PRETO
ESCOLA DE MINAS
DEPARTAMENTO DE GEOLOGIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM EVOLUÇÃO CRUSTAL
E RECURSOS NATURAIS
Petrogênese/Depósitos Minerais/Gemologia
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
Pedogeomorfologia e evolução da paisagem: gênese de depressões
fechadas em vertentes associadas à couraça bauxítica na extremidade sul
da Serra do Caparaó, sudeste do Brasil.
por
Ana Carolina Campos Mateus
Orientadora: Profª. Drª. Angélica Fortes Drummond Chicarino Varajão
Co-Orientador: Prof
o. Dr
o. Fábio Soares de Oliveira (IGC/UFMG)
PEDOGEOMORFOLOGIA E EVOLUÇÃO DA PAISAGEM: GÊNESE DE
DEPRESSÕES FECHADAS EM VERTENTES ASSOCIADAS À
COURAÇA BAUXÍTICA NA EXTREMIDADE SUL DA SERRA DO
FUNDAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO
Reitor
Marcone Jamilson Freitas Souza
Vice-Reitor
Célia Maria Fernandes Nunes
Pró-Reitor de Pesquisa e Pós-Graduação
Fábio Faversani
ESCOLA DE MINAS
Diretor
Issamu Endo
Vice-Diretor
José Geraldo Arantes de Azevedo Brito
DEPARTAMENTO DE GEOLOGIA
Chefe
iv
CONTRIBUIÇÕES ÀS CIÊNCIAS DA TERRA
–
VOL.
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
PEDOGEOMORFOLOGIA E EVOLUÇÃO DA PAISAGEM:
GÊNESE DE DEPRESSÕES FECHADAS EM VERTENTES
ASSOCIADAS À COURAÇA BAUXÍTICA NA EXTREMIDADE SUL
DA SERRA DO CAPARAÓ, SUDESTE DO BRASIL.
Ana Carolina Campos Mateus
Orientador
Angélica Fortes Drummond Chicarino Varajão
Co-orientador
Fábio Soares de Oliveira
Dissertação 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 Mestre Ciência Naturais, Área de Concentração: Petrogênese/Depósitos Minerais/Gemologia
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
DISSERTAÇÃo
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MEsrRÂDo
fÍfUf,O:
Pedogeomorfologia e evolução da paisagem: gênese de depressões fechadas emvertentes associadas a couraças bauxítieas na extremidade sul da Serra do Caparaó, sudeste do
Brasil.
AUTOR: ANA CAROLINA CAMPOS MATEUS
ORIENTAIIORA:AngéIioa Fortes Drummand Chicarino Varajão
CO-ORIENTADOR: Fábio Soares de Oliveira
Àprovada emt l0l09 l2ü1 5
PRE§IDENTE: Angélica Fortes Drummond Chicarino Varajão
BANCA EXAMINÂI}ORÂ:
Prof. Dr. Roberto Célio Valadão
Prof,, Dr. Cláudio Eduardo Lana
IGCruFMG
DEGEOruFOP
DEGEOruFOP
Ouro Preto, 10/0912015
{'
vii
Agradecimentos
Aos professores Angélica e Fábio pela oportunidade, orientação, incentivo e amizade. Ao professor César pelas essenciais contribuições.
Ao colega de mestrado Fabrício, ao técnico de mineração Venilson e ao professor Luiz Adriano da UFV pelo importante apoio em campo, em especial ao Fabrício que se tornou um grande amigo.
A empresa de mineração EDEM, a Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), a Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG) e ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) pelo apoio financeiro.
Aos professores e funcionários dos Laboratórios de Difração de Raios-X (DRX), Laminação e Microlab do Departamento de Geologia pela colaboração, em especial ao Laboratório de Difração de Raios-X onde tive a oportunidade de aprendizagem profissional desde os tempos da graduação.
A Jaqueline e Águeda pela amizade, incentivo e companhia. Ao casal João e Gessi, que sempre me apoiaram e me aconselharam como pais.
Ao Caio, aos seus pais Cássia e Cléber, e às suas irmãs Celina e Clara, que na reta final desse trabalho estiveram sempre presentes me apoiando com muita amizade e amor.
ix
Sumário
LISTA DE FIGURAS ... xiii
LISTA DE TABELAS E GRÁFICOS ... xvii
RESUMO ... xix
ABSTRACT ... xxi
CAPÍTULO 1. INTRODUÇÃO ... 1
1.1. Apresentação ... 1
1.2. Questão Norteadora ... 1
1.3. Objetivos ... 2
1.4. Localização e vias de acesso ... 2
CAPÍTULO 2. PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS ... 5
2.1. Etapa de Escritório (Pré-Campo) ... 5
2.2. Etapa de Campo ... 5
2.3. Etapa de Laboratório ... 8
2.3.1. Preparação das Amostras ... 8
2.3.2. Análise Textural ... 9
2.3.3. Análise Química Parcial (Fertilidade) ... 9
2.3.4. Análise Mineralógica ... 10
2.3.5. Análise de Química Total (FRX) ... 10
2.3.6. Análise de Densidade Aparente e Balanço de Massa ... 10
2.3.7. Análise Micromorfológica e Microquímica ... 11
CAPÍTULO 3. CONTEXTO GEOLÓGICO ... 13
3.1. Aspectos Físicos ... 13
3.1.1. Clima e Vegetação ... 13
3.1.2. Geomorfologia ... 13
3.2. Contextos Geológicos Regionais ... 13
3.2.1. Grupo Andrelândia ... 15
3.2.2. Suíte Caparaó ... 15
3.2.3. Gnaisse Tonalítico de Manhuaçu ... 16
3.2.4. Depósito Aluvionar ... 16
3.3. Arcabouço Estrutural... 16
CAPÍTULO 4. ESTADO DA ARTE: COURAÇAS BAUXÍTICAS E DEPRESSÕES FECHADAS ... 19
4.1. Considerações gerais sobre a bauxita ... 19
4.2. Os principais condicionantes na formação de depósitos de bauxíticos ... 20
4.2.2. Paleogeografia ... 20
4.2.3. Litologia ... 21
4.2.4. Geomorfologia ... 22
4.3. As bauxitas da região sudeste de Minas Gerais ... 24
4.4. A ressilicificação como processo associado à degradação da couraça bauxítica ... 26
4.5. Estudos sobre depressões fechadas na região sudeste do Brasil ... 27
CAPÍTULO 5. GÊNESE DAS DEPRESSÕES FECHADAS ... 29
Resumo ... 29
Abstract ... 29
5.1. Introdução ... 30
5.2. Materiais e métodos ... 31
5.2.1. Área de estudo ... 31
5.2.2. Levantamento geofísico por GPR ... 33
5.2.3. Descrição macromorfológica do horizonte pedológico e coleta de amostras ... 33
5.2.4. Caracterização química, física, mineralógica, micromorfológica dos horizontes pedológicos ... 33
5.3. Resultados ... 34
5.4. Discussões e conclusões ... 45
CAPÍTULO 6. GÊNESE DA COBERTURA PEDOLÓGICA ... 51
Resumo ... 51
Abstract ... 51
6.1. Introdução ... 52
6.2. Materiais e métodos ... 53
6.2.1. Área de estudo ... 53
6.2.2. Amostragem do solo ... 54
6.2.3. Análises física, químicas e mineralógicas ... 54
6.2.4. Descrição micromorfológica ... 55
6.3. Resultados ... 55
6.3.1. Aspectos macromorfológicos ... 55
6.3.2. Atributos físicos e químicos ... 57
6.3.3. Mineralogia ... 61
6.3.4. Micropedologia ... 62
6.4. Discussões e Conclusões ... 67
6.4.1. A couraça aluminosa como material de origem do solo ... 67
6.4.2. O processo de resilicificação e seus indicadores ... 68
6.4.3. Transformação da couraça e sua inserção na paisagem regional ... 71
CAPÍTULO 7. CONCIDERAÇÕES FINAIS ... 73
xi
Lista de Figuras
Figura 1.1- A) Localização da área de estudo entre as cidades de Espera Feliz-MG e Dores do
Rio Preto-ES. B) Mapa de SRTM mostrando a área de estudo ao sul do Pico da Bandeira. .. 3
Figura 2.1- Vertente da área de estudo mostrando a localização dos perfis N1, L1, L2, N2 e L3. Abaixo é apresentado imagens dos perfis com seus respectivos horizontes pedológicos e a posição de coleta das amostras indeformadas para análise micromorfológica e de densidade aparente ... 6
Figura 2.2- Direção de caminhamento onde foi aplicado o método geofísico GPR ... 7
Figura 2.3- Quantidade e tipo de amostra e análises laboratoriais realizadas. ... 8
Figura 3.1- Mapa geológico e área de estudo. Adaptado de Horn (2007) ... 14
Figura 4.1- A e B: Distribuição prevista de chuvas ao longo dos tempos geológicos. Os números são para mostrar os valores relativos (as unidades não são implementadas). A precipitação é dividida em quatro categorias: <50 = baixa precipitação, 50-100 = baixa a moderada precipitação pluviométrica, 100-200 = moderada a elevada pluviosidade, > 200 = elevada pluviosidade (após Parrish et al., 1982).Modificado de Tardy et al.(1991) ... 21
Figura 4.2- A) Regiões bauxitíferas do Brasil. B) Principais distritos bauxitíferos do sudeste do Brasil destacando em vermelho a região sudeste de Minas Gerais. Adaptado de Kotschoubey (1988) ... 25
Figura 5.1- A) Mapa de localização que indica a área de estudo. B) Mapa de SRTM mostrando a localização da área de estudo em relação ao Pico da Bandeira. C) Vertente com a localização das seções de GPR A, B e C e posição dos perfis pedológicos N1, L1, L2, N2 e L3. ... 32
Figura 5.2- A: Representação esquemática da vertente em estudo com as posições das seções de GPR. Radargramas B, C e D obtidos através do levantamento geofísico. ... 35
Figura 5.3- A) Perfil N1 com os horizontes pedológicos A1, A2 e C. B) Imagem mostrando a variação de tamanho dos fragmentos de bauxita encontrados em meio ao material argiloso dos horizontes pedológicos A1, A2 e C. C) Matriz argilosa com estrutura em blocos angulares a subangulares em torno de fragmentos de bauxita no horizonte C... 38
Figura 5.4- Difratogramas de Raios- X mostrando a constituição mineralógicas dos horizontes pedológicos A1, A2 e C do Neossolo. É importante notar o surgimento da caulinita na matriz argilosa que ocorre em torno dos fragmentos de bauxita. Kln=caulinita, Gbs= gibbsita, Qtz= quartzo, Gt= goethita, Hem= hematita, Ant= anatásio. ... 41
Figura 5.5- Difratogramas de Raios- X mostrando a constituição mineralógicas dos horizontes pedológicos A, Bw1, Bw2, e C do Latossolo. Nesta figura também é possível observar o aparecimento da caulinita na matriz argilosa do horizonte C. Kln=caulinita, Gbs= gibbsita, Qtz= quartzo, Gt= goethita, Hem= hematita, Ant= anatásio... 42
areia grossa e cristais de opacos na fração areia fina envolvidos por uma micromassa gibssito-caulinítica. D) Vazio em forma de cavidade e algumas vesículas envolvidos por micromassa gibbsítica, a LPP. LPP= luz polarizada plana, LPX= luz polarizada cruzada, Qtz= quartzo, Op= opacos. ... 43
Figura 5.7- Fotomicrografias do horizonte A. A) Microestrutura granular microagregada de coloração bruno-escura a LPP. B) Imagem que ilustra a LPP blocos angulares fortemente desenvolvidos de coloração bruno-escura. C) Vazio do tipo empilhamento complexo entre os grânulos e alguns vazios em forma de cavidades a LPP. No canto esquerdo inferior ocorre um nódulo típico de óxido-hidróxido de ferro. D) Cristal de quartzo a LPX. E) Cristal de zircão a LPP envolvido em micromassa de coloração amarelo-avermelhada. F) Fragmento de bauxita a LPX com cristais de quartzo em forma de ribbons. G) Imagem a LPP de argilans de coloração amarela e vermelha. H) Pedotúbulo em meio a uma micromassa de coloração bruno-escura, em LPP. LPP= luz polarizada plana, LPX= luz polarizada cruzada, Qtz= quartzo, Op= opacos... 44
Figura 5.8- Fotomicrografias do horizonte Bw. A) Imagem a LPP de blocos subangulares moderadamente desenvolvidos e microagregados de coloração vermelho-amarelada. B) Vazios do tipo planar em torno de blocos subangulares moderadamente desenvolvidos, em LPP. C) Imagem a LPP de microagregados vermelho-amarelados com vazios de empilhamento complexo. Também são observados cristais de opacos. D) Fotomicrografia à LPX de um cristal de quartzo com extinção ondulante e fraturas preenchidas pelo material da matriz. E) Nódulo típico de óxido-hidróxido de ferro em meio a micromassa vermelho-amarelada com cristais de quartzo e opacos, em LPP. F) Presença de um pedotúbulo com microagregados em seu interior a LPP. A direita é possível observar um fragmento de bauxita de 3,5 mm. G) Imagem a LPP de nódulo típico ferruginoso e presença de cristais de quartzo e opacos angulosos. H) Nódulo orgânico envolto por cristais de opacos e quartzo, em LPP. LPP= luz polarizada plana, LPX= luz polarizada cruzada, Qtz= quartzo, Op= opacos. ... 46
Figura 5.9- Evolução da vertente do Mioceno ao Plioceno. A) Provável morfologia da vertente no médio Mioceno onde teria ocorrido a formação da couraça bauxítica. B) No Mioceno Superior as condições climáticas úmidas e quentes ainda possibilitavam o contínuo rebaixamento do charnockito dando espaço a geração da couraça bauxítica e concomitante degradação dessa couraça formando o horizonte pedológico Bw. C) Remoção da cobertura pedológica formando as feições côncavas através de movimentação de massa e reativação tectônica no Plioceno ... 49
Figura 6.1- Mapas de localização e acesso da área de estudo. A) Principais vias de acesso sobre as cidades de Espera Feliz- MG e Dores do Rio Preto- ES. B) Localização da vertente a sul do Pico da Bandeira sobre imagem Aster. C) Imagem da vertente mostrando as regiões onde foram feitos os perfis e a descrição dos horizontes e profundidades dos perfis L1, L2 e L3. 53
Figura 6.2- Horizonte C do perfil L3 com presença de fragmentos de bauxita envolvidos pela matriz. Ao lado, fragmentos acima de 0,2 cm nos horizontes C, Bw e A. ... 57
Figura 6.3- Difratogramas mostrando a composição mineralógica dos horizontes C, B e A. É importante observar o aparecimento do pico da caulinita a partir da matriz argilosa presente em torno dos fragmentos de bauxita. Kln= caulinita, Gbs= gibbsita, Qtz= quartzo, Gt= goethita, Hem= hematita.. ... 61
xiii
alteromorfos e região vermelho amarelada próxima aos altermorfos. D) Imagem a LPX na porção esquerda e a LPP na porção direita de fragmento de bauxita com região menos e mais degradada. A região mais degradada apresenta micromassa gibbsito-caulinítica.Também ocorre fragmentos de quartzo fraturados. E) Fragmento de bauxita com regiões mais e menos degradadas com cristais de quartzo em LPP. F) Fragmento de bauxita a LPX apresentando micromassa gibbsito-caulinítica nas porções mais degradadas e micromassa gibbsítica com b-fábrica cristalítica nas regiões menos degradadas. G) Imagem a LPX na porção esquerda e a LPP na porção direita de microestrutura mássica de coloração vermelho-amarelada na matriz que envolve fragmentos de bauxita. H) Em LPP, blocos subarredondados na matriz que envolve os fragmentos de bauxita. Também é possível observar vazios em forma de cavidades. LPP= luz polarizada plana, LPX= luz polarizada cruzada, Qtz= quartzo ... 63
Figura 6.5- Análise microquímica por MEV de fragmentos de bauxita com porções mais e menos degradadas. A) Mapa microquímico mostrando o aumento na quantidade de silício em direção à região mais degradada da bauxita. B) Análise pontual mostrando o pico de silício aumentando em direção a região mais degradada. É importante observar o aumento do pico de silício e o desaparecimento do pico do Al em do ponto 3 ao 2. C) Análise linear mostrando o aumento do Si e a diminuição do Al em direção à região mais degradada. ... 64
xv
Lista de Tabelas e Gráficos
Gráfico 4.1- Comparação entre a produção de bauxita em milhões de tonelada no Brasil e no mundo. Fonte: USGS (2012) ... 20
Tabela 5.1- Atributos morfológicos e físicos (texturais) dos perfis estudados ... 36
Tabela 5.2- Análise de química (total e parcial) dos horizontes pedológicos dos perfis N1, N2, L1, L2 e L3. SB= soma de bases trocáveis; CTC(t) = capacidade de troca catiônica efetiva; CTC(T) = capacidade de troca catiônica a ph7; V= índice de saturação de bases; m=índice de saturação de alumínio; MO=matéria orgânica; LOI= perda ao fogo ... 40
Tabela 6.1- Descrição macromorfológica e atributos físicos (texturais) dos perfis L1, L2 e L3
... 56
Tabela 6.2- Atributos químicos (química parcial ou fertilidade) dos perfis L1, L2 e L3. SB= soma de bases trocáveis; CTC(t)= capacidade de troca catiônica efetiva; CTC(T)= capacidade de troca catiônica a ph7; V= índice de saturação de bases; m=índice de saturação de alumínio; MO=matéria orgânica. ... 59
Tabela 6. 3- FRX (química total) dos perfis L1, L2 e L3. ... 60
Tabela 6.4- Balanço de massa iso-Ti do perfil L2... 69
xvii
Resumo
Esse trabalho objetivou a compreender a gênese da cobertura pedológica associada ao depósito de bauxita em uma vertente na região de Espera Feliz/MG, enfatizando as transformações morfológicas, mineralógicas e geoquímicas envolvidas na formação assim como, a relação com a evolução da paisagem, particularmente, com as feições côncavas (depressões fechadas) frequentes na área. O estudo pedológico envolveu a abertura de 5 trincheiras onde foram descritas as feições petrográficas, mineralógicas, estruturais e morfológicas dos horizontes identificados. Nas amostras coletadas foram realizadas análises granulométricas, de densidade aparente, micromorfológicas ao microscópio óptico, mineralógicas por Difração de Raios-X, química parcial através de análises de fertilidade de solo, química total por Fluorescência de Raios-X e microquímica por MEV acoplado com EDS. O levantamento geofísico foi realizado através do radar de penetração no solo (GPR) em seções que abrangeram todas as depressões. Os atributos morfológicos (macro e micro), físicos, químicos e mineralógicos permitiram definir que os perfis situados fora das concavidades constituem LATOSSOLOS VERMELHO-AMARELO Distrófico húmico e os que ocorrem no interior são NEOSSOLOS LITÓLICO Húmico típico. A morfologia dos horizontes, particularmente a presença de fragmentos grosseiros de bauxita na base do perfil e a grano-decrescência destes em direção ao topo, sugerem que o solo tem sua origem associada à degradação de uma couraça bauxítica. A ocorrência no solo dos mesmos minerais presentes na bauxita, acrescidos da caulinita, também sugere essa relação genética através do processo de ressilicificação. As análises químicas de rotina apresentaram o aumento da quantidade de alumínio trocável, evidenciando a presença de Al livre em direção ao horizonte A. O mapa microquímico mostrou que as porções mais degradadas da bauxita apresenta acúmulo de silício. Tanto a composição geoquímica total, quanto o balanço de massa obtido a partir dela, revelam que em todos os perfis há um acréscimo no teor de SiO2 e um decréscimo no teor de Al2O3 do horizonte C para o A. A evolução
xix
Abstract
This study aimed to understand the genesis of soil cover associated with the bauxite deposit in a slope in the region of Espera Feliz city, Brazil, emphasizing the morphological transformations, mineralogical and geochemical involved in the formation as well as the relationship with the evolution of the landscape, particularly, with frequent concave features (closed depressions) in the area. It conducted a pedological and geophysicist survey in the slope. In pedological survey were opened in five wells and were observed them petrographic, mineralogical, structural features and identified the soil horizons. In the samples collected the following analyzes were performed: phisical, bulk density, micromorphological under an optical microscope, mineralogical by X-ray diffraction, partial chemical bay soil fertility, total chemical by X-ray fluorescence and microchemical by SEM coupled with EDS. The geophysical survey was carried out by Ground Penetration Radar (GPR) into sections covering all depressions. The morphological attributes (macro and micro), physical, chemical and mineralogical allowed to consider that the profiles analyzed outside the hollows are a Humic Ferrasols and occurring within the hollows are Humic Neosols. The horizons morphology, particurlary, the presence of coarse bauxite fragments concentrated in the base profile and a decreasing particle size thereof toward the top suggest that the soil has its origin associated with degradation of a duricrust bauxitic. The occurrence of these minerals in the soil, the same present in bauxite, plus kaolinite also suggests that genetic relationship through the resilicification process. Routine chemical analyzes showed an increase of the amount of exchangeable aluminum evidencing the presence of free Al in the A horizon. Microchemical map shows that the most degraded regions of bauxite shows accumulation of silicon. Both total geochemical composition, as the mass balance obtained from it, show that in all profiles there is an increase in the SiO2 content and a decrease in Al2O3 content toward the C for A horizons. Evolution soil geomorphological of slope would
CAPÍTULO 1
INTRODUÇÃO
1.1
–
APRESENTAÇÃO
Situado na Zona da Mata Mineira, próximo à divisa dos estados de Minas Gerais e Espírito Santo, o município de Espera Feliz e seus municípios vizinhos (aqui denominada região de Espera Feliz) possui diversas ocorrências de bauxita intercaladas com coberturas essencialmente argilosas. Esses depósitos distribuem-se de maneira fragmentada na paisagem, sendo principalmente identificados entre as cotas de 900 e 1100 m de altitude (Silva, 2015). Na parte superior dos morros e ao longo das vertentes onde a bauxita é localizada, observam-se feições de formato côncavo, morfologicamente semelhantes àquelas apresentadas por Filizola & Boulet (1995) e denominadas por esses autores de depressões fechadas. Como a gênese e evolução do manto de alteração tem íntima associação com a evolução do relevo, este estudo parte da premissa de que estudar a origem dessas depressões e da cobertura associada pode trazer importantes informações sobre a evolução da paisagem local e mesmo do Brasil Sudeste. Assim, os investimentos de pesquisa realizados foram no sentido de compreender as interações entre geoformas na escala da vertente e a organização da cobertura pedológica nessa mesma escala, relacionando ambos com a presença da bauxita. Esse estudo vai ao encontro dos preceitos defendidos pela Pedogeomorfologia, a partir dos quais as formações superficiais influenciam na esculturação da superfície, e vice-versa. De maneira a organizar o pensamento, os resultados do estudo são apresentados em dois capítulos. O primeiro abrange a gênese das depressões fechadas, privilegiando uma abordagem geomorfológica. O segundo trata, mais especificamente, da gênese da cobertura pedológica, através de uma abordagem pedogenética. A integração entre ambos, feita nas considerações finais, destaca a relação pedogênese e morfogênese, não de maneira dicotômica, mas integrada e ocorrendo em íntima associação. Previamente aos capítulos de resultados, são apresentados capítulos para contextualizar o leitor sobre a área de estudo, os procedimentos metodológicos adotados e um estado da arte com conceitos e estudos similares que foram de extrema relevância para fundamentar essa pesquisa.
1.2
–
QUESTÃO NORTEADORA
incluem depressões fechadas, desconectadas da rede de drenagem, levaram à formulação da questão central que norteia a realização dessa pesquisa: qual a relação entre a presença da couraça bauxítica, da cobertura argilosa que caracteriza o manto pedológico e das depressões fechadas?
1.3
–
OBJETIVOS
Este estudo objetivou investigar as relações entre a couraça bauxítica, a cobertura pedológica e as depressões fechadas presentes na paisagem da região de Espera Feliz, MG.
Como objetivos específicos foram incluídos:
Investigar a gênese das depressões fechadas;
Investigar a gênese da cobertura pedológica;
Relacionar atributos morfológicos e analíticos das formações superficiais às geoformas na escala da vertente, de maneira que esses possam ser utilizados como indicadores da evolução do relevo, e vice-versa.
1.4
–
LOCALIZAÇÃO E VIAS DE ACESSO
A área em estudo, cujas coordenadas centrais são 20°37’26’’S e 41°50’26’’O, localiza-se na divisa entre os municípios de Espera Feliz- MG e Dores do Rio Preto-ES (Figura 1.1 A), no extremo sul da Serra do Caparaó. Ao norte da área (Figura 1.1B), a aproximadamente 30 km, encontra-se o Pico da Bandeira, cujos 2892 m de altitude o torna o terceiro ponto mais alto do Brasil.
Figura 1.1- A) Localização da área de estudo entre as cidades de Espera Feliz-MG e Dores do Rio Preto-ES. B) Mapa de SRTM mostrando a área de estudo ao sul do Pico da Bandeira.
CAPÍTULO 2
PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS
2.1
–
ETAPA DE ESCRITÓRIO (PRÉ-CAMPO)
Os estudos que precederam a realização deste (Soares, 2013; Silva, 2015) permitiram que não somente a formulação da questão central dessa pesquisa, mas também a seleção da área representativa a ser investigada baseada no reconhecimento em campo e laboratório de grande parte da região. Além desses estudos, uma parceria com a empresa de pesquisa mineral EDEM, que há muito tempo realiza sondagens para a identificação de bauxita em diversos municípios de Minas Gerais e Espírito Santo, facilitou o acesso a diversos depósitos e aperfeiçoou esta escolha. Assim, foi possível reunir, numa etapa anterior à realização do primeiro trabalho de campo, um conjunto de produtos cartográficos do contexto em que está situada a vertente selecionada (cuja localização foi apresentada no item 1.4 ). Dentre tais produtos, destacam-se mapas geológicos das folhas SF-24 Vitória, SF-23 Rio de Janeiro, SF.24-V-A-IV Espera Feliz e SF.24-V-A-I Manhumirim e imagens do satélite LANDSAT-TM, CNES-SPOT 9 (Google Earth). Um levantamento bibliográfico de estudos sobre depósitos de bauxitas, tanto no mundo como no Brasil, e da gênese de depressões fechadas também foi realizado para dar suporte não só às investigações de campo, mas também à interpretação e discussão dos resultados obtidos.
2.2
–
ETAPAS DE CAMPO
O trabalho de campo foi dividido em duas etapas. A primeira, com duração de cinco dias, teve como objetivo o estudo pedológico através do reconhecimento, caracterização e coleta da cobertura numa seção da vertente que incluísse as depressões e os segmentos entre elas. Esse levantamento pedológico foi realizado através da abertura de 5 trincheiras, N1, L1, L2, N2, L3 (Figura 2.1), com profundidades, respectivamente, de 65, 200, 162, 75 e 214 cm. A letra “N” foi atribuída para as
mineralógica, de química parcial e total, e as amostras indeformadas para micromorfologia e análise microquímica.
Figura 2.1- Vertente da área de estudo mostrando a localização dos perfis N1, L1, L2, N2 e L3. Abaixo é apresentado imagens dos perfis com seus respectivos horizontes pedológicos e a posição de coleta das amostras indeformadas para análise micromorfológica e de densidade aparente.
A segunda etapa de campo foi destinada ao estudo geofísico pelo Ground Penetrating Radar (GPR). O GPR é uma técnica eletromagnética que emite ondas de rádio de alta frequências entre 10 e 3.500 MHZ. Essas ondas são capazes de penetrar no solo a profundidades de até 100 metros dependendo da frequência empregada. O equipamento possui duas antenas, uma emissora das ondas eletromagnéticas e uma que capta os sinais refletidos por diferentes alvos no subsolo. A propagação do
sinal depende das propriedades dielétricas presentes no solo e rocha, controladas primariamente pelo seu conteúdo de água. O radar é sensível às variações de composição (pH, viscosidade, temperatura, etc.) dos fluidos intersticiais das rochas e às mudanças estruturais destas, preenchidas ou não com água. As mudanças nas propriedades dielétricas da rocha causam a reflexão do sinal, que é captado pela antena receptora, onde é amplificado, digitalizado e gravado.
Após definir uma direção preferencial de caminhamento, condizente com aquela em que foram abertas as trincheiras na primeira etapa de campo (Figura 2.2), foi realizado o levantamento com GPR da marca Interface Radar System (SIR-4000) fabricado pela Geophysical Survey Systems Inc. (GSSI). O SIR-4000 é composto por um sistema de operação windows que consiste de uma unidade de controle digital (DC-2000) com um keypad, video VGA screen e um painel de controle que permite observação em tempo real. A antena utilizada para esse levantamento possui frequência central de 400 MHz (modelo 5103), considerada de alta frequência que permite investigação em profundidade máxima de penetração até 6 metros com uma boa resolução de acordo com as características ou propriedades que constituem o solo. Para o levantamento foi considerada a constante dielétrica 3, utilizada para solo argiloso seco.
Além da seção preferencial indicada, foram realizadas seções perpendiculares extras para obter mais dados de subsuperfície. Os pontos foram devidamente marcados com o auxílio de dois GPS marca Garmim, utilizados no modo de alta definição, e realizando a correção diferencial de modo a ter a precisão na localização dos pontos e das seções geofísicas. Estes pontos foram marcados no terreno com auxílio de estacas de madeira com identificação que pudessem ser localizados e reconhecidos em caso de necessidades de novo levantamento.
Figura 2.2- Direção de caminhamento onde foi aplicado o método geofísico GPR.
do software RADAN 7 TM, na qual pode ser visualizada a geometria, mergulho, posicionamento e
várias outras características da subsuperfície e realizadas a correção do tempo zero (time zero); a remoção do plano de fundo (background removal), deconvolução, correção topográfica, aplicação de filtros e ajustes de ganho para alcance (range gain).
2.3
–
ETAPA DE LABORATÓRIO
2.3.1- Preparação das amostras
Na etapa de laboratório foi realizado o preparo das amostras e análises de diversificados atributos. A Figura 2.3 sintetiza os tipos de amostras coletadas e as análises realizadas.
Figura 2.3- Quantidade e tipos de amostras e análises laboratoriais realizadas.
de 60g, posteriormente cominuída em um almofariz para diminuir o tamanho dos fragmentos e pulverizada em moinho de disco orbital com panela de tungstênio até atingir granulometria adequada (250 mesh). A secagem, o quarteamento, o peneiramento e a cominuição foram realizados no Laboratório de Geotecnia e de Cerâmica do Departamento de Geologia da UFOP e a moagem no Laboratório de Difração de Raios-X deste mesmo Departamento. Também foram feitas as análises da densidade aparente (D.A.) e balanço de massa em amostras de fragmentos de bauxita dos perfis N1, L1 e L2 e em torrões de solo com estrutura conservada destes mesmos perfis. O método empregado foi o torrão parafinado (EMBRAPA, 1999).
2.3.2- Análise Textural
A análise granulométrica foi realizada no Laboratório de Análise de Solo Viçosa Ltda pelo procedimento da EMBRAPA (1999). Após agitação lenta (16 horas), utilizando hexametafosfato de sódio como dispersante, o silte e a argila foram determinados pelo método da pipeta, ao passo que a areia grossa e fina foram separadas por peneiramento. As proporções de cada fração foram plotadas no diagrama triangular para obtenção da classe textural.
2.3.3- Análise Química Parcial (Fertilidade)
Na análise química parcial, ou fertilidade, foram medidos os teores de P, K e Na reportados em mg/dm3; Ca, Mg e Al, capacidade de troca catiônia efetiva, capacidade de troca catiônica a pH 7 e
soma de bases trocáveis reportados em cmolc/dm3; os índices de saturação de bases e de saturação de
alumínio em % e; a matéria orgânica em g/kg. Essas análises foram realizadas no Laboratório de Análise de Solo Viçosa Ltda.
O pH em água foi medido pelo método potenciométrico em suspensão com relação solo:solução igual a 1:2,5. O Cálcio e magnésio trocáveis foram extraídos com KCl 1 mol/L em pH 7,0, e dosados através do espectrofotômetro de absorção atômica. Potássio e sódio trocáveis foram extraídos com solução de HCl 0,05 mol/L e H2SO4 0,025 mol/L (Mehlich 1), sendo dosados pelo
espectrofotômetro de emissão de chama. O Alumínio trocável foi extraído com KCl 1 mol/L, determinado por titulação com NaOH 0,025 mol/L. Acidez extraível (H+ + AL3+) foi extraída com
2.3.4- Análise Mineralógica
As análises mineralógicas da fração pó total foram realizadas em 20 amostras, assim distribuídas:
Perfil 1: solos dos horizontes A1, A2 e fragmento de bauxita do horizonte C;
Perfil 2: solos do horizonte A, Bw1 e Bw2;
Perfil 3: solos do horizonte A, Bw1, Bw2, C e fragmento de bauxita do horizonte C;
Perfil 4: solos do horizonte A1, A2, C e fragmento do horizonte C e
Perfil 5: solos do horizonte A, AB, Bw, BC e fragmento do horizonte C.
O equipamento utilizado foi o difratômetro Panalytical, modelo Empyrean, com radiação
CuKpotência 45KV e voltagem de 40mA, do Laboratório de Difratometria de Raios-X da Universidade Federal de Ouro Preto (DEGEO/UFOP). O intervalo de varredura foi de 2 a 70°, com
passo de 0,02 °2θ e contagem de 10’’/passo. Os difratogramas foram interpretados no Software X’Pert
HighScore Plus e através de padrões da literatura (Brindley & Brown, 1980).
2.3.5- Análise Química Total
Análises químicas dos elementos Na, K, Mn, Mg, Ca, Fe, Al, Ti, P e Si, reportados em óxidos (% em peso), foram realizadas nas mesmas amostras das análises mineralógicas. As análises foram feitas por Fluorescência de Raios-X utilizando o equipamento Philips PANalytical, PW2404 do Modelo MagiX com amostrador automático PW2504 e Tubo de Rh a 2,4kW do Laboratório de Fluorescência de Raios-X do Departamento de Geologia da Universidade Federal de Ouro Preto (DEGEO/UFOP). Na análise, 1 g de material pulverizado foi calcinado a 405°C e/ou 1000 oC, e
posteriormente fundido em pastilhas com 6 g de fundente (Tetraborato de Lítio).
2.3.6- Análise da Densidade Aparente e Balanço de Massa
O cálculo de densidade aparente foi realizado em cubos de lado 2,5 cm cobertos por parafina. Estes foram pesados ao ar e dentro da água, conforme proposto por Millot & Bonifas (1955):
onde , é o volume deslocado pela mostra parafinada – volume da parafina, = peso da amostra seca, = peso do becker + água + amostra parafinada, é o peso do becker + água, é a densidade da água a 25°C (1g/cm3), é o peso da parafina utilizada e é a densidade da parafina
(0,9g/ml).
Após esta etapa foram feitos os cálculos de perdas e ganhos geoquímicos na alteração através da fórmula de balanço de massa proposto por Millot & Bonifas (1955):
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
aporte enquanto valores negativos indicam perda.
2.3.7- Análise Micromorfológica e Microquímica
Os fragmentos indeformados das amostras foram selecionados para a confecção de lâminas delgadas e polidas com dimensões de 1,8 x 30 x 40 mm, no Laboratório de Laminação do Departamento de Geologia da Universidade Federal de Ouro Preto (DEGEO/UFOP). Dentre as amostras escolhidas, 5 foram de fragmentos de bauxita e 7 de solo. As amostras mais friáveis foram impregnadas a vácuo com resina de poliéster Polilyte (Reforplás T208) pré-acelerada (Filizola & Gomes, 2004). O estudo micromorfológico foi realizado em microscópio óptico trinocular da marca Zeiss, modelo Axiophot, com câmera digital integrada, utilizando terminologias propostas por Stoops (2003).
CAPÍTULO 3
CONTEXTO GEOLÓGICO
3.1
–
ASPECTOS FÍSICOS
3.1.1- Clima e Vegetação
O clima na área de estudo é Tropical de Altitude, com verão ameno e inverno frio. A média máxima é de 25,3ºC e as mínimas de 12,8ºC. A precipitação pluviométrica anual é em média 1.595mm. A vegetação predominante na região é a Mata Atlântica (Floresta Subúmida do Interior, IBGE, 1981) encontrada nas reservas particulares, parques estaduais e na região do Parque Nacional de Caparaó. Na região houve a retirada de madeira nobre para a plantação de algodão e posteriormente de café, que ocupa, juntamente com as pastagens, grande parte da área (Horn, 2007).
3.1.2- Geomorfologia
O relevo é constituído por um antiforme (Serra do Caparaó), com serras alongadas com foliação principal NNE, sendo o pico da Bandeira seu ponto culminante (2891 metros). As serras são contornadas por terrenos com cotas entre 800 a 1100 metros, sendo que a crista principal do antiforme não apresenta um caimento contínuo.
A rede de drenagem é controlada por canais que ora seguem a orientação preferencial NNE, ora seguem o padrão de fraturas NW, que são responsáveis por um lineamento principal. Deste modo, os rios formam cotovelos ao mudarem de sentido e, quando acompanhados de uma variação altimétrica, formam sucessivas corredeiras (Soares, 2013).
3.2
–
CONTEXTO GEOLÓGICO REGIONAL
Em um contexto regional os depósitos bauxíticos encontram-se inseridos no domínio de rochas gnaissicas-graníticas dos grupos Andrelândia e Suíte Caparaó, sendo que a vertente estudada ocorre sobre rochas gnáissicas granulíticas da Suíte Caparaó. Também são observados próximos aos depósitos de bauxita o gnaisse tonalítico de Manhuaçu. Sobre essas unidades estão presentes depósitos aluvionares, como coberturas terciárias (Figura 3.1).
3.2.1- Grupo Andrelândia
O Grupo Andrelândia pode ser definido como um conjunto de paragnaisses granatíferos e/ou biotíticos/muscovíticos, diversamente migmatizados e/ou milonitizados, ricos em corpos pegmatíticos, que margeia a Serra do Caparaó, desde ao norte da BR-262 até ao sul de Espera Feliz. São gnaisses variados, como anfibólio-biotita gnaisse, granada-biotita gnaisse kinzigítico, gnaisse com porfiroblastos de feldspato, migmatitos nebulíticos, rochas granodioríticas e quartzitos médios a grossos puros, às vezes com sillimanita. A estrutura dos gnaisses é de olhos a pérolas, textura granoblástica a grano-nematoblástica, granulação fina a grossa. O contato com as rochas do Complexo Juiz de Fora (Serra do Caparaó), onde não tectônico, mostra uma paraconcordância devido à homogeneidade estrutural (Horn, 2007).
3.2.2- Suíte Caparaó
A suíte do Caparaó compreende rochas de alto grau como ortopiroxênio-granada-gnaisse, ortopiroxênio-clinopiroxênio-anfibólio-gnaisse, granulitos e rochas mais máficas. Existem também muitas áreas com gnaisses bandados e migmatitos. Segundo a classificação de Mehnert (1986) se
tratam de migmatitos estromáticos, às vezes do tipo “schlieren-nebulítico”. Ocorrem “schollen” de
piroxenitos e anfibolitos, centimétricos a métricos, em forma curvada a alongada. As rochas estão normalmente muito dobradas e têm textura paralela. A migmatização parcial aumenta próximo ao contato com as rochas do Grupo Andrelândia.
De acordo com Horn (2007) as partes mais altas do terreno são formadas por ortopiroxênio-gnaisses de cor escura e composição máfica. Eles mostram, quando intemperizados, um bandamento milimétrico. São de granulação fina e aspecto maciço; às vezes é possível ver a olho nu porfiroblastos
de granada e piroxênios. A presença de “schlieren” nas rochas félsicas a intermediárias (ortopir oxênio-gnaisses charno-enderbíticos) são bem visíveis. Estas últimas rochas, de cor predominantemente cinza, verde-escura a cinza escura, são fino maciças e de granulação fina a grossa. Mostram um bandamento milimétrico a centimétrico. As bandas mais claras possuem quartzo em forma discóide e alongada. A textura é bastante milonitizada e recristalizada (Horn, 2007).
biotita, silimanita e, em raros casos, também cordierita. A rocha de granulação média a grossa contem enclaves de composição piroxenítica e anfibolítica. Os dois mostram fortes sintomas de fusão e mistura mecano-química (Horn, 2007).
3.2.3- Gnaisse Tonalítico de Manhuaçu
O gnaisse tonalítico de Manhuaçu é um ortognaisse granodiorítico, trondhjemítico a tonalítico, com partes de anfibólio-biotita gnaisse, geralmente com orientação predominante N-S, mas em consideráveis partes isotrópico (Horn, 2007). Deve ter-se formado a partir da fusão de rochas da crosta inferior a média com pouca contribuição de pararochas. Segundo o Projeto RADAM BRASIL (1983) trata-se de uma rocha que pertence à suíte intrusiva do Espírito Santo (Horn, 2007).
3.2.4- Depósito Aluvionar
Os depósitos aluvionares terciários presentes nesta região são depósitos fluviais in situ, arenosos e argilosos com lentes de cascalho que se encontram em torno das curvas dos rios e das partes a jusante das corredeiras. Podem ser encontrados, em partes das encostas, depósitos de colúvio com espessuras variadas que, devido a escala do mapa, não são distinguidos dos depósitos aluvionares (Horn, 2007).
3.3- ARCABOUÇO ESTRUTURAL
De acordo com Novo et al. (2011), a Suíte Caparaó possui uma gama de estruturas geradas em regime deformacional dúctil. A foliação, paralela ao bandamento composicional, é a estrutura mais proeminente. Tem direção predominante a NNE, com mergulhos altos (valores modais entre 60° e 85°), ora para oeste ora para leste, com deflexões locais para mergulho médio a baixo e vertical. Macroscopicamente, pode ser observável uma lineação mineral e de estiramento marcada, principalmente, por cristais de quartzo, feldspato potássico e plagioclásio estirados, contida na foliação principal. A partir da análise dos indicadores cinemáticos, relacionados à foliação e lineação de estiramento nela contida o autor concluiu que o transporte tectônico se deu por cavalgamento de SE para NW.
CAPÍTULO 4
ESTADO DA ARTE: COURAÇAS BAUXÍTICAS E DEPRESSÕES
FECHADAS
4.1
–
CONSIDERAÇÕES GERAIS SOBRE A BAUXITA
O nome “bauxita” é derivado de Le Baux, pequena cidade situada na região das Alpilles, sul da França, onde foi pioneiramente identificada em 1821 pelo geólogo Pierre Berthier (Kotschoubey, 1988). A bauxita tem uma tonalidade normalmente marrom avermelhada, mas também pode ser marrom clara, rosada, amarela, branca, cinza, preta e até espécies esverdeadas dependendo do tipo e da concentração dos minerais ferrosos presentes. Ela apresenta uma grande variedade de texturas, possui brilho opaco e terroso com aparência de argila ou terra. Embora predominem óxidos de alumínio hidratados, em sua maioria as bauxitas formam uma mistura, contendo sílica, óxido de ferro, titânio e outros. Portanto, a bauxita não é considerada uma espécie mineral, sendo mais coerente trata-la como uma rocha (Bardossy, 1981; Bardossy & Aleva, 1990). Os principais constituintes dessa rocha são: a gibbsita Al(OH)3, diásporo AlO(OH) e boehmita AlO(OH). A bohemita e o diásporo são
predominantes respectivamente na Europa e China. Em regiões tropicais como Brasil, Guiana, Jamaica e países africanos, a gibbsita predomina (CETEM, 2001).
A bauxita rica em gibbsita é muito valorizada na utilização industrial, já que ela pode ser refinada a temperaturas de digestão mais baixas que outros tipos de minerais que contêm alumínio, como a caulinita. A utilização mais comum da bauxita é na fabricação de alumínio metálico. No entanto, o grupo da bauxita não metalúrgica tem uma série de aplicações, incluindo refratários (31%), abrasivos (24%), produtos químicos (16%), cimentos de alta alumina (18%) e fabricação do aço (11%) (Pascoal & Pandolfelli, 2000).
Gráfico 4.1: Comparação entre a produção de bauxita em milhões de tonelada no Brasil e no mundo. Fonte: USGS (2012).
4.2
–
PRINCIPAIS CONDICIONANTES NA FORMAÇÃO DE DEPÓSITOS
BAUXÍTICOS
4.2.1- Clima
As principais ocorrências de bauxita no mundo estão sob condições climáticas tropicais úmidas, com taxas anuais de temperatura entre 20° a 26°C e precipitação anual de 1200 mm (Bardossy, 1981). As regiões que possuem uniforme distribuição anual da chuva são vistas como menos favoráveis para a formação de depósitos de bauxita, já que estações secas são compreendidas como fundamentais para haver concrecionamento (Tardy, 1993). Embora existam divergências em relação à duração de períodos secos e úmidos, bem como em relação aos valores de precipitação e temperaturas ideais, as evidências obtidas por estudos com isótopos de oxigênio, palinológicos, paleontológicos imediatos de coberturas estratificadas e etc., convergem para o fato de que o ambiente tropical é o mais propício à formação da bauxita. A presença de formações lateríticas em ambientes extra-tropicais, nesse sentido, remete sua formação a contextos paleoclimáticos. Mesmo quando situada em climas tropicais atuais, não significa que sejam produtos recentes, considerando que podem ter sido preservadas na paisagem desde tempos remotos (Tardy et al. 1991).
4.2.2- Paleogeografia
Durante o Jurássico a Mauritânia e Egito na África e a extremidade norte da América do Sul (Figura 4.1) estavam localizados próximo ao equador. A África do Sul e grande parte do atual escudo brasileiro eram governadas por climas áridos. Durante o Cretáceo e Cenozóico houve um desvio para o norte destes dois continentes, ocorrendo, ao mesmo tempo, uma rotação lenta da África. O clima equatorial foi afetando a Amazônia desde o Maastrichtiano (75.5 a 65.5 Ma); ocorrendo progressivamente uma extensão dessa zona climática mais úmida para o sul, reduzindo as áreas áridas da parte central do Brasil. Desde o Jurássico até o tempo atual o clima da América do Sul e a região sul-leste da África tornou-se mais úmido, ao passo que o oeste da África se tornou mais árido.
A
B
Figura 4.1- A e B: Distribuição prevista de chuvas ao longo dos tempos geológicos. Os números são para mostrar os valores relativos (as unidades não são implementadas). A precipitação é dividida em quatro categorias: <50 = baixa precipitação, 50-100 = baixa a moderada precipitação pluviométrica, 100-200 = moderada a elevada pluviosidade, > 200 = elevada pluviosidade (após Parrish et al., 1982).Modificado de Tardy
et al.(1991).
Por serem produtos de condições climáticas que variam ao longo do tempo geológico, as ocorrências de bauxita podem apresentar idades muito variadas, desde cambriana ou talvez proterozóica superior (Bokson, na Sibéria) até recente, como é o caso de certas Ilhas do Pacífico, com bauxitização atual. Em escala mundial, a maior parte dos depósitos conhecidos se formou no Cenozóico, com forte diminuição quantitativa no Mesozóico e mais ainda no Paleozóico (Kotschoubey, 1988).
Diversos elementos das rochas influenciam na gênese de bauxita, destacando a composição mineralógica e a presença de estruturas que permitem a entrada de soluções de alteração, como fraturas, contatos minerais, diáclases, minerais com maclas, etc. As bauxitas lateríticas podem se formar através de vários tipos de rochas, com exceção para quartzitos puros, quartzo-arenitos e rochas salinas (Bardossy, 1981). As rochas carbonáticas (dolomitos e calcários) se enquadram em um grupo especial de bauxitas. Os carbonatos quando submetidos a processos de dissolução pela água da chuva tem seus componentes lixiviados e depositados em depressões, formando os depósitos de bauxita cárstica. A bauxita Halimba na Hungria é um típico exemplo de depósito de bauxita cárstica formada sobre as superfícies de dolomitos e calcários do Triássico Superior.
Em se tratando de rochas máficas ou félsicas, o processo de alteração em rochas máficas tende a ser três vezes mais rápido e, por isso, tais rochas podem se transformar em bauxita com maior facilidade (Nahon, 1986). Isso porque as rochas máficas contém mais Fe e menos Si, com tendência de segregar o Fe2O3 e acumular o Al2O3. As rochas que contém excesso de Si requerem um longo período
de alteração ferralítica para formarem bauxitas. Além disso, Si e Al possuem forte afinidade geoquímica e, caso a atividade de sílica seja alta no sistema, a tendência segue para a mineralização da caulinita, e não gibbsita. Por esse motivo, rochas que possuem baixo teor de quartzo (abaixo de 50%) como os arcóseos, argilitos, folhelhos, filitos, xistos, granodioritos, dacitos, khondalitos, charnockitos, alguns gnaisses e leptinitos são potencialmente rochas mais produtoras de bauxita (Bardossy, 1981). Dentre os principais exemplos, estão os depósitos bauxíticos associados a filitos silurianos no Guiné, aos derrames basálticos paleógenos da região oeste de Camarões, e as bauxitas provenientes da alteração de basaltos proterozóicos na região do Tucuruí e Carajás (Hieronymus et al.,1989).
Bauxitas são pouco encontradas em depósitos de alteração de rochas ultrabásicas, que geralmente formam lateritas ricas em Fe e Ni (Bardossy, 1981). Já as rochas alcalinas, apesar de conterem altos teores de alumínio, formam poucos depósitos de bauxita devido a pequena ocorrência deste tipo de rocha na superfície da Terra. Alguns exemplos são os que ocorrem da alteração de intrusões fonolíticas paleo e mesozóicas da região de Lages em Santa Catarina-BR, com reservas estimadas de 5,8 milhões de toneladas (Valeton et al,1989); bem como as bauxitas formadas a partir do maciço alcalino que corta o embasamento pré-cambriano na região de Poços de Caldas em Minas Gerais (Weber 1959, Almeida 1977, Melfi & Carvalho 1983, Shumann et al. 1987); e os depósitos bauxíticos no município de Barro Alto, Goiás-BR formados a partir de anortositos da Série Superior do Complexo Máfico-Ultramáfico Acamadado de Barro Alto (Oliveira et al., 2009; 2011; 2012).
4.2.4- Geomorfologia
ruptura do supercontinente Gondwana no final do Mesozóico, por exemplo, desencandeou-se uma erosão intensa que destruiu as antigas superfícies que existiam naquela época (Partridge & Maud, 1987). No entanto, apesar de todos os continentes terem evoluído de forma independente durante o final do Mesozóico e Cenozóico, diversos autores consideram a possibilidade de terem existido períodos de condições ótimas para a geração de superfícies planas em todos eles (Melhorn & Edgar, 1975). Para qualquer modelo de planation adotado, platôs elevados são susceptíveis de apresentar os perfis mais evoluídos de intemperismo e conter depósitos localmente ricos em bauxita (Thomas, 1996).
Para as principais regiões de ocorrências de depósitos bauxíticos, Bardossy (1981) distinguiu algumas feições geomorfológicas associadas, quais sejam:
platôs elevados;
paisagens de peneplano (superfície totalmente aplainada pela erosão, com altitude próxima ao seu nível de base);
regiões montanhosas de encostas e topos de morros cônicos;
encostas de regiões montanhosas mais elevadas e
pequenas depressões e vales.
Os platôs podem ocorrer em baixas e altas latitudes e exibirem localmente formas circulares, ovais e alongadas, sendo a maioria dissecados por vales erosivos resultando em complicados platôs dendríticos. As bauxitas de melhor qualidade, com baixos teores em sílica, são geradas em platôs muito dissecados. Os platôs com declives suaves e morros cônicos e encurvados também podem gerar depósitos de bauxita (Bardossy, 1981). Um típico exemplo de bauxitas formadas em platôs elevados são as do depósito do Batatal, localizado no Quadrilátero Ferrífero, Minas Gerais. Os depósitos ocorrem em um planalto com declive suave para leste, com altitudes entre 1.840 e 1.820 m, cobrindo uma área de 90.000 m2 (Boulange et al., 1997).
Em paisagens de peneplanos sem forma de planaltos elevados, as bauxitas podem cobrir extensas áreas. Um exemplo desse tipo de ocorrência são os depósitos que ocorrem em Weipa, localizada na ponta nordeste da Península do Cabo York, Queensland, Austrália. Essa bauxita ocorre nas partes baixas de uma superfície laterítica pré-pliocênica levemente ondulada que se formou em sedimentos do Mesozóico (White, 1976).
Um exemplo de bauxitas que ocorrem em regiões montanhosas mais elevadas são as localizadas na Serra da Mantiqueira, Brasil. Os depósitos ocorrem nas partes medianas das encostas com 20° a 45° de mergulho. São bauxitas com alta porosidade e permeabilidade, protegidas da erosão pela densa floresta tropical. Outro caso são as bauxitas do depósito do Morro do Fraga, borda leste do Quadrilátero Ferrífero, Minas Gerais. Estes depósitos encontram-se em encostas de pequenas bacias limitadas por uma crista formada por camadas subverticais de itabirito, cobertas por uma crosta de óxidos e hidróxidos de ferro que os protege contra a erosão. As altitudes dos depósitos estão entre 1050 m e 975 m (Boulange et al., 1997).
Existem poucos lugares onde a bauxita é encontrada em pequenas depressões e em fundo de vales planos. Como exemplo, podem ser citados os depósitos estudados por Varajão et al. (2000), no platô de Uberaba, que se localiza entre as cidades de Uberaba e Uberlândia, Minas Gerais. As bauxitas desta região localizam-se em um platô que apresenta um ângulo de mergulho de 2° e uma larga depressão na parte central. Estas bauxitas se desenvolveram sobre arenitos, argilitos e siltitos pertencentes ao Membro Serra do Galga, topo do Grupo Bauru, foram degradadas e remobilizadas da porção superior da vertente e depositadas nas partes mais baixas, sendo, posteriormente, deferruginizadas por um processo de lixiviação. O depósito do Morro do Fraga também pode ser citado como exemplo de bauxitas encontradas em depressões. A parte mais baixa do depósito situa-se em torno de 975m e é formada por uma pequena bacia que apresenta fragmentos de bauxita, transportados das regiões mais altas. Esta bauxita, sob condições hidromórficas, sofreu uma intensa deferruginização que deu origem a uma bauxita argilomórfica de coloração acinzentada rica em Al2O3
(57%) e TiO (4,5%) residual e com baixo teor de Fe2O3 (3%) (Boulange et al., 1997).
Dentre os estudos que correlacionaram a gênese e evolução da bauxita com a evolução do relevo, Oliveira et al. (2009) e Oliveira et al. (2011), estudando depósitos bauxíticos desenvolvidos a partir de anortositos, identificaram dois grupos de fácies: uma bauxítica, que se concentra nos topos das elevações; e uma argilosa, que se localiza nas áreas concavizadas, anfiteatros nas vertentes e nas bordas do maciço. Essas áreas argilosas representam zonas de transformação da bauxita, o que consequentemente alterou a maneira como os fluxos se comportam na vertente e levou à esculturação dessas feições.
4.3
–
AS BAUXITAS DA REGIÃO SUDESTE DE MINAS GERAIS
incluindo os ricos depósitos do Pará, oeste do Maranhão, leste do estado do Amazonas e o sul do território do Amapá (Kotschoubey,1988). Recentemente, Oliveira et al., (2009; 2011; 2012) apresentaram a ocorrência de depósitos na região centro-oeste, mas cuja abrangência espacial não permite distinção numa escala regional na condição de uma província.
Figura 4.2- A) Regiões bauxitíferas do Brasil. B) Principais distritos bauxitíferos do sudeste do Brasil destacando em vermelho a região sudeste de Minas Gerais. Adaptado de Kotschoubey (1988).
O depósito de bauxita da região sudeste de Minas Gerais estão inseridos em um cinturão com direção NE que se inicia em São João Neopomuceno (MG) e se prolonga até o Espírito Santo, com interrupções nos vales do Rio Pomba e Muriaé (Carvalho, 1989). Existem algumas pesquisas realizadas nos depósitos de bauxita desta região, como de Miraí (Lopes, 1987 e Lopes & Carvalho,
Província Bauxitífera do sudeste do Brasil
Região de ocorrência dos fosfatos aluminosos do Pará e Maranhão Província Bauxitífera da Amazônia Oriental
A
1988), Cataguases (Roeser et al. (1984), Lopes & Branquinho (1988), Valeton & Melfi (1988), Valeton et al. (1991), Brandalise & Viana (1993) e Beisser et al. (1997)); e o de Espera Feliz (Soares, 2013; Soares et al., 2014).
Roeser et al. (1984), Lopes (1987), Lopes & Carvalho (1988), Lopes & Branquinho (1988), Valeton & Melfi (1988), Valeton et al. (1991), Brandalise & Viana (1993) e Beisser et al. (1997) destacam que as bauxitas da região sudeste de Minas Gerais provém de rochas granulíticas de caráter ácido e básico inseridas em um domínio morfoestrutural do alinhamento Paraíba do Sul. Os depósitos ocorrem nos topos e nas encostas superiores de morros com formato “meia-laranja” (entre 700 e 1000 m de altitude) e os materiais mais argilosos e areno-argilosos ocorrem nas encostas inferiores e nas baixadas nas cotas situadas (entre 100 e 700 metros) (Lopes, 1987). A gênese desta bauxita teria ocorrido a partir do Terciário, num período de calma tectônica em um intervalo de fases de reativação e posteriormente afetada pela erosão provocada por soerguimento da área (Carvalho, 1989). As atividades tectônicas responsáveis pelo controle estrutural e pelo soerguimento das superfícies facilitaram a ação química e a erosão dos materiais formados (Romano & Castañeda, 2006).
Soares (2013) estudou dois perfis de alteração na mesma vertente foco deste estudo, com o objetivo de compreender sua gênese e evolução. Este depósito possui como rocha geradora um gnaisse da fácies granulito, especificamente da série charnockítica, denominado charno-enderbito. Através de estudos macromorfológicos, mineralógicos, micromorfológicos e geoquímicos a autora verificou a presença de cinco fácies de alteração: isalterita caulinítica, bauxita isalterítica, bauxita laminar, bauxita fragmentada e sólum. Os perfis com características que indicam mobilização e que se localizam junto às depressões na porção central da vertente, apresentam um horizonte caulinítico aloterítico sobreposto por um horizonte de bauxita, que por sua vez é constituído por uma fácies bauxita laminar desorientada e uma bauxita fragmentada. Segundo Soares (2013), a partir da observação de eventos tectônicos recentes, a bauxitização ocorreu durante o Mioceno e as fácies remobilizadas teriam se formado no Plioceno, como no caso dos depósitos do Quadrilátero Ferrífero estudados por Varajão et al. (2009).
4.4
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A RESSILICIFICAÇÃO COMO PROCESSO ASSOCIADO À DEGRADAÇÃO
DA COURAÇA BAUXÍTICA
Diversos autores citam o processo de ressilicificação como um dos principais fatores associados à degradação da couraça bauxítica e a maioria entende que os horizontes pedológicos que ocorrem acima das couraças são produtos da degradação geoquímica da bauxita a partir de mudanças climáticas e da instalação de uma cobertura vegetal de maior porte (Lucas et al., 1993).
Em Poços de Caldas, Weber (1959) observou que a bauxita poderia sofrer um processo de ressilicificação para formar argila. Nos depósitos de bauxita de Porto Trombetas e Juruti em estudos de Boulangé & Carvalho (1988 e 1989) e Lucas (1988) foram encontrados nódulos de gibbsita em contato com a matriz argilosa sugerindo que esse material poderia ser fragmentos de bauxita que teriam dado origem a camada argilosa por ressilicificação. Outros aspectos como: a presença de pequenos grãos de quartzo com fissuras preenchidas pela matriz argilosa; a presença de nódulos argilomorfos; e os conteúdos de Ti e Zr na camada argilosa serem superiores ao da camada bauxítica, indicariam a transformação in situ de um horizonte bauxítico anterior. Em perfis estudados em depósitos de Vargem dos Óculos, na região do Qradrilátero Ferrífero, Varajão (1988a) observou um aumento no conteúdo de sílica crescendo da camada bauxítica para a camada caulinítica inferior em detrimento do conteúdo de alumina. Nos depósitos de bauxita no maciço de Passa Quatro localizado na região sul-sudeste do Brasil, Sigolo (1988) também observou blocos de bauxita que foram afetados pela ressilicificação da gibbsita. Oliveira et al. (2012; 2013) explicou a gênese de facies argilosas em zonas concavizadas do revelo através da transformação por ressilicificação de antigas fácies isalteríticas de bauxita com bioturbação por térmitas associada.
4.5
–
ESTUDOS SOBRE DEPRESSÕES FECHADAS NA REGIÃO SUDESTE DO
BRASIL
Depressões fechadas são formas de bacia que não possuem um fluxo de saída e são geradas por perda de material solúvel de base (Filizola & Boulet, 1996). Na região sudeste do Brasil, essas depressões podem ser encontradas em vários tipos de rochas.
No município de Caçapava, no estado de São Paulo, ocorrem depressões fechadas em topo de morros em domínio de sedimentos quartzo-cauliníticos na Bacia de Taubaté de idade quaternária e terciária que pertence a Formação Pindamonhagaba. Segundo Filizola & Boulet (1993 e 1996) o principal mecanismo de formação dessas depressões é a denudação química. Essas depressões fechadas também ocorrem sobre rochas basálticas no Platô de Itapetiniga, SP e segundo Castro (1980) são interpretadas como resultado da alteração e solubilização das rochas facilitada por uma rede de fraturas e diáclases.
João: silimanita-granada-muscovita-biotita-gnaisse, com intercalações de níveis ou lentes calciossilicáticas, gonditos, mármores e de silimanita-muscovita-biotita-xisto. Através de levantamento do solo em topossequências, as autoras observaram que a cobertura latossólica evoluiu lateralmente para argissolo hidromórfico junto com a evolução da depressão, e os perfis de sondagem elétrica vertical obtidos no centro da depressão indicaram a ocorrência de uma zona de percolação subvertical que teria favorecido a evolução da depressão por subsidência geoquímica, promovendo o rebaixamento do latossolo pré-existente e sua subsequente transformação por hidromorfia.
Na Serra da Piedade, região do Quadrilátero Ferrífero em Minas Gerais, Pereira et al. (2012) verificou que as depressões fechadas existentes em formações ferríferas bandadas também são formadas através de processos de dissolução geoquímica. Ainda em Minas Gerais, Feltran Filho (1997) estudou as depressões existentes no topo das Chapadas de Uberlândia. Uma dessas depressões é caracterizada pela Lagoa da Estação Irara, onde o autor verificou que há uma continuidade lateral do solo entre o fundo e o interflúvio atribuindo o fato a processos geoquímicos que teriam causado transformações e deformações na cobertura pedológica formando as depressões. Na área de estudo deste trabalho, divisa entre Minas Gerais e Espirito Santo, Soares (2013) foi quem apontou a existência de feições de formato côncavo na parte superior dos morros e ao longo das vertentes onde a bauxita é localizada.
