Depósitos de concentração residual

DEPÓSITOS DE
CONCENTRAÇÃO RESIDUAL
DEPÓSITO DE
ENRIQUECIMENTO
SUPERGÊNICO
Depósitos de
Concentração Residual
Os depósitos de concentração residual são
importantes em clima tropical úmido como o
Brasil.
Acumulação residual de uma ou mais
substâncias estáveis em condições superficiais.
Depósitos
intempéricos:
intemperismo, ou regolitos.
mantos
de
Intemperismo
Intemperismo engloba todos os processos
de alteração de rochas e minerais na
superfície da Terra, que ocorrem em contato
com:
 atmosfera,
 hidrosfera e
 biosfera.
Principais fatores:
Ambientais: Clima, relevo, vegetação, circulação de água,
condições de Eh e pH, variações no nível do lençol freático
Temporais: tempo de atuação dos processos
Geológicos: composição e
textura da rochas
porosidade
permeabilidade
situação tectônica (soerguimentos, estabilidade)
Intemperismo
Agente principal: ?
águas superficiais.
Estas são freqüentemente ácidas devido à:
• Oxidação de sulfetos (pirita) – H2SO4 (ac.
sulfúrico).
• dissolução de CO2 da atmosfera, formando
H2CO3 diluído;
• presença de ácidos húmicos (processos
biológicos de degradação da M.O. nos solos);
Intemperismo Químico
Principais processos: ??
• Dissolução
• Oxidação
• Hidratação/hidrólise
• Carbonização
• Quelação
Intemperismo químico
Ataque potente das rochas e minerais!
Mudança completa das propriedades
físicas e químicas.
Aumento no volume dos compostos
minerais secundários (formados durante o
intemperismo) quando comparados com
os minerais primários da rocha original.
Sequência de minerais tamanho argila característicos dos diferentes
estágios de intenperismo
estágio
Aumento
estabilidade
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Mineral
Gipsum (halita)
Calcita (dolomita)
Olivina-hornblenda (diopsídeo)
Biotita (glaunita, clorita)
Albita (anortita, microclínio)
Quartzo
Ilita (muscovita, sericita)
Micas intermediárias
Montmorilonita
caulinita (haloisita)
Gibsita (boemita)
Hematita (goetita, limonita)
Anatásio (rutilo, ilmenita)
Produtos do intemperismo químico:
?
• Resíduo
• Soluto
• Minerais secundários
Resíduo
Elementos “insolúveis “ em água, Al3+, Fe3+,
Ti e minerais.
ex. quartzo - é um resistato (pouco reagente
e dureza alta)
areia.
- Zircão, óxidos de Ti, turmalina
- Au, Pt, cassiterita, columbita-tantalita,
cromita, berilo
- wolframita, scheelita, barita (friáveis)
Soluto
São os elementos móveis em solução.
• Metais alcalinos (Na e K), ETR,
Mg, Ca e
Sr são lixiviados,
• Vão parar nos oceanos, onde serão
precipitados como calcários, dolomitos e
evaporitos.
• 99% do material transportado em solução
pelos rios: Na, Mg, Ca, K, Cl, SO4, HCO3,
SiO2.
Minerais Secundários
• Argilominerais
• Oxi-hidróxidos de Fe-Al-Mn
• Minerais de minério secundários
• gossan
Transformações mineralógicas no
intemperismo
Minerais primários
Produto (minerais secndários)
Máficos (ferro-magnesianos)
Olivinas, piroxênios, anfibólios
Argilo-minerais ricos em Fe e Mg,
ex. talco (Mg);
óxidos e hidróxidos de Fe,
ex. hematita, goethita
feldspatos
Micas de Na e K (muscovita e sericita)
e argilominerais de K, Al
Ex. caulinita (Al) e ilita (K )
micas
argilominerais de K, Al
Ex. caulinita (Al) e ilita (K )
quartzo
Resistato, forma grãos de quartzo, areia
Argilas
Partículas coloidais que são lixiviadas da
fonte ou permanecem in situ (depósitos
de argila residual).
Resíduo final de uma rocha intensamente
intemperisada:
Clima quente
e úmido,
baixa taxa de
erosão
• Quartzo (se abundante na
rocha matriz)
• Caulinita (argilo-mineral de Al)
• Gibbsita (hidróxido de Al)
• Goethita /limonita
Rochas formadas por intemperismo nas condições acima
mencionadas: Lateritas de Fe, Al (bauxitas), Mn ou Ni
Concentração residual
• Campo para vários ambientes,
incluindo solos, em termos de
Eh – pH.
• Está dentro do campo de
estabilidade da hematita.
Como é um Perfil de solo idealizado?
Perfil de solo idealizado
A0
Atividade biológica
máxima
A1
Eluviação
(remoção de material
solum
em suspensão ou
dissolvido em água).
A2
Iluviação
(Acumulação de mat.
por deposição ou ptção
de água de percolação)
B
intemperismo
incipiente
C
Material original
R
(rocha ou nconsolidado)
Mobilidade dos óxidos no
intemperismo
Grupo
Óxido
Mobilidade
relativa
Sesquióxidos
Cr2O3
Al2O3
Fe2O3
TiO2
Baixa
SiO2
Moderada 100 – 500
K2O
Na2O
CaO
MgO
Alta
500 – 10.000
Dióxido
Alcalinos e
alc. terrosos
1 - 100
Principais depósitos de
concentração residual

Fe2O3, Al2O3, caulim, Ni,Mn, Au, Pt, Ti, P

Laterita (Fe)

Bauxita

Manganês residual

Garnierita (ou laterita de Ni)
Lateritas de Ferro
• O intemperismo laterítico sob rochas ricas
em ferro pode produzir concentrações
adicionais de ferro, devido a lixiviação de
sílica.
• As ocorrências economicamente mais
importantes de lateritas de ferro são:
• BIF
• rochas ferro-magnesianas
Lateritas de Ferro
• precipitação é alta e a altitude baixa.
• Principalmente nas regiões précambrianas do Brasil e Austrália, seguidas
por Índia, Canadá e USA.
lateritas, palavra
latina para “terra
de tijolos”, (brick
earth).
 Em climas tropicais - ácidos húmicos
abundantes e lixiviação efetiva. somente os
óxidos insolúveis permanecem na superfície.
Três períodos principais:
Meso-Cenozóico (mapa) – dominio
final do Proterozóico ao final do
Cambriano; Russia, Deserto de Israel,
Grécia e Turquia, (metamorfizados),
Africa do Sul
 2000 Ma;
Depósitos
cenozóicos
30º sul e
norte do
Equador
Depósitos
cenozóicos
30º sul e
norte do
Equador
Solo
Lixiviação de SiO4.
Ppt e altitude
Solo
Colúvio laterítico
canga
Goetita,
Caulinita,esmectita,
< 20% alterado
Texturas relictas
Rocha sã
R e g o l i t o
Extração de sílica
Hematita friável/mole
Crosta laterítica
pedolito Zona mosqueada
Frente
cimentação
Zona
Plásmica (argila)
Arenosa (areia)
Frente de pedoplasma
saprolito
saprolito
fino
branco
grosso
saprorocha
saprolito
•
•
Perfil laterítico típico
Zona mosqueada
• Desaparecimento das
texturas e estruturas das
rochas- mãe,
• Colapso do volume;
• Muitos vazios
• Branca (qzo e caulinia)
manchada de vermelho
(hematita-goetita);
• Rochas-mãe pobres em
ferro
• Al e Fe podem ser
transportados em solução em
condições de Eh e pH baixas.
• Por exemplo, o ferro é
solúvel como íon de Fe2+ ou
como complexos orgânicos,
sulfatos e hidróxidos em
águas ácidas redutoras.
Os produtos de oxidação
oxidos e hidróxidos de Fe e Al
são re-pptados assim que se
formam - altas cond. Eh e pH.
Pisólito
A evidências destes produtos
de oxidação serem solubilizados
em estado coloidal é a presença
de estruturas orbiculares
Concrecionais chamadas pisolitos.
Exemplos
• Perfil de lateritas em
Cuba. A concentração de
ferro é suficiente para
formar a zona de
concreção marginal.
• Perfil de lateritas de ferro
com ouro.
• Serra da Rola Moça, sustentada por
crosta laterita - duricrosta
Serra da Rola Moça, BH
canga
• Iron crust, duricrust,
ferricrete
• Horizonte tampão do
perfil laterítico completo
e autóctone.
• Pode ser dividida em
horizonte bauxítico
inferior e férrico no
superior.
Depósitos lateríticos
brasileiros – perfis
maturos.
a) Mina de ferro de N4 de
Carajás;
b) Mina de ouro de
Igarapé Bahia (exaurida
em 2003), Carajás;
c) mina de cassiterita de
Pitinga, AM;
d) exposição de bauxita
no Pitinga;
e) Mina de Mn no Azul,
Carajás;
f) Mina de Ni de
Niquelândia, Go.
• Limonita - FeO(OH)
• limonita
BAUXITA
Bauxita
• óxidos de alumínio
hidratados:
• gibbsita [Al(OH)3],
• boehmita [AlO(OH)] e
• diásporo [AlO(OH)].
Pisólitos
• Bauxita se origina a partir de todos os tipos de
rocha com conteúdo de mais 15% de Al2O3
Bauxita
Idade
Máximo:
Pisólitos
fim do Mesozóico-início do Terciário,
2º pico: Mioceno-Plioceno (basaltos).
bauxitas mais velhas Neo Proterozóico
 outro pico fim do Devoniano-Carbonífero.
Classificação
Quanto à rocha encaixante:
• depósitos associados com terrenos
kársticos e seqüências de rochas
carbonáticas
Terra Rossa ou carst- 14% da produção.
Mediterrâneo e oeste da Índia.
• depósitos associados a outros tipos de
rochas
Laterítica - 85% da produção
Classificação
Quanto ao ambiente tectônico:
As bauxitas podem ser divididas em:
• bauxitas de regiões altas;
• bauxitas de plataformas subsidentes;
• bauxitas de plataformas calcárias
Evolução
A bauxita é o produto de processos
pedogênicos formados sob condições
intempéricas:
• progressiva dessilificação da rocha
• concentração de alumínio no solo residual.
• regiões de clima tropical e equatorial.
Espessos pacotes de bauxitas
•
•
•
•
Temperatura
Taxas de precipitação elevadas,
Vegetação abundante - ácidos húmicos
Progressiva dessilicificação das rochas:
condições alcalinas
liberação de bases
em solução, durante a dissolução da rocha.
• Contrário, a concentração de íons de alumínio
hidrolisados em solução e a sua remoção dos
solos decresce drasticamente com o aumento
do pH.
Espessos pacotes de bauxitas
A textura das rochas: porosidade e
permeabilidade.
Movimento das águas subterrâneas: lixiviação
progressiva dos elementos mais móveis e mais
imóveis.
Tempo necessário: apenas 10.000 anos.
Estabilidade tectônica: permite que os processos
de intemperismo químico predominem sobre os
físicos.
Espessos pacotes de bauxitas
 latosolos,
 Andosolos,
 podsolos.
cinza vulcânica
r. ácidas (qzo)
 Confinados a peneplanos antigos associados a
regiões quentes e úmidas.
Depósitos brasileiros
Depósito de Trombetas, Pará. A maior
mina de bauxita do mundo.
• Depósito de
bauxita
Boddington Bauxite Mine
Origem da bauxita da Jamaica
Terra Rossa
+ 55% Al2O3
0-5% SiO2 +
Fe2O3
Preenche
depressões
kársticas
Folhelhos, conglomerados, calcário
Tufos, conglomerados
Andesito pórfiro
Calcário amarelo
Gibsita Al(OH)3
Calcário branco com bauxita
Boehmita AlO(OH)
Formações praias
Diásporo AlO(OH)
Cinza vulcânica
Bauxita, Mio-Holo
Calcário impuro e bentonita Mio
Calcário puro Eo-Mio
r. Ígnea básica e interm. Terc-K
•
•
•
•
•
5 m de Cinza vulcânica – bentonita
Cinza para bauxita:
Dessilicificação de vidro, plagioclásio, biotita, e máf.
O calcário tem pouca contribuição química:
Controle: Rápido e eficiente dreno que lixiviou a sílica e Fe3+.
• gibsita
• boemita
• diásporo
Manganês residual
Parênteses......
Depósitos sedimentares de manganês
• soluções hidrotermais de baixa T,
• processos sedimentares:
– ambientes marinhos profundos,
– ambientes marinhos rasos,
– ambientes lacustres.
• Comportamento químicos semelhante ao Fe.
• O Mn2+ é solúvel condições redutoras e de pH
ácido.
• O Mn3+ precipita em condições oxidantes e mais
alcalino.
• M. O. influencia a precipitação do manganês.
Ambiente geotectônico de
deposição
• Nódulos de manganês
Minerais de Mn
•
•
•
•
•
•
•
•
Alabandita: MnS (Mn2+)
0,8
Rodocrosita: MnCO3 (Mn2+)
0,6
Rodonita: MnSiO3 (Mn2+)
0,4
2+
Manganosita MnO (Mn )
0,2
2+
3+
Hausmanita: Mn3O4 (Mn e Mn )
00
Manganita: Mn2O3 (Mn3+)
Eh
-0,2
Pirolusita: MnO2 (Mn4+)
Psilomelano: Ba (Mn+2,Mn+4)9 O182H-0,4
2O
Pirolusita
Hausmanita
2
4
6
8
10
pH
Estabilidade dos compostos de Mn no
diagrama Ph – Eh.
rodocrosita
pirolusita
Ambiente de formação
• Em relação ao Fe3+ o Mn3+ é mais móvel e
tende a precipitar em porções mais distais.
• É possível separar o Fe do Mn na água do mar
pelo aumento gradativo do Eh.
• Em profundidade, sob condições anóxicas, Si e
Fe ascendem em direção à plataforma
continental - BIF.
• Óxidos e carbonatos de Mn podem precipitar
depois, quando as soluções remanescentes
alcancem porções mais oxidadas da plataforma.
Ambiente de formação
• A deposição do manganês é
dependente também da P CO2.
• Grandes depósitos de
manganês também são
favorecidos por transgressões
marinhas que movimentam
grandes quantidades de águas
anóxicas em direção à
plataforma.
• A maioria dos dados de campo
indica uma transição entre
fácies de BIF para carbonato de
manganês, para óxido de
manganês.
Transgressão marinha
Água oxigenada
Água anóxica
Margem passiva
Ox Mn Cb Mn BIF
Três tipos de depósitos de Mn
Depósitos vulcano-sedimentares
• depósitos associados a tufos e
materiais afinidade hidrotermal
submarina ou subaérea;
• depósitos associados as BIF de
origem exalativa distal subaquática.
Depósitos sedimentares terrígenos:
• minério em pântano (bog ore), lagunas
ou fluvial;
• sedimentos continentais terrígenos em
bacias.
Mn
Fecha Parênteses......
Lateritas de manganês
 rochas ricas em manganês (na ordem de 30 %).
 Os principais depósitos conhecidos associam-se as
seguintes rochas fonte Pré-cambrianas:
 rochas carbonatadas manganesíferas – queluzitos - com
rodocrosita. Pedra Preta, Bahia.
 rochas bandadas de alta T com óxidos de Mn;
 gonditos, rochas metamorfisadas ricas em silicatos a Mn,
como a espessartita (granada), rodonita (piroxenóide),
tefroíta (olivina), braunita e piemontita. Barnabé, Bahia.
 raramente, rochas com sufeto de Mn, alabandita e hauerita.
Lateritas de manganês
Depósitos muito importantes, de até 100 mt
com teores de até 40% Mn.
Estas lateritas se desenvolveram em:
Escudo do Brasil: Morro da Mina, Conselheiro
Lafaiete, MG; Serra do Navio, Amapá; Azul,
Carajás; Bahia; e escudo das Guianas;
Terciário Inferior da África: em rochas Précambrianas de Volta Superior, Congo,
Gabon, Ivory Coast, Ghana;
Escudo Pré-cambriano de Deccan; Índia.
Seixos de Mn
Crosta de Mn
Camada
Oxidada mole
Camada mista
de Seixos de Mn
Com qzo.Parte inferior
grandes Blocos (>30cm)
em Crosta de Mn
camada crosta de Mn dura
z. preta
z. ocre
Saprolito com textura relicta
Camada trans.
Rocha alterada
Evolução de um perfil laterítico de intemperismo
sobre gonditos e xistos ricos em manganês.
Ivory Cost, África.
Lateritas de manganês
• O intemperismo
decomposição ao longo de zonas
estrutural. ou mineralogic. fracas
degradação
minerais máficos.
• O saprolito desenvolve uma camada cinza-esverdeada
com argilas.
• A tefroíta, manganocalcita e clorita se alteram para uma
mistura de oxi-hidróxidos de Mn e caolinita, cobertos por
uma zona superior oxidada mole de muitos metros.
• Em Conselheiro Lafaite, a seguinte sequência
paragenética pode ser observada:
pirolusita
rodocrosita e
manganita
nsutita
piroxenóides
groutita
criptomelano
• Conselheiro Lafaiete, MG
• Manganese mine near Reo, Flores island,
Indonesia
Minerais de minério
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Pirolusita: MnO2
Ramsdelita MnO2
Psilomelano comp. incerta
Criptomelano
hausmanita Mn3O4
groutita MnOOH
Manganita MnOOH;
Manganosita Mn(OH)2
Nsutita
Litioforita Mn0,7Mn5,3Al4,3O186.H2O
• Pirolusita – MnO2
• psilomelano
• Criptomelano - KMn8O16
• Ausmanita - Mn3O4
GARNIERITAS
Garnierita de (Ni e Co)
• Os depósitos de garnieritas forma-se sob
rochas ultramáficas e seus produtos de
alteração (serpentinização).
• elevado teor em elementos siderófilos Cr,
Ni, Co.
• sulfetos, espinélios, olivinas, piroxênios e
outros componentes máficos.
Garnierita de (Ni e Co)
• Garnierita é um nome genérico usado para
a serpentina niquelífera
[(Mg>>Fe,Ni)3Si2O5(OH)4].
• Saponita (montmorilonita niquelífera)
também é um importante mineral de
minério.
Garnierita
Mina de níquel Cerro Matoso
Próximo de Montelibano,
Monteria, Córdoba, Colombia.
Intemperismo de peridotitos. Perfil de alteração:
Crosta escura Fe-Mn, laterita pisolítica verm., laterita verm.,
Laterita amarela, saprolito, encaixante da garnierita,
Minério de Ni, encaixante sã.
Depósitos
• As áreas mineradas mais importantes, com
grandes reservas de níquel, são:
• New Caledonia, Fiji;
• Cuba;
• África do Sul;
• Austrália;
• Grécia
• Filipinas.
Depósitos
• Todo o níquel produzido no Brasil, até a
abertura da Mina de Níquel de Fortaleza de
Minas (1998), era de depósitos de
garnieritas de:
• Niquelândia (Go) e
• Morro de Níquel (desativado).
• Hoje: Barro Alto, Niquelândia, e muitos
prospectos no Brasil.
Essa serpentina de níquel
ocorre nas bandas verdeazuladas e tem densidade de
2,3 a 2,8.
O níquel é ferro magnético e quando usado
com Fe e Co forma ligas metálicas de grande
resistência.
Meteoritos tem de 5 a 20% de Fe-Ni.
Usado em aço inoxidável.
Super ligas, metais resistentes a corrosão e
usados em altas T.
• garnierita
Depóstios de garniteritas de Ni e Co
- Serpentina (ou silicatos)
niqulíferas
(Mg>Fe,Ni)3Si2O5(OH)4
- Saponita- montmorilonita Ni
- Asbolano (massa
criptocristalina de Mn e Co.
Bloco diagrama da topografia e
dinâmica da formação de lateritas,
New Caledonia, Austrália.
- Ni enriquece no saprolito (sílica)
e
- Fe e Al na zona superior,
oxidada (pode ter Ni, mas em
menor quantidade-Filipinas).
Perfil do depósito de Garnierita
Zona de
laterita
residual
1-20m
Chapéu de Fe
Al2O3
Pisólitos de Fe
Limonita verm.
Ni
Co e Mn
Cr2O3
Limonite amar.
Fe2O3
saprolito
Z. Saprolito Impregnaç. garn
+40% garnierita
com Ni
1-20m
minério
Z. do
peridotito
fresco
New Caledonian, Austrália
Resumo - Garnieritas
O níquel se enriquece pouco em relação a
rocha original (2 a 6X) , pela remoção de Mg.
A zona saprolítica, além da concentração
residual, recebe Ni da zona oxidada superior.
O Co concentra, com o Mn, na laterita
ferruginosa de cobertura.
Os depósitos recentes têm a goetita como M. M.
Resumo - Garnieritas
os mais antigos têm os silicatos como M. M.
O processo de concentração do níquel deve ser
função do pH e da quantidade de sílica em
solução:
 Os silicatos de Ni são estáveis em regiões com
pH básico (> 8).
Em ambientes mais ácidos e com pouca sílica, o
Ni entra em solução.