma nova adição de soda cáustica, se dissolve formando uma solução que passa por processos de sedimentação e filtragem, eliminando as impurezas e formando a alumina calcinada. A esse processo dá-se o nome Bayer. A alumina produzida será o principal insumo para a produção do alumínio que, pelo processo de redução, é transformada em alumínio metálico.

No que diz respeito à tipologia das bauxitas, são considerados duas classificações conforme a área de aplicação. Em relação a sua aplicação industrial, existem as bauxitas de grau metalúrgico, cuja composição deve atender a no mínimo 55% de Al2O3, máximo de 7% de SiO2 reativa, 8% de Fe2O3 e 4%

de TiO2, e as bauxitas refratárias, empregadas nas indústrias químicas para produção de sulfato de

(44)

14

peso) de Al2O3, máximo de 7% de SiO2 reativa, máximo de 3,75% de Fe2O3 e máximo de 3,75% de TiO2

com densidade relativa de 3,1 (Mártires, 2001; Sampaio, 2002).

Em relação à classificação geológica das bauxitas, elas podem ser tratadas I - quanto ao seu grau de evolução, sobretudo em face da sua relação com o protólito, II - quanto aos seus aspectos texturais/estruturais e III - quanto aos seus aspectos mineralógicos. No primeiro caso, têm-se as bauxitas isalteríticas, quando a estrutura reliquiar é marcada por pseudomorfos que demarcam a estrutura do protólito, apresentando uma alteração isovolumétrica, e as bauxitas aloteríticas, quando a estrutura não mais apresenta semelhança com a rocha de origem. No segundo caso, observam-se bauxitas maciças, descrevendo aquelas que se demonstram contínuas ao longo da fácies e bauxitas fragmentadas, quando não existe essa continuidade. Ainda sobre o segundo aspecto, podem ser classificadas as bauxitas compactas, cuja transformação isovolumétrica foi responsável pelo enriquecimento absoluto em alumínio e conseqüente compactação da bauxita e bauxitas porosas, quando a dissolução dos minerais presentes na rocha mãe e a mineralização da gibbsita ocorre sem alteração volumétrica (isalterítica). No terceiro caso, por fim, é comum o termo bauxitas argilosas, ou de degradação, para enquadrar auxitas que contém muitos argilominerais, ou, ainda, bauxitas que passaram por processos de degradação geoquímica, ocorrendo a trnasformação da gibbsita em caulinita pelo processo de ressilicificação.

3.2- BAUXITAS BRASILEIRAS

Embora tenham sido originadas de diferentes tipos de rochas, o histórico da descoberta e evolução dos conhecimentos sobre as bauxitas brasileiras (Melfi, 1997), revela que todas têm uma origem laterítica comum, sendo formados pela alteração hidrolítica em regimes climáticos quentes e úmidos.

Os principais depósitos de bauxita no Brasil formaram-se em platôs, conforme registrado por Koutschoubey (1988), Carvalho et al. (1997), Dardenne e Schobbenhaus (2001), dentre outros. Foram gerados in situ, por concentração supergênica, a partir de rochas alumino-silicáticas intemperizadas em condições tropicais úmidas, durante o Cenozóico. Ocupam amplas superfícies aplainadas ou onduladas, na forma de antigas superfícies de erosão expostas a intemperismo laterítico. Regionalmente, o atual estado de conhecimento sobre as bauxitas brasileiras revela o seguinte cenário:

(45)

15

Estudos efetuados por Denen & Norton (1977), Grubb (1979), Assad (1978), Aleva (!981). Kotschoubey & Trckenbrodt (1981), Kronberg et al. (1982), Boulangé & Carvalho (1989), Lucas (1989), Boulangé & Carvalho (1997), Lucas (1997), Kotschoubey et al. (1997) permitiram obter um modelo de evolução destes depósitos, em vários estágios, baseado numa origem poligênica.

As ocorrências de bauxita da região sudeste incluem, em Minas Gerais, os 24 depósitos do Quadrilátero Ferrífero (Varajão 1988a, Varajão 1988b, Varajão et al. 1989a, 1989b) que são desenvolvidos sobre rochas metapelíticas (filitos) do Super Grupo Minas; e os depósitos de Cataguases (Beissner et al. 1997, Lopes 1997, Lopes & Carvalho 1998, Valeton & Melfi 1988, Valeton et al. 1991), desenvolvidos sobre gnaisses do embasamento Pré-Cambriano do Complexo Juiz de Fora. Essas ocorrências estendem-se, ainda, para o estado do Espírito Santo, incluindo algumas pequenas reservas. Os depósitos desenvolvidos sobre rochas alcalinas localizam-se nas regiões de Poços de Caldas (Weber 1959, Almeida 1977, Melfi & Carvalho 1983, Shulmann et al. 1997) e Passa Quatro (Sigolo 1988, Sigolo & Boulangé 1997). Da mesma maneira, no estado do Rio de Janeiro, mais especificamente nos municípios de Resende, Rio Bonito, Piraí, Macacu e Mendanha (Sigolo & Klein 1987), assim como no município paulista de Lavrinhas (Sigolo 1979, Sigolo & Ribeiro Filho 1986), as ocorrências também se encontram sobre rochas alcalinas. Ainda em São Paulo, pequenas ocorrências se associam à rochas Pré-cambrianas da província Mantiqueira como anfibolitos em Nazaré Paulista (Silva & Oliveira 1989 , Oliveira & Toledo 1997), diabásios em Curucutu e granitos em Mogi das Cruzes (Toledo-Groke 1981, Oliveira & Toledo 1997).

Na região sul, no estado de Santa Catarina (Lages, Correia Pinto), as ocorrências se associam aos basaltos, diabásios e fonolitos (Dani 1988, Formoso et al. 1990, 1997).

3.3 - RESERVAS ATUAIS

(46)

16

(47)

17

CAPÍTULO 4

MATERIAL E MÉTODOS

Considerando que na área de estudo a ocorrência de bauxitas está associada aos corpos anortosíticos e conhecendo a influência exercida pelas rochas na gênese das jazidas bauxíticas, as frentes de atuação para o desenvolvimento deste trabalho consistiram no estabelecimento das diferentes filiações mineralógicas e na determinação das organizações micro-estruturais presentes nas várias fácies de alteração ao longo dos perfis e de suas relações com o modelado. Para tal, o trabalho foi divido em quatro etapas metodológicas, conforme exposto a seguir:

4.2- ETAPA 1 (PRÉ-CAMPO)

Nesta etapa foi realizada uma pesquisa bibliográfica, sobretudo de trabalhos que descreviam a geologia e geomorfologia da área. Além disso, foram revistos trabalhos sobre as bauxitas brasileiras e sobre os processos de alteração em regimes climáticos tropicais, envolvendo as reações físico-químicas presentes e os principais produtos geoquímicos, mineralógicos e texturais.

Foi realizado, também, um levantamento dos produtos cartográficos até então existentes para a área ou região na qual a mesma está inserida, tais como cartas planialtimétricas, imagens de satélites e fotografias aéreas. Uma pesquisa prévia no banco de dados da empresa detentora da área possibilitou conhecer o que já havia sido feito em termos de pesquisa de prospecção, gerando informações que foram utilizadas para planejar o trabalho de campo e traçar um plano de amostragem.

4.3- ETAPA 2 (TRABALHO DE CAMPO 1)

(48)

(49)

19

Topossequência 1

Formada por quatro furos e localizada numa seção que corta, transversalmente, a parte mais alta do maciço (Morro da Torre);

Formada por cinco furos e localizada numa seção que liga o topo do Morro da Torre, numa altitude aproximada de 1500 metros, ao topo do Morro do Buraco, aproximadamente 1300 metros.

Formada por três furos e localizada da parte alta do Morro do Buraco em direção a sua base, onde ocorre o contato com as rampas de pedimentos.

Do total de 12 furos de sondagem, foram coletadas, descritas e fotografadas 68 amostras. Todos os furos selecionados foram perfurados da superfície até atingir a rocha fresca. Foram realizadas, também, descrições, registro fotográfico e amostragens em cinco poços localizados em partes distintas do maciço (Fig. 4.1), com profundidades variando entre 8 e 15 metros. Foram coletadas 45 amostras nos respectivos poços. As 113 amostras coletadas estão, assim, distribuídas: 8 amostras da rocha fresca; 7 amostras do contato da rocha com a alterita e 98 amostras representativas da fácies de alteração da bauxita.

Adicionalmente, foram feitas observações e descrições em perfis localizados em vários pontos da área de estudo, sobretudo em taludes expostos em estradas e trilhas, buscando referendar o que já havia sido observado nos furos de sondagem e poços e/ou observar a ocorrência de novas feições. Por confirmarem as observações já feitas, não foi coletada nenhuma amostra em tais taludes.

A descrição inicial das amostras baseou-se em aspectos macromorfológicos, tais como cor, texturas, minerais presentes, etc., e foi realizada com o auxílio de lupa monocular com aumento de 20X. A partir dessa descrição, foram identificadas as fácies de alteração da bauxita de Barro Alto. O posicionamento das fácies na paisagem mediante a distribuição lateral das mesmas permitiu reconhecer suas implicações geomorfológicas e seu papel na evolução do relevo local. Os resultados dessas observações serão apresentados no Capítulo 5.

4.4- ETAPA 3 (LABORATÓRIO)

(50)

20

Figura 4.2 – Representação esquemática dos tipos de amostras coletadas e das análises realizadas com cada tipo.

4.4.1 - Preparação das amostras

As 113 amostras coletadas foram secas em estuda a 40 o_{C nas dependências do Laboratório de}

Geoquímica Ambiental do Departamento de Geologia da UFOP e preparadas para suas respectivas análises.

(51)

21

micromorfológicas, realizadas no Laboratório de Laminação do Departamento de Geologia da UFOP.

Todas as amostras foram preparadas para as análises geoquímicas e mineralógicas. Nas oito amostras contendo o contato entre o anortosito e a bauxita, as duas seções foram separadas com auxílio de um martelo geológico. Algumas amostras de anortosito também foram seccionadas em bandas claras e bandas escuras para a análise da composição química. Na preparação, as amostras foram britadas em britador de mandíbula na granulometria aproximada de 10mesh. Em seguida, foram homogeneizadas, quarteadas e pulverizadas em moinho de disco orbital com panela de tungstênio até atingirem uma granulometria adequada às análises (de 120 a 150 mesh). Posteriormente peneiradas (150 mesh) e novamente homogeneizadas, foram separadas quantidades satisfatórias para as análises. A britagem, pulverização e peneiramento foram realizados no Laboratório de Preparação de Amostras para Geocronologia do Departamento de Geologia da UFOP.

Para a análise da densidade aparente foram selecionadas amostras representativas da rocha fresca e das quatro principais fácies de alteração identificadas na Bauxita de Barro Alto (Capítulo 7). Fragmentos indeformados dos furos de sondagem dessas amostras foram serrados constituindo blocos cilíndricos de 5cm de diâmetro por 5cm de altura. Foram produzidos 25 bloquinhos para a rocha e para cada uma das fácies. A confecção desses bloquinhos foi realizada no Laboratório de Laminação do Departamento de Geologia da UFOP.

4.4.2 – Densidade Aparente e Balanço de Massas

A análise da densidade aparente (D.A.) foi realizada em amostra com estrutura conservada (blocos cilíndricos conforme descrito no item 4.4.1) para cálculos de perdas e ganhos na alteração isovolume. A determinação da densidade foi feita em amostras cobertas por parafina, pesadas ao ar e dentro da água, conforme proposto por Bonifas & Millot (1955), através da expressão:

onde é o fator de enriquecimento ou perda de um elemento, é a concentração do elemento j na

fácies de alteração w, é a concentração do elemento j no material parental p, é a densidade

aparente da fácies e é a densidade do material parental. Nos resultados, valores positivos indicam

(52)

22

4.4.3 - Geoquímica

A análise geoquímica dos elementos maiores e menores (Na, K, Mn, Mg, Ca, Fe, Al, Ti, P e Si) foi realizada por Fluorescência de Raios-X (FRX) para as amostras preparadas conforme descrito no Item 4.4.1. Foi utilizado um equipamento Philips, PW2404 do Modelo MagiX com amostrador automático PW2504 e Tubo de Rh a 2,4kW. Na análise, 5 g de material pulverizado foi calcinado em intervalos de 15 min a 550 o_{C e 2 horas a 1000}o_{C e posteriormente fundido em pastilhas com metaborato de lítio. Os}

teores foram reportados em óxidos (% em peso).

4.4.4 - Mineralogia

Para caracterização mineralógica foi utiliza a Difratometria de Raios-X (DRX). Amostras pulverizadas foram dispostas em lâminas de vidro e levadas ao Difratômetro X’Pert Panalytical com radiação de CuK , no intervalo de 2 a 70o₂_θ_{para a fração pó total e 2 a 35}o₂_θ_{para a fração argila.}

Na fração pó total foram estudadas lâminas desorientadas das mesmas 113 amostras analisadas geoquimicamente. Após identificação mineralógica preliminar, foram selecionadas 20 lâminas para análise da fração argila, lidas em amostras naturais, saturadas com etileno glicol e aquecidas a 550 o_{C em}

forno de mufla. Desse montante, apenas três amostras foram selecionadas para tratamentos químicos em razão da necessidade de melhor identificar os argilominerais presentes. Nessas últimas foram feitos tratamentos com saturação em CaCl2, KCl (Walker, 1958 apud Brown, 1961) e LiCl (Greene-Kelly,

1953).

A saturação com CaCl2 foi feita adicionando 10 ml de solução (0,5 mol/L) em 1,0g de argila,

deixando em repouso por uma hora e, em seguida, centrifugando a 4.000 rpm por 15 minutos, descartando o sobrenadante. Esse procedimento foi repetido três vezes e, em seguida, a amostra foi lavada e centrifugada cinco vezes com etanol diluído a 50% para remoção completa do CaCl2 excedente. Lâminas

orientadas foram confeccionadas e analisadas em ambiente natural, saturadas com etileno glicol e aquecidas durante 5 horas a 550o_C.

A saturação com KCl seguiu procedimento semelhante ao CaCl2, com exceção para a

concentração do reagente, que foi de 1,0 mol/L.