Aula0 e 1 - Mineração - Introdução, Minerais e Rochas

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Introdução

MSc. Yuri Ribeiro

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Ramo da geologia – Geologia x Engenharia CivilGeologia de Engenharia – Geotecnia

 Aplicação de conhecimentos de Geociências: Fase pré: Planos diretores, estudos de inventários,

 viabilidades técnicas e econômicas.

Fase pós: acompanhamento de desenvolvimento ou

monitoriamento e impactos ambientais.

Geo. de Engenharia: relaciona também Mec.dos Solos e dasRochas.

Introdução

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O que é mecânica das rochas? “Mecânica de rochas é a ciência aplicada e teórica que

estuda o comportamento mecânico das rochas emassas rochosas; é um braço da mecânica relacionadocom as respostas das rochas e maciços rochosos aoscampos de força do seu ambiente físico” 

US National Committee of Rock Mechanics (1974)

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Onde é aplicada mecânica das rochas?  Comportamento mecânico das rochas quando

submetidos a esforços em ensaios (especialmente decompressão simples e triaxial)

 Mecanismos de deformação dos maciço rochoso

 Critérios de ruptura

 Estabilidade de aberturas subterrâneas e projetos de

revestimento e reforço do maciço rochoso  Mecanismos de movimento da crosta terrestre (tensões)

 Estabilidade de taludes rochosos

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Exemplos Caracterização geomecânica (ensaios)

 Classificação geomecânica (maciço rochoso)

 Abertura de túneis  Estabilidade de taludes

 Projeto de revestimento em túneis

 Suporte de teto em minas

Instrumentação para monitoramento de tensões edeformações em túneis e taludes

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Plano

 Visita técnica ????

 Atividade Pontos

TIG 10

 AIA 25

 AF 25

DAD – relatório

1 seminário – 

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Questionário 1) Dê dois exemplos para cada um dos três tipos de rocha. 2) Sobre geologia estrutural defina:

 A) falha

B) dobra

C) foliação

3) O que é intemperismo? E o que é erosão?

4) Defina :

Tensão normal e cisalhante?

Entre σ1 e σ3 , qual é a maior tensão e qual é a menor?

5) O que você espera desta disciplina?

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Minerais e Rochas

MSc. Yuri Ribeiro

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Os mineraisClassificação química de James D. Dana (1813-1895)

usada em exposições de museus e livros

I. Elementos nativos (ouro, mercúrio, diamante)

II. Sulfetos (pirita, pirrotita, arsenopirita)

III. Óxidos e Hidróxidos (hematita, magnetita, limonita)

IV. Haloides (Halita, fluorita) 

V. Carbonatos, Nitratos, Boratos (calcita, ankerita)

VI. Sulfatos, Cromatos, Molibdatos

VII. Fosfatos, Arsenatos, Vanadatos

VIII. Silicatos (quartzo, plagioclásio, mica  – biotita , muscovita, anfibólio)

- Minerais com mesmo radical aniônico possuem propriedades físicassemelhantes.

- Mesmo radical tendem a se formar em processo físico-químico semelhantes.

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► Oxigênio (O) 46,6%► Silício (Si) 27,7%►  Alumínio (Al) 8,1%► Ferro (Fe) 5,0%► Cálcio (Ca) 3,6%

► Sódio (Na) 2,8%► Potássio (K) 2,6%► Magnésio (Mg) 2,1%► Todos outros 1,5%

►   TOTAL: 100,0%

 A composição (média) da crosta terrestre

► Ex: OURO (Au) 0,00000004 ou 0,004 g/t

► Em Minas Gerais  – depósitos auríferos primários variam entre 3 e 12,0 g/t(dado aproximado)

% por peso

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Como se Formam os Minerais? Processo de Cristalização

cresce a partir de um núcleo de cristalização e pode ou não desenvolver facescristalinas, dependendo das condições (velocidade de cristalização,quantidade de voláteis, viscosidade do meio, espaço, etc.).

Quais são os processos??? Comentar minas fechadas!

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Gênese mineral

  <   T  e  m  p .

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  <

   T  e  m  p  e  r  a   t  u  r  a

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Precipitação

Deserto do Atacama/ ChileLaguna Cejar: lagoa de água supersaturadaem sais

Fotos de arquivo pessoal: Laguna Cejar, Deserto do Atacama. Destaque para a precipitação de dos cristais de sal.

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Prescipitação•

Salar de Uyuni – sul daBolíviaFotos de arquivo pessoal: Salar formado pela prescipitação de sal..

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Resfriamento Fusão

•

Mina de El Teniente / ChileDepósito Porfirítico de CobreCavidade com minerais gigantes

Fotos de arquivo pessoal: Mina de cobre de “El Teniente “, com minerais gigantes (5 cm) em galeria da Mina. 

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A partir de Vapor

 Vulcão Villa Rica Vulcão ativo Pucon/Chile

Sua última grande erupção ocorreu em 1984.

É também conhecido como Rucapillán, ou"casa do demônio" na língua Mapuche.

Fotos de arquivo pessoal: Cratera do vulcão Villa Rica, com detalhe da precipitação de enxofre.

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Classificação dos minerais  A classificação dos minerais leva em conta a composição química e as

classes dependem do ânion ou grupo aniônico dominante.

Razões:

1) Os minerais com o mesmo ânion ou grupo aniônico apresentam maisfamiliaridades inconfundíveis, em geral, mais forte e claramentemarcadas (entre si) do que os minerais contendo algum cátiondominante.

Ex. minerais carbonáticos são mais semelhantes do que os minerais de cobre.

2) Minerais com o mesmo ânion tendem a ocorrer (gênese) juntos nomesmo ambiente geológico ou em ambientes geológicos semelhantes.

Ex. Sulfetos são comuns em depósitos minerais do tipo veio (segregações centimétricas amétricas de quartzo + sulfetos).

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Classes dos minerais Elementos nativos (metais) – Au, Ag, Cu

 Sulfetos (S) – Galena (PbS)

 Óxidos e hidróxidos (O e OH) – Hematita (Fe2O3)  Haletos (Cl, F) – Halita (NaCl)

 Carbonatos, boratos e nitratos (CO3, NO3, BO3) –calcita (CaCO3)

 Sulfatos, cromatos, molibdatos, tungstatos (SO4,CrO4, MoO4, WO4) – scheelita (CaWO4)

 Fosfatos (PO4) – apatita (Ca5(F,Cl)(PO4)3)  Silicatos (SiO4) e Aluminosolicatos (AlSiO4) – sílica (SiO2)

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COMO IDENTIFICAR OS MINERAIS?

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Fonte deste material: Geólogo Professor Antônio Liccardo

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 rochas são criadas por diferentes processos

Rocha  é um agregado sólido que ocorrenaturalmente e é constituído por um ou maisminerais ou mineralóides. A camada externa

sólida da Terra, conhecida por litosfera éconstituída por rochas.

CONCEITO DE ROCHAS E O CICLO DAS ROCHAS

CONCEITO DE ROCHAS

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CONCEITO DE ROCHASE O CICLO DAS ROCHAS INTEMPERISMO

TRANSPORTE

DEPOSIÇÃO

SEDIMENTOS

LITIFICAÇÃO

ROCHASSEDIMENTARES

ROCHASMETAMÓRFICAS

ROCHAS ÍGNEAS(INTRUSIVAS)

ROCHAS ÍGNEAS(EXTRUSIVAS)

METAMORFISMO

FUSÃO

CRISTALIZAÇÃO

CRISTALIZAÇÃO

SOERGUIMENTO EEXPOSIÇÃO

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The Rock Cycle

It is a useful summary of the relationships between rocks. Any type of rock can be transformed in any other type of rock and has probablyhappened many times in the rocks history.

Several key processes change rocks

• Weathering: the physical and chemical breakdown of rock.

•Transportation: the transportation of from the weathering site

•Deposition: the deposition of sediments after transportation

•Lithification: sediments turning into rock by the processes ofcompaction and cementation

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•Melting: The heating of solid rock till it melts

•Metamorphism: The changing of rock by heat, pressure &chemically active fluids

•Crystallization: The growth of crystals from a cooling magma

•Uplift and exposure: The movement of rock to the surface by weathering & erosion, faulting etc

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Principais Grupos de RochasIGNEOUS SEDIMENTARY METAMORPHIC

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• result from crystallization of magma•Occur in a wide variety of forms of different shapes and sizes

•major subdivision is into the extrusive or volcanic rocks and the intrusive or

 plutonic rocks.

Intrusive Igneous•Formed under ground

•Usually medium to coarse grained texture due to slow cooling

•Typically light colored

Extrusive Igneous •Formed on surface

•glassy or fine-grained due to rapid cooling

•May have voids due to degassing of the magma

•Typically dark colored.

Rochas ígneas  registro da história termal da Terra

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Extrusiva (vulcânica) Intrusiva (plutônica) 

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Basalto

Granito

Gabro

Riolito

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Rochas Ígneas

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Rochas Ígneas ou Magmáticas

Magma: É uma matéria rochosa movediça e fervente, de alta temperatura,constituída por fases líquidas, gasosas e sólidas.

Os termos ácido e básico são amplamente utilizados na classificação dasrochas ígneas e se relacionam com o teor em sílica.

 magma ácido, mais rico em sílica, de cor clara e muito viscoso,

 magma básico, menos rico em sílica, mais fluído e escuro.

O magma mais viscoso relaciona-se com as rochas graníticas e o mais fluídocom as rochas basálticas.

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diferenciação magmática  Variação de composição de um magma parental, originando vários tipos de rochas, através de processos como cristalizaçãofracionada, imiscibilidade de líquidos e fracionamento delíquido magmático.

cristalização fracionadaProcesso de diferenciação magmática decorrente dacristalização progressiva de minerais diversos a partir deum magma parental com o decaimento de temperatura

cristalizam minerais de mais alto ponto de fusão (osmais ferro-magnesianos), resultando em cristais emagma residual que têm, separadamente, composiçãodiferente da do magma original e, com o avanço doprocesso tem-se minerais mais félsicos cristalizando.

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Gabro

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Formas de ocorrência de rochas ígneas

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Intrusive granite

Fig. 3.2

IntrusiveGranite

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Extrusive Basalt 

ExtrusiveBasalt

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 ROCHAS ÍGNEAS: TEXTURAS E MINERALOGIA

TEXTURA FANERÍTICA:

granulação grossa: cristais vistos aolho nú (> 5 mm)

resfriamento lento

GRANITO: feldspato K, quartzo,

mica (biotita e muscovita),plagioclásio Na

TEXTURA AFANÍTICA:

granulação fina: cristais vistos

somente com lupa (> 1 mm)resfriamento rápido

RIOLITO: feldspato K, quartzo,mica (biotita e muscovita),plagioclásio Na

Fonte: http://comp.uark.edu/~sboss

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ROCHAS ÍGNEAS:TEXTURAS EMINERALOGIA

TEXTURA FANERÍTICA

TEXTURA AFANÍTICA

GABRO

plagioclásio Ca + piroxênio ± olivina

BASALTO

plagioclásio Ca + piroxênio ± olivina

Plagioclásio Ca

Piroxênio

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ROCHAS ÍGNEAS:TEXTURAS E MINERALOGIA

TEXTURA PORFIRÍTICA

Fenocristais de feldspato K e matriz fina

Fonte: www.science.ubc.ca/

Indica 2 estágios de resfriamento: um mais devagar forma fenocristais;seguido por resfriamento rápido matriz fina

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MINERAIS FÉLSICOS E MÁFICOS E A COR DAS ÍGNEAS

Fonte: http://comp.uark.edu/~sboss

Plagioclásio Na

Piroxênio

BASALTO

GRANITO

MINERAIS MÁFICOSRicos em Mg e FeCor escuraolivina, piroxênio, anfibólio,biotita

MINERAIS FÉLSICORicos em SiO2, Al e KCor claraquartzo, feldspato K emuscovita 

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Í

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ROCHAS ÍGNEAS • ROCHAS VULCÂNICAS

 –   Classificação no campo e laboratório

Basalto colunar (juntas de contração poligonais) formado pela contração

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(j ç p g ) p çquando a lava resfria; o eixo da coluna é aproximadamente perpendicular àsuperfície de resfriamento

Norte da Irlanda

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Morro Dois Irmãos

Noronha

Í

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ROCHAS ÍGNEAS • ROCHAS

PLUTÔNICAS:Classificação

CAMPO

Plutônica

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Granito Granodiorito

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Vulcânica chl

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Massive flowAmygdaloidal flows

Volcanoclastic layers

50X

abhm

100 m 

Dol

 Vesículas amígdalaspreenchidas

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Pedra-pome

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Lavas em corda Catânia

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Rochas piroclásticas são aquelas formadas por materiais ejetados de vulcões eque são sedimentados e cimentados em um agregado coerente. transição

entre as rochas ígneas e as sedimentares.

Terminologia:Piro = fuego ;

clasto = fragmento

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Geotecnia das Ígneas Rochas ígneas como basaltos e granitos, são muito

utilizadas na construção civil para a confecção de muros,meio fios, pavimentação, tanto na forma de

paralelepípedos como de pedra irregular.

Elevada resistência a compressão e ao desgaste.

Por apresentarem engrazamento dos minerais as ígneastem maior resistência que as rochas clásticas.

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Questionário 1) Dê dois exemplos para cada um dos três tipos de

rocha.

1ª pergunta apenas 2 responderam tudo certo!

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Resposta Sedimentares: Calcáreo, Arenito,

 Ígneas: Basalto, kimberlito, Granito, Gabro

Metamórficas: Ardósia, Mármore, Gnaisse, xisto, Filito

Não são nomes de rochas: Feldspato, Carvão, Quartzo,Minério de ferro, Minério de manganês, Hematita,Brita, Areia,