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Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 1 Curso: Geologia 3º ano Disciplina: Pesquisa geológica e exploração mineira I – ASPECTOS HISTÓRICOS DA PESQUISA GEOLÓGICA 3 A DESCOBERTA DOS METAIS 5 INTRODUÇÃO A PESQUISA GEOLÓGICA E GEOLOGIA MINEIRA 7 OBJECTO DA PESQUISA GEOLÓGICA 8 MÉTODOS DE PROSPECÇAO 9 INDICADORES GEOLÓGICOS 14 CLASSIFICAÃO DOS INDICADORES 14 INDICADORES REGIONAIS OU DE DESENGROSSAMENTO 14 RESUMO SOBRE OS INDICADORES 15 INDICADORES GEOMORFOLOGICOS 16 EXPRESSÃO TOPOGRÁFICA DOS AFLORAMENTOS 16 ENQUADRAMENTO FISIOGRAFICO GERAL DE ALGUNS TIPOS DE JAZIGOS 17 ENQUADRAMENTO FISIOGRAFICO PARTICULAR DOS PLACERS 18 ENQUADRAMENTO FISIOGRAFICO GERAL DOS JAZIGOS DE OXIDACAO E DE ENRIQUECIMENTO SUPERGENICO 19 INDICADORES MINERALOGICOS 23 PADRAO DE FRACTURAS COMO GUIA 36 GEOLOGIA DOS DEPÓSITOS MINERAIS 40 DEPÓSITOS MNERAIS ASSOCIADOS Á ROCHAS ÍGNEAS 40 DEPÓSITOS MINERAIS ASSOCIADOS ÁS ROCHAS ULTRABÁSICAS 40 SUDBURRY, ONTÁRIO CANADA 41 A ESSENCIA DE PESQUISA GEOLÓGICA 43 MODELOS DE PESQUISA GEOLÓGICA 43 CARTOGRAFIA GEOLÓGICA COMO MÉTODO DE PESQUISA 45 DIFERENTES APLICAÇÖES DA CARTOGRAFIA GEOLÓGICA NA PESQUISA 46 MÉTODOS DE PESQUISA GEOQUÍMICA 52 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 2 ESTUDOS DETALHADOS DE DEPÓSITOS DE MINERAL MOSTRAM QUE OS ELEMENTOS TENDEM 59 MÉTODOS DE PESQUISA GEOFÍSICA 68 MÉTODOS DE PESQUISA DIGITAL 69 PROSPECÇAO DE ALUVIOES E INTRODUÇÃO AO CÁLCULO DE RESERVAS GEOLÓGICAS 73 PROSPECÇAO DE ALUVIONAR ESTRATIGRÁFICA 73 PROSPECÇAO GERAL OU VOLANTE 75 AMOSTRAGEM POR SONDAGENS 80 LAVAGEM DOS SEDIMENTOS 81 JIGA 83 SLUICE 83 PROSPECÇAO SISTEMÁTICA E AVALIAÇAO DOS JAZIGOS ALUVIONARES 85 MÉTODOS DE EXPPLORAÇÃO 110 CRITÉRIOS DE SELECÇÃO DO MÉTODO DE EXPLORAÇÃO 112 EXPLORAÇÃO SUPERFICIAL 116 O CONCEITO DO ÂNGULO DE REPOUSO 117 PLANEAMENTO 117 EQUIPAMENTO 121 TIPOS DE EXPLORAÇÃO SUPERFICIAL 121 OPEN PIT-BENCH MINING 122 OPEN CAST OR STRIP MINING 123 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 5 francesa. O químico inglês Humphry Devy, usando uma corrente eléctrica para separar as substâncias, dividiu o Cal em oxigénio e um novo elemento a que chamou cálcio e do mesmo modo dividiu a magnésia em oxigénio e magnésio. Por outro lado, Devy conseguiu mostrar que um gás verde que o químico sueco Schecles produzira a partir de ácido clorídrico, não era um composto desse ácido e de oxigénio, como se pensava, mas sim um verdadeiro elemento a que chamou cloro (do termo grego que indica verde). A contínua investigação levou ao conhecimento de outros elementos, desde o século XIX os químicos começaram a sentir embaraços para ordenar segundo critérios lógicos todos os elementos conhecidos. Assim apareceu depois da introdução do conceito de peso atómico, a tabela periódica de Mendeleev, um químico russo, em 1869, que mostrava a ocorrência periódica de propriedades químicas semelhantes. A descoberta do Raio-X por Roentgen, inaugura uma nova Era na história da tabela periódica. Em 1711, o físico inglês Charles Barkla, tinha descoberto que quando os raios - x são bloqueados por um metal, os raios dispersados possuem um poder de penetração bem definido, que é função do tipo do metal: Por outras palavras, cada elemento produz os seus próprios raios-x característicos. Estudos aturados permitiram a identificação de elementos radioactivos, elementos de transição, elemento pesados, os gases nobres ou inertes, os elementos das terras - raras e actanídios. A descoberta dos Metais A maior parte dos elementos da tabela periódica são metais. Apenas 20 dos 102 elementos podem ser considerados como não metálicos. No entanto o uso dos metais surgiu relativamente mais tarde na história da espécie humana. Uma razão disto, é que com raras excepções, os elementos metálicos estão combinados na natureza com outros elementos não sendo fácil de reconhecer ou extrair. Os povos primitivos usaram inicialmente apenas os materiais que poderiam ser manipulados por tratamentos simples como a gravura, a separação de lascas, o entalhar e o triturar e, portanto os seus instrumentos restringiam-se a ossos, pedras e madeira. Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 6 Os povos primitivos poderão ter começado a conhecer os metais através da descoberta de meteoritos, de pequenas pepitas de ouro ou de cobre metálico presente nas cinzas de fogueiras usados como ornamentos muito antes de terem qualquer outra finalidade. Estes metais eram raros, atraentes e como tal muito aparecidos e usados como trocas até serem aceites como forma de pagamento. O facto que acabou por revelar toda a importância dos metais, foi a descoberta de que alguns deles poderiam adquirir um rebordo mais cortante do que a pedra, e manter esse rebordo mesmo em condições que destruiriam um machado de pedra. O primeiro metal a ser obtido em condições razoáveis foi o cobre já cerca de 4.000 a.c. A necessidade dos povos se defenderem das agressões e invasões de outros povos levou ao desenvolvimento da metalurgia da altura, criando-se ligas que tornavam os metais mais resistentes, como por exemplo a liga de Cu e Sn (bronze), suficientemente dura para a construção de armas. Ao longo de toda a história procurou-se o desenvolvimento que esteja intimamente ligado a tudo o que vem da terra. É nos recursos naturais e de entre os minerais, como acabamos de ver de uma forma sucinta, que está o futuro da comunidade. Assim sendo, o homem teve e tem desenvolvido todos os conhecimentos no domínio da pesquisa, prospecção, reconhecimento e exploração dos recursos minerais. Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 7 CAPITULO II INTRODUÇÃO A PESQUISA GEOLÓGICA E GEOLOGIA MINEIRA Para introduzir a pesquisa é importante começar por defini-la. A Pesquisa Geológica é um conjunto de actividades necessárias antes de se tomar uma decisão fundamental (“inteligente”) acerca do tamanho, flowsheet inicial de operações extractivas novas – neste aspecto contém um aspecto de avaliação (económica). A prospecção é a fase que antecede a pesquisa e que conduz a descoberta de jazigos e pode ser dividida em: Procura de jazigos minerais absolutamente desconhecidos; Procura de jazigos no provável prolongamento de jazigos conhecidos Procura de jazigos dentro de uma área favorável conhecida. A finalidade da prospecção é descobrir novos jazigos minerais que possam ser explorados no presente ou no futuro. O objectivo principal da prospecção é encontrar o maior número de depósitos minerais a um investimento mínimo e um tempo óptimo. A procura de jazigos é baseada na identificação e perseguição de indicadores, uma vez que o jazigo em si é muito pequeno e por vezes esta a grandes profundidades. Os indicadores são todos os factores que controlam ou controlaram os processos que deram origem a um determinado tipo de jazigos, ou que levaram ao enriquecimento ou transformação assim como as consequências da instalação do jazigo na rocha encaixante. Os indicadores Geológicos servem para a : (i) Localização regional de jazigos ou a definição de áreas mais prováveis; (ii) (ii) Localização imediata do minério dentro dum jazigo, também designado Pesquisa Mineral na qual se fazem sanjas (<5 m), poços <50 m ), galerias ( <100 m) e sondagens (sem limite). O que é que um geólogo de pesquisa faz? Esta pergunta continua a ser um grande problema para muitos indivíduos ligados a indústria e a economia. Num sentido lato a Pesquisa geológica lida com todos os Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 10 A oferta de produtos minerais é um processo que começa na prospecção, passa pelo desenvolvimento e acaba na produção. A prospecção é uma actividade de alto risco do ponto de vista financeiro. Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 11 Exemplo dum programa de prospecção (sulfuretos maciços) Selecção da área o Áreas de background (não favoráveis de momento) Áreas favoráveis Reconhecimento aéreo o Alvos não prioritários Alvos prioritários Trabalhos de prospecção no terreno o Alvos não prioritários Alvos prioritários 1° fase de sondagens zonas não favoráveis descoberta de mineralização 2° fase de sondagens Alvos não económicos Alvos com interesse económico 3° fase de sondagens alvos não económicos alvos com interesse económico Jazigos para o delineamento do jazigo Jazigos não económicos Jazigo com provável interesse económico Estudos económicos No esquema proposto as duas primeiras fases de sondagem têm por finalidade definir corpos que justifiquem o prosseguimento dos estudos. Os custos associados ao esquema são apresentados em percentagens (500 km2) Selecção de área – 4% Reconhecimento aéreo - 12% Trabalho no terreno – 29% Sondagens – 48%; 1a fase – 36%; 2a fase – 9%; 3a fase – 3% Sondagens para o delineamento do jazigo – 7% Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 12 A fase de sondagens para delinear o jazigo representa uma pequena percentagem quando comparado com o resto das fases porque a probabilidade (1 para 20) que a prospecção tem de descobrir uma ocorrência suficientemente atractiva e que justifique delineação é muito pequena. Outro modo de verificar a maneira como se processa a prospecção é analisar a selectividade da prospecção supondo-se uma área de dezenas de milhares de km2 após a selecção de área ela ficará reduzida a 500 km2 (Tabela 1) Tabela 1. Selectividade de áreas de prospecção Antes da decisão Após a decisão selectividade Selecção da área Província 500 km2 >50 Reconhecimento aéreo 500 km2 30 areas conducentes 17 Trabalho de campo 30 12 alvos 1.7 Sondagens 1a fase 12 1 12 2a fase 1 0.2 5 3a fase 0.2 0.05 4 Sondagens de delineação 0.05 0.025 2 Tendo demonstrado que a prospecção é uma operação de alto risco, qualquer programa de prospecção deve ser amplo, partindo dum interesse regional (background) e seleccionando áreas de interesse dentro de províncias definidas. Então a prospecção deve ser única e focalizada, seleccionando e concentrando se em alguns casos que podem ter interesse económico. Exemplos Prospecção de cobre profíritico (SW USA) 1a Fase – Estudo regional Compilação geológica Estudos fotogeológicos Análise estrutural Inspecção no terreno (aérea e no terreno) 2a Fase – Estudo detalhado Mapeamento e reconhecimento geológico dos afloramentos Campanha geoquímica de linhas de agua Aeromagnética Gravimetria Polarização induzida Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 15 a3- rochas ígneas de aspecto petrológico especial - Podem relacionar-se com: intrusões ácidas - Wo, Sn, intrusões básicas (Ex. noritos)- Ni intrusões ultrabásicas Cr, Ni, Pt Relação das épocas cronológicas com épocas metalogénicas Época metalogénica hersínica entre o carbónico e o triássico na Europa (jazigos diversos no Norte de Portugal) Zonas de fracturarão as quais se associam a região e não as fracturas principais mas sim a região. Ex. Mather Lode na Califórnia Rochas sedimentares de determinadas épocas. Ex. Fe do jurássico no Luxemburgo, Fe do silúrico em Portugal Condições climáticas e topográficas actuais ou passadas conducentes a formação de determinados jazigos a. Climas tropicais Laterização (bauxites de Manica) b. Climas áridos a semi-áridos associados a um nível freático e a concentração da zona de enriquecimento supergénico. Ex. deposito porfiritico de cobre (USA) c. Longos períodos de meteorização intensa seguidos de outros de erosão rigorosa que leva a formação de placers Resumo Sobre os Indicadores Indicadores geoquímicos – geoquímicos, geobotanicos e bioquímicos Indicadores - geomorfologicos Indicadores - mineralógicos Indicadores - estratigráficos e litológicos Indicadores - tectónicos e estruturais Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 16 INDICADORES GEOMORFOLOGICOS As características geomorfológicas de uma região podem servir como evidencia directa ou indirecta de existência de jazigos minerais. As indicações directas tais como a expressão superficial de um jazigo, são naturalmente as de maior utilidade e de fácil interpretação. No entanto, as provas indirectas são também úteis na medida em que, ajudando a estabelecer uma parte da historia geológica da região podem fornecer ideias chave para a prospecção geológica Expressão topográfica dos afloramentos Os filões de ganga compactos e resistentes a erosão, como aqueles em que a ganga é de quartzo finamente granuloso dão em geral, por erosão diferencial origem a afloramentos salientes com cristas erguidas abruptamente na superfície do terreno e com alinhamentos bem definidos. Pelo contrario, os filões de ganga carbonatado dão frequentemente origem a depressões bem definidas nas quais se instalam linhas de agua. No entanto, existem muitas excepções a esta regra. Por exemplo, muitos jazigos hipogénicos de ganga essencialmente dão origem a depressões superficiais no terreno por serem constituídos por stockwork em vez de enchimento maciço. Também nem sempre as zonas ricas são as mas salientes visto frequentemente consistirem em material esmagado e fendilhado que é facilmente erodido, enquanto que o quartzo estéril, mais maciço resiste, alem disso, os sulfuretos característicos de certas porções ricas promovem ou auxiliam a decomposição dos materiais com a excepção do quartzo estéril. Por outro lado, pode ter se dado o caso de mesmo em jazigos de ganga carbonatada, as reacções de meteorização do afloramento terem dado origem a chapas de ferro resistentes (Natureza Jaspoide) de maneira a que os afloramentos se mantenham salientes. Concluindo, quer numa linha de saliência ou reentrância no terreno merece sempre muita atenção se bem que o caso só por si não seja significativo Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 17 Enquadramento fisiografico geral de alguns tipos de jazigos Os aspectos topográficos podem não só resultar da presença de filões ou outros corpos mineralizados mas também reflectirem determinadas condições favoráveis a presença de minério. Estas condições variam tão largamente, dependendo do tipo de jazigo e das rochas encaixantes e exprimem-se por uma variedade de formas topográficas dependentes do clima e da historia geomorfológicas da região que é impossível formar quaisquer proposições gerais, mas numa dada região o estudo das relações do jazigo com o seu enquadramento geológico pode em muitos casos levar ao reconhecimento de indícios precisos para a prospecção. Por exemplo, tem se observado que em determinadas regiões áridas ou semi- áridas os basamentos das montanhas - áreas mais ou menos planas, cobertas por detritos vários e que há equilíbrio entre a erosão e transporte se encontram frequentemente associadas a existência de jazigos primários, enquanto que, as montanhas representam em geral as rochas mais compactas e resistentes. Os basamentos correspondem a áreas enfraquecidas por fracturação e erosão. Ora como se compreende é precisamente nesses pontos que se torna mais provável o aparecimento de jazigos hidrotermais, não só porque as zonas de perturbação estrutural são mais receptíveis as soluções mineralizadoras, mas também porque estas soluções alterando as rochas encaixantes, as tornam mais vulneráveis a meteorização alem de que certos produtos de alteração do próprio jazigo podem em muitos casos acelerar os processos de que resultam (é o caso do acido sulfúrico produzido por alteração de pirite) Por idênticas razoes, a maior parte dos aluviões auríferos estão relacionados com basamento, ocorrendo em redes hidrográficas que as atravessam em vez de correr em regiões mais altas. Com efeito, é nas de basamento que a alteração química das formações auríferas libertam totalmente o metal enquanto que nos encostos mais inclinados as acções mecânicas podem apenas produzir uma libertação mis completa, com a capacidade suplementar de produzir finas partículas, palhetas ou lamelas de ouro que sai sedimentam com menor selectividade e menores distancias. Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 20 As condições favoráveis ao enriquecimento supergénico dos minerais de cobre e de prata, por exemplo são bastante semelhantes as que a trás são descritas Para que o enriquecimento atinja valores interessantes é necessária uma lixiviação de grandes quantidades de metal na zona alta do jazigo, o que corresponder a uma grande porção do jazigo primário. Nestas condições ou o nível freático era extremamente profundo ou o que é mais razoável, a zona de lixiviação foi-se deslocando para baixo a medida Que a erosão ia abaixando a superfície, acompanhando o enriquecimento, mas sem o ultrapassar. Um tal equilíbrio entre a erosão e o enriquecimento supergénico ou, o que vem a dar o mesmo uma consistência na profundidade do nível freático combinado com uma descida muito lenta de ambos, é particularmente bem realizado em regiões de topografia velha Com efeito, se a região for de um relevo jovem a erosão baixaria rapidamente a superfície do terreno removendo grandes quantidades de metal útil que não tivesse tido tempo de ser solubilizado e transportado em profundidade, nestas condições o rendimento da lixiviação seria naturalmente baixo, e o enriquecimento fraco. JAZIGOS SINGENETICOS Se o minério faz parte desde a sua formação de uma massa rochosa, a própria rocha serve como indicador. A localização é mais exacta em rochas estratificadas, em aspectos sedimentares, mas é ainda regra geral, suficientemente definida para ser útil nas rochas ígneas homogéneas. Se o minério constitui um horizonte de uma formação sedimentar basta conhecer a sequência estratigráfica e a estrutura das camadas para se poder prever a localização dos afloramentos ou a profundidade de ocorrência do minério. O problema é extremamente simples se as camadas sofrerem poucos dobramentos, como acontece com os minérios de ferro Jurássico da Europa Central. A dificuldade aumenta com a complexidade do enrugamento, de modo que a prospecção e a pesquisa podem exigir a resolução de difíceis problemas de enrugamento. Excepto no caso de o minério ter sofrido estiramento, processos semelhantes em consequência a acção tectónica, a localização das colunas mineralizadas, quando Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 21 existentes, não é controlada por acidentes como zonas de cizalhamento, zonas brechadas ou dobras (que são tão importantes nos jazigos epigenéticos) mas apenas pelas condições de sedimentação aquando da deposição do minério, condições que incluem não apenas o ambiente físico-químico e biológico do meio, como também a forma e a extensão da bacia de sedimentação. Os jazigos singéticos de origem ígnea são, em geral, menos regulares que os sedimentares. No entanto, em soleiras possantes e lopólitos os constituintes minealógicos afectam ferquentemente uma deposição zonada do tipo complexo de Busheveld, na SA, onde ocorre zonas de Crómio de 150m de espessura ( possança reconhecíveis numa extensão de muitos km). As camadas de cromite têm possanças variáveis de 2.5cm a 1.8 m e concordam com a estratificação. Em intrusivos menos regulares, os jazigos singenéticos podem ser de distribuição tão irregular que o máximo que se pode afirmar é que existem algures no interior da formação. No entanto mesmo neste caso, o facto é útil porque permite limitar o campo de investigação. Por exemplo, sabe-se que os jazigos de cromite se circunscrevem a rochas ultra-básicas ou a serpenitose a serpentino –xistos delas derivadas. Não devem, pois procurar-se noutras rochas nem em serpentinitos de outras origens. A serpentina resultante das peridotites ou dunitos identificam-se em geral pela presença de fibras de asbestos ou de magnesite, e pela abundância de talco. Nos pegmatitos, os minérios metálicos são de distribuição irregular. No entanto notam-se em muitos pegmatitos zonas ± bem definidas caracterizadas, caso uma, pela sua mineralização peculiar, desde um emaranhado de micas junto da rocha encaixante, através de granitos gráficos e manchas fentíticas, até ao núcleo central, em geral quartzoso. A Tantalite e o berilo do NE Brasileiro encontram-se geralmente nas bordaduras do núcleo. JAZIGOS EPIGENETICOS Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 22 Os minerais introduzidos nas rochas posteriormente a sua deposição mostram em geral forte preferência por determinadas formações que se instalam em fracturas, quer substituam o material pré existente. Os jazigos de substituição em rochas estratificadas diferem dos sedimentares pelo facto de nem todo um horizonte contém minério: A substituição dentro um estrato é controlada por circunstancias adicionais que podem consistir em charneiras de dobras, fracturas ou filões do jazigo quando localizado por um filão quando corta um estrato favorável pode afectar de forma variáveis, desde um mero alargamento ao enriquecimento no interior ou nas vizinhanças do filão, i.e, podem verificar –se todos os casos desde a localização do minério no filão pela camada ate a localização na camada pelo filão. Nem sempre no entanto a formação favorável é sedimentar: mas .....vulcânica ou as suas coberturas piroclásticas podem desempenhar o mesmo papel de estratos sedimentares. Nem sequer é mesmo necessário que a formação seja estratiforme. Há indicações de carácter estático de que certos metais encontram preferencialmente associados por razoes de carácter químico a certas rochas hospedeiras. O calcário é especialmente receptor para o chumbo e o zinco, mas relativamente fraco para o ouro. Os quartzitos são também bons anfitriões para Pb-Zn sendo o Pb especial preferência pelos xistos. As rochas receptivas para o ouro são em geral as que contém clorite, se bem que a quando da mineralização , a clorite será siricitizada. Há, de um modo geral mais jazigos aurificos em xistos cloriticos em filões que em quartzitos e calcários. Em muitos casos o controle da mineralização não se faz pelos características meneralogicas ou texturais da rochas mas sim pelas suas propriedades mecânicas dos quais é especialmente importante a competência, em particular no caso dos jazigos instalados em fendas. A designação de competente aplica-se a rocha de relativamente rígidas que se fracturam em vez de se deformarem. Na maior parte dos casos , os quartzitos, os conglomerados bem e as rochas ígneas são competentes. Os xistos argilosos e calcários e as rochas cloritizadas, sepentizadas, mostram se em geral incopetentes Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 25 1. obter o percurso dos minerais pesados para descobrir os jazigos primários de origem. 2. Reconhecer as concentrações exploráveis nos aluviões e eluviões. É a prospecção aluvionar propriamente dita. A prospecção dos aluviões permite remontar aos jazigos primários sem que seja necessário entrar em considerações quantitativas rigorosas. Nas regiões recentemente degeladas, e onde a alteração não penetrou ainda profundamente, os índices de minerais em blocos glaciares das moreias, podem conduzir aos jazigos primários, de minerais como os de cobre, arsénio, ouro, chumbo, etc. Minerais em afloramentos Os minerais pouco alteráveis a superfície, são evidentemente os melhores guias. As suas associações gerais, ou regionais, devem ser perfeitamente conhecidas do prospector: um mineral sem interesse prático, pode conduzir a um mineral útil. O quartzo das províncias auríferas pode, em certas regiões, apresentar uma cor ou um grão determinado, mas não existe nenhuma regra geral. A flourite é um mineral da ganga característico para certos corpos mineralizados, especialmente de chumbo, zinco e estanho. Ela é relativamente resistente as condições de meteorização e, em alguns distritos, pode ser utilizada para indicar a posição dos corpos mineralizados. A natureza dos carbonatos pode constituir um guia para a geologia de superfície. Embora os carbonatos sejam bastante lexiviáveis na zona de oxidação, retêm nas suas cavidades vestígios pela forma e cor das mesmas. Os diversos aspectos da zonalidade mineralógica; em relação aos plutonitos, e zonalidade sedimentar (ou paleogeográfica), contribui bastante para a pesquisa dos jazigos minerais. Em trabalhos de superfície, trabalhos mineiros, ou sondagens, os valores poderão ser traçados, não em função das variações mineralógicas, mas na relação entre os teores dos diversos metais. P. Ex. Pb/Zn ou Au/Ag. Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 26 Um problema prático frequentemente posto, é a distinção entre as zonas de sulfuretos supergénicos e hipogénicos; os critérios mineralógicos microscópicos são contributo para a sua resolução. ALTERACAO DAS ROCHAS ENCAIXANTES As transformações mineralógicas mais comuns nas rochas encaixantes dos jazigos endogenicos são geralmente do tipo haloquimico, como por Ex as que resultam da introdução de elementos novos e remoção de elementos primitivos, embora por vezes se verifiquem apenas transformações texturais, estruturais ou mineralógicas sem apreciável variação de composição química (transformação topoquímica). Podemos pois considerar como um caso particular do metamorfismo na sua forma geral. As alterações, da mesma forma que as concentrações metalíferas, são consideradas com manifestações de concentrações hidrotermais libertadas de plutonitos ou aparelhos subvulcanicos e vulcânicos; é por isso que elas estão ligadas e nem tão pouco podem existir umas sem as outras. Essas soluções fazem recristalização das rochas, transportando elementos novos para a solução inicial (flúor, boro, enxofre, ..., metais), ou lexiviam as rochas encaixantes (drenagem lateral). A composição química das soluções, varia em função do tempo e do espaço, e, ao longo da circulação nas rochas depositam os minerais por abaixamento de temperatura. A agua tem um papel importante como mineralizador, solvente, agente de transporte de elementos e de calor. As “trocas físicas” manifestam-se pelas modificações de cor de granulometria, porosidade e textura (as rochas lexiviadas são porosas e leves). As “trocas mineralógicas”, em relação com as mineralizações hipotermais estão no aparecimento de granadas, anfíbolas, piroxenas, turmalina, biotite; com as mineralizações mesotermais (e por vezes hipo ou epi) estão no aparecimento de sericite, clorite, carbonatos, silica; as mineralizações epitermais e também as vulcanicas, em geral sericite, clorite, carbonatos, adulária, alunite e argilas. A propelitização é uma combinação de muitas neogéneses minerais: clorite, anfíbola, calcite e epídoto. Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 27 Os minerais mais correntes entre os quais se caracterizam os três tipos de mineralização hidrotermal são: Mineralização hipotermal – granadas, anfibolas, piroxenas turmalinas e biotite Mineralização mesotermal- sericite, clorite, carbonatos e silica Mineralização epitermal- pouca sericite, muita clorite e carbonatos Um mineral resultante da alteração relacionada com jazigos de qualquer dos tipos é a pirite, a alteração não deve ter uma alteração demasiado grande nem demasiado pequena; se for muito extenso não tem significado suficiente para apresentar valor em prospecção, pelo contrario quando demasiado restrito o corpo pode tornar-se difícil de identificar como o próprio jazigo. O aparecimento de uma só fase de alteração é raro, há normalmente sobreposição de fases sucessivas e a mineralização não está em geral ligada senão a uma ou duas fases, normalmente mais tardias. A alteração pode variar com a zonalidade dos depósitos mineralizados. Por isso as auréolas de alteração são um bom guia para a prospecção dum jazigo. As auréolas são representadas por minerais difusos relacionados com o jazigo em causa. As auréolas mais extensas e possantes contem elementos que tem afinidade com enxofre (chumbo, zinco, cobre, molibdénio), e as menos extensas contem elementos com afinidade com o oxigénio (estanho, tungsténio, zircónio, tório). (Sg. N. I. Safranov) O mesmo autor refere que se observa uma correlação directa entre os seguintes elementos: chumbo, zinco e prata; arsénio e bário; prata, bismuto e cobre; zinco, chumbo e bismuto; bário, estrôncio, mercúrio e cobre; molibdénio e cobre. Tem bastante importância a zonalidade vertical de elementos indicadores concordantes com a ordem de deposição dos elementos. Da base para o topo: estanho, tungsténio, molibdénio, arsénio, bismuto, arsénio, cobre, urânio, níquel, cobalto, zinco, chumbo, bário, prata, ouro, antimónio, arsénio, mercúrio, telúrio. PRODUTOS DE ALTERACAO SUPERGENICA Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 30 A – (x2) Com veios de quartzo, paredes celulares de jaspe limonítico e limonite intersticial B – (x5) Aspecto quadrangular com paredes celulares paralelas e estrutura cruzada C – (x5) Tipo médio D – (x2) Boxwork celular grosseiro de Blenda com veios de quartzo, paredes celulares de jaspe limonítico e limonite intersticial E e F (x5) Boxworks triangular encurvado de bornite com células em forma de olho G – (x1) Boxwork foliáceo de molibdenite contendo palhetas de limonite e veios de quartzo H e I (x5) Boxworks em curva de tetraedrite J e K (x3) Boxworks de galena; aspecto clássico (J); galena fina (K) VEJAMOS ALGUNS CASOS PARTICULARES DE METAIS DA ZONA DE OXIDAÇAO OURO Devido a sua grande resistência o ouro permanece nas zonas de oxidação, se a ganga é toda do tipo facilmente solúvel ou acatável (carbonatos sulfuretos) normalmente o chapéus de ferro apresentar-se-á mais ou menos enriquecido. Se pelo contrario a ganga for essencialmente quartzosa, com pequena quantidade de sulfuretos pode não ter havido variações sensíveis nas teores Descoberto um jazigo oxidado com determinados teores em ouro como saber se é ou não de esperar em profundidade um empobrecimento? Em geral poderia dizer-se que, se o material é do tipo terroso pode ter resultado de enriquecimento e portanto poderá suspeitar-se um abaixamento de teores em profundidade, se pelo contrario, um chapéu de ferro não contem ouro ou contem em teores baixos não é de esperar que em profundidade eles venham a aumentar. Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 31 ESTANHO A cassiterite é o único mineral de estanho de grande importância económica. Ela é altamente estável e sobrevive em depósitos aluviais, é tal como o ouro susceptível de enriquecimento nas zonas de oxidação. A possibilidade de um enriquecimento supergénico na zona de sulfuretos, principalmente estanite, é plausível, pela decomposição desta e oxidação em cassiterite, embora em condições especiais, pois esta também apresenta uma certa estabilidade. CHUMBO Dos metais básicos, o Chumbo é o mais resistente à lixiviação porque os seus sulfatos e carbonatos são praticamente insolúveis embora a galena se oxide em anglesite com bastante facilidade, o processo é retardado pela insolubilidade desta, que forma uma película protectora. No entanto de lento vai progredindo até à transformação completa. Por sua vez a anglesite em presença de águas gasocarbónicas ou outras fontes de iões CO32- converte-se em cerusite, muito mais estável. Apesar da sua pequena solubilidade, os minérios Pb podem ser lixiviados, deixando vazios que vêm a ser parcialmente ocupados por limonite porosa e friável. No entanto o processo não chega nunca a completar-se, pelo que uma prospecção superficial ou até alguma dezenas de centímetros de profundidade por meio de sanjas vão revelar a presença de minérios de Pb, pode-se concluir com razoável segurança que o material primário não continha este metal em quantidade apreciável. ZINCO O Zinco é o mais solúvel dos metais correntes. Embora o seu carbonato e silicato sejam razoavelmente estáveis o sulfato é tão solúvel que os minérios secundário de Zn raras vezes aparecem à superfície. Só nas rochas carbonatadas é que formam quantidades interessantes e, mesmo nestas, só a considerável profundidade na zona de oxidação e mesmo abaixo. Em determinadas regiões mineiras, a razão dos teores Pb-Zn-Ag é tão constante que a composição dos chapéus de ferro pode dar uma indicação sobre os teores do material primário. O cálculo baseia-se na hipotese de que as quantidades de chumbo e Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 32 sílica num dado volume de minério primário permaneceram constantes no minério oxidado. Recalcula-se o chumbo como galena, junta-se blenda, de acordo com a razão Pb-Zn, característica da região; recalcula-se o ferro como pirite; adicionam-se os componentes solúveis, em geral calcite ou dolomite. Evidentemente tem que se ter em linha de conta a migração do ferro e a compactação do chapéu de ferro. O método esta muito longe de ser rigoroso, mas pode ser útil para conduzir a decisão se um determinado jazigo merece ou não ser pesquisado em profundidade. A presença de Pb e Zn no jazigo primário pode também ser detectada por determinados estratos de limonite que enchem os vazios deixados pelos minérios destes metais. COBRE O Cobre é também facilmente solúvel. Quando existe Pirite em quantidades suficientes para fornecer H2SO4 em quantidades e quando a ganga e a rocha encaixante não são excessivamente básicas, a maior parte do Cobre é dissolvido e removido, deixando sempre alguns resíduos. Locke afirma mesmo que se nos afloramentos não existir Cobre, a experiência mostra que também não exista no material primário. Quando a rocha conter um mineral que neutralize o H2SO4, o Cobre pode permanecer na zona de oxidação sob a forma de malaquete com azurite e crisocola. É sabido que a presença de Cobre em rochas carbonatadas pode dar uma impressão exagerada quanto à riqueza das partes mais profundas, visto que os calcareous são fortemente desfavoráveis as enriquecimento supergénico. Uma técnica desenvolvida por Locke nas relações entre os produtos de oxidação dos minérios de Cobre e da pirite tem sido um sucesso na prospecção nos USA. O método consiste em estabelecer uma estimativa das percentagens aproximadas de Cobre que o material original continha o que envolve: 1o O cálculo da percentagem total de sulfuretos 2o O cálculo da razão dos sulfuretos cupriferos para os totais, que na prática se toma como razão pirite/calcosite. Quando a pirite sofre uma oxidação lenta mas total, por oxigénio do ar em presença de uma dada quantidade de água, mas na ausência de outras substâncias excepto gangas Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 35 jazigos de Zn- Pb de substituição em calcários quer ainda pelas suas propriedades mecânicas favorecerem a instalação de fracturas posteriormente mineralizadas, quer porque pela sua impermeabilidade constituíram barragens ao movimente de substância útil ( jazigos endógenos de barragens, jazigos de petróleo). Diversas formações rochosas caracterizam-se por depósitos de uma composição litogica determinada. Os controles litológicos são um meio muito eficaz nas descobertas de jazigos, tanto sedimentares como magmáticos. É muito importante conhecer os tipos de fácies que apresentam os jazigos sedimentares de minerais úteis, assim como a rocha encaixante. Os minerais ferríferos de fácies lacustre ou pantanosa, caracterizam-se pela fraca possança das camadas sedimentares, estratificação bem diferenciada e predominância de argilas. Os leitos ferríferos de fácies marinha são compostos de oólitos, detritos orgânicos e cimento. Os depósitos de minerais oólitos de manganes manifestam-se de maneira análoga aos de ferro de fácies marinha. Acumulações de minerais de ferro formam-se sobre maciços de rochas ultrabásicas (ou ao lado). Os controles fácio litológicos utilizam-se na pesquisa dos horizontes ferríferos e manganíferos, assim como dos sedimentos químicos associados aos anteriores. Os mesmos controles utilizam-se na pesquisa de bauxite e de fosforites. As fosforites estão relacionadas ou com a plataforma, com fácies glauconito-arenosa; ou com geossinclinais que se caracterizam pela eleva da espessura das camadas e forma irregular em extensão. CONTROLES E GUIAS ESTRUTURAIS Quando se examina a influencia das estruturas na repartição, localização e forma dos jazigos hipogénicos, deve ter-se em conta três fenómenos: Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 36 1. Repartição dos terrenos metalogénicos nos limites de zonas pregnadas ou de plataforma. 2. Repartição das regiões e das zonas mineiras nos terrenos metamórficos. 3. Localização dos jazigos metalíferos nas zonas mineiras. Geralmente as zonas minerais localizam-se em regiões de grande fracturação dos terrenos. Padrão de fracturas como guia Princípios mecânicos de fracturação Stress Planos de stress principal O padrão dos planos do stress Em stress uniforme Em stress não uniforme Relação das fracturas e stress Fracturas cizalhadas Fracturas de tensão Características de fracturas de cizalhamento e de tensão As forças causadoras das fracturas. Stress – quando o material estiver dentro dos limites elásticos, cada parede exerce força nas juntas. Esta força interna é designada Stress. O stress pode ser de tensão ou de compressão. Relação das fracturas com o stress Nos maciços rochosos as forças de tensão e de cizalhamento , são frequentes Fracturas de cizalhamento. Os ângulos dos planos de cizalhamento , são geralmente menos de 45º; em calcários e arenitos ( grés ) os ângulos são entre 15º e 30º cuja superfície do plano apresenta fragmentos resultantes do movimento. Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 37 De acordo com Mohr Theory – o material desliza ao longo de um plano onde existe a combinação óptima entre o stress de cizalhamento e o stress normal. Fracturas de tensão Se a um corpo é aplicado um stress de tensão ele quebrará em ângulo recto; contudo devido a heterogeniedade dos grãos é possível formar-se superfícies irregulares. As rochas sofrem ruptura pelas zonas de maior fraqueza descritas anteriormente como indícios da localização do minério. Padrão de veios como guia Análise do padrão de veios 1º - Observar o padrão na sua forma verdadeira - projecção dos veios num plano horizontal 2º - Ver se o padrão pode ser observado em termos de padrão de stress. O aspecto mais importante é correlacionar o padrão de veios com características geológicas: Formação rochosa que foi mais favorável à fracturação, superfície de fraqueza que desviaram os veios e a atitude das fracturas em relação ao acamamento e dobramento. A compreensão da origem e do mecanismo do padrão de veios não só inspira maior confidência nos resultados e conclusões mas também permite previsões mais inteligentes. Se souber porquê é que um veio acomoda minério sobre certas condições, estará em melhores condições de prever onde é que poderá ocorrer novo. Pesquisa baseada puramente na geometria do padrão de veios tem guiado à descoberta de muitos jazigos. Aplicação Os mapas geralmente só mostram uma parte do padrão de veios, e o resto é aquele que é semi-completamente explorado ou completamente, e alguns que ainda não foram descobertos. A assumpção guia é que a parte não visível tem o mesmo padrão que a parte visível. Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 40 GEOLOGIA DOS DEPÓSITOS MINERAIS Depósitos minerais associados á rochas ígneas Rochas ígneas são aquelas que se formam por solidificação total ou parcial do magma . com base na posição relativa das rochas ígneas em relação á superfície , podem ser: Plutónicas(profundas), Hipobissais (intermédias), e sub-vulcânicas (pouco profundas). O magma que atinge a superfície terrestre é designado de lava, que é resultante de um processo chamado de vulcanismo. O vulcanismo pode ser submarino, ou subáreo. O vulcanismo submarino é o mais importante para a metalogenia. As rochas ígneas também podem ser divididas de acordo com a sua composição química. Os parâmetros químicos mas importantes são: o SiO2, (K2O, Na2O), e Al2O3, que resultam na distinção entre rochas ultrabásicas , básicas , intermédias , ácidas , alcalinas e peri-alcalinas. Assim a composição química e a profundidade a que se localizam as rochas ígneas hospedeiras de mineralização são os dois critérios mais importantes para classificar os depósitos minerais associados ás rochas ígneas . Depósitos minerais associados ás rochas ultrabásicas Estes podem ser: Imensos complexos acamados e pós- tectónicos; Corpos ultrabásicos do tipo alpino em cinturões ofiolíticos ; Rochas toleilticas ou komatitos hipobissais a vulcânicos em séries vulcano-sedimentares associados á cinturões orogénicos Basaltos toleiticos em cinturões ofiolíticos; Rochas ígneas ultrabásicas alcalinas associados a eventos explosivos, diques, chaminés, exemplo: kimberlitos e carbonatitos Depósitos de sulfuretos de Cr, Pt e Ni associados á complexos ultrabásicos inter- acamadas Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 41 Do ponto de vista económico, as intrusões inter-acamadas pós-tectónicos são um ambiente metalogénico mais importante das rochas ultrabásicas , exemplo: o complexo Stillwater em Montana nos EUA , Sudburry , em Ontário no Canadá e Norisl´ky nos UraIS, Rússia. Estes complexos geralmente contêm rochas ultrabásicas na sua base, sobrepostos por rochas ígnea básicas, intermédias e ácidas, respectivamente. Eles são hospedeiros de depósitos de Cu,Pt, EGP, e Ni. Complexo de Bushvedt, SA, Fig... Mede 480x380Km e tem 9 Km de espessura ou 13.5 se incluir a cobertura das rochas ácidas. As camadas de cromite (2 Km de espessura), com 50-90% de cromite são contidas por vários km de reservas de minério por camadas, Ex: a camada “F” é 1.3m de espessura e tem um comprimento de 35 Km, o que implica 312 milhões de toneladas de minério com 47.6% de Cr2O3. Os PGM ocorrem geralmente associados a sulfuretos mineralizados de Ni-Fe-Cu de baixo teor ou com bandas de cromite muito finas. O Merensky Reef é um exemplo de camadas mineralizada Complexo do Great Dyke. Fig... Não é exactamente um dique, mas sim uma soleira com 530 km, de N para S; distinguem –se 4 camadas, nomeadamente: Musumguezi, Hrtley, Selukwe e Wedza. Cada camada constituída por múltiplos ciclos. Ex: a camada ou complexo de Hartley é constituído por 11 camadas de cromite com espessura que vai de 2 a 12 Cm ( Fig...) Sudburry, Ontário Canada Mede 60 x27 Km e é aproximadamente 8 km de espessura. Contém mineralizações sulfuréticas de Ni, Cu que ocorrem em lentes no contacto entre a base das rochas eruptivas e o murro da rocha encaixante. É importante mencionar aqui, que Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 42 Sudburry é um complexo único e que a sua origem não é conhecida. Alguns geólogos aventam a hipótese de uma origem devido a um impacto de meteorito.