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: mantos de

intemperismo, ou regolitos.

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 porosidade textura da rochas 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);

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.

Intemperismo químico

Sequência de minerais tamanho argila característicos dos diferentes

estágios de intenperismo

estágio Mineral

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

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)

Aumento

estabilidade

• Resíduo

• Soluto

• Minerais secundários

Produtos do intemperismo químico:

?

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)

Resíduo

São os elementos móveis em solução.

• Metais alcalinos (Na e K), ETR, Mg, Ca eSr são lixiviados,

• Vão parar nos oceanos, onde serãoprecipitados como calcários, dolomitos eevaporitos.

• 99% do material transportado em soluçãopelos rios: Na, Mg, Ca, K, Cl, SO4, HCO3,SiO2.

Soluto

• Argilominerais

• Oxi-hidróxidos de Fe-Al-Mn

• Minerais de minério secundários

• gossan

Minerais Secundários

Transformações mineralógicas no

intemperismoMinerais 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

Atividade biológica

máxima

Eluviação

(remoção de material

em suspensão ou

dissolvido em água).

Iluviação

(Acumulação de mat.

por deposição ou ptção

de água de percolação)

intemperismo

incipiente

Material original

(rocha ou nconsolidado)R

A1

A0

C

B

A2

solum

Mobilidade dos óxidos no

intemperismo

Grupo Óxido Mobilidade

relativa

Sesquióxidos

Dióxido

Cr2O3

Al2O3

Fe2O3

TiO2

Baixa 1 - 100

Alcalinos e

alc. terrosos

SiO2

K2O

Na2O

CaO

MgO

Moderada 100 – 500

Alta

500 – 10.000

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 pré-

cambrianas 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 Perfil laterítico típico

canga

Extração de sílica

Hematita friável/mole

Goetita,

Caulinita,esmectita,

< 20% alterado

Texturas relictas

Rocha sã

• Lixiviação de SiO4.

• Ppt e altitude

R e g o

l i t o

saprolito

Zona

Plásmica (argila)

Arenosa (areia)

sap

rolit

o

saprorocha

Frente de pedoplasma

saprolito

pedolito Zona mosqueada

Crosta laterítica

Colúvio laterítico

Solo

grosso

fino

branco

Frente

cimentação

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

Pisólito• 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.

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)].

• Bauxita se origina a partir de todos os tipos de rocha com conteúdo de mais 15% de Al2O3

Pisólitos

Idade

Máximo:

fim do Mesozóico-início do Terciário,

2º pico: Mioceno-Plioceno (basaltos).

bauxitas mais velhas Neo Proterozóico

outro pico fim do Devoniano-Carbonífero.

Bauxita

Pisólitos

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, cinza vulcânica

podsolos. 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.

Boddington Bauxite Mine

• Depósito de

bauxita

Terra Rossa

+ 55% Al2O3

0-5% SiO2 +

Fe2O3

Preenche

depressões

kársticas

Origem da bauxita da Jamaica

Gibsita Al(OH)3

Boehmita AlO(OH)

Diásporo AlO(OH)

Folhelhos, conglomerados, calcário

Tufos, conglomerados

Andesito pórfiro

Calcário amarelo

Calcário branco com bauxita

Formações praias

• 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+.

Cinza vulcânica

Bauxita, Mio-Holo

Calcário impuro e bentonita Mio

Calcário puro Eo-Mio

r. Ígnea básica e interm. Terc-K

• gibsita

• boemita

• diásporo

Manganês residual

Parênteses......

Depósitos sedimenta-

res 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+)

• Rodocrosita: MnCO3 (Mn2+)

• Rodonita: MnSiO3 (Mn2+)

• Manganosita MnO (Mn2+)

• Hausmanita: Mn3O4 (Mn2+ e Mn3+)

• Manganita: Mn2O3 (Mn3+)

• Pirolusita: MnO2 (Mn4+)

• Psilomelano: Ba (Mn+2,Mn+4)9 O182H2O

pH

Eh

Hausmanita

2 4 6 8 10

Pirolusita

0,8

0,6

0,4

0,2

00

-0,2

-0,4

rodocrositapirolusita

Estabilidade dos compostos de Mn no diagrama Ph – Eh.

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.

Água anóxica

Água oxigenada

Transgressão marinha

Ox Mn Cb Mn BIF

Margem passiva

Três tipos de depósitos de MnDepósitos 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.

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 Pré-cambrianas de Volta Superior, Congo, Gabon, Ivory Coast, Ghana;

Escudo Pré-cambriano de Deccan; Índia.

Lateritas de manganês

Seixos de Mn

Crosta de Mn

Camada

Oxidada mole

z. preta

z. ocre

Camada trans.

Camada mista

de Seixos de Mn

Com qzo.Parte inferior

grandes Blocos (>30cm)

em Crosta de Mn

camada crosta de Mn dura

Saprolito com textura relicta

Rocha alterada

Evolução de um perfil laterítico de intemperismo

sobre gonditos e xistos ricos em manganês.

Ivory Cost, África.

• 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 groutitacriptomelano

Lateritas de manganês

• Conselheiro Lafaiete, MG

• Manganese mine near Reo, Flores island, Indonesia

• 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

Minerais de minério

• 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 verde-

azuladas 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

- Serpentina (ou silicatos)

niqulíferas

(Mg>Fe,Ni)3Si2O5(OH)4

- Saponita- montmorilonita Ni

- Asbolano (massa

criptocristalina de Mn e Co.

- Ni enriquece no saprolito (sílica)

e

- Fe e Al na zona superior,

oxidada (pode ter Ni, mas em

menor quantidade-Filipinas).

Depóstios de garniteritas de Ni e Co

Bloco diagrama da topografia e

dinâmica da formação de lateritas,

New Caledonia, Austrália.

Perfil do depósito de Garnierita

Zona de

laterita

residual

1-20m

Z. Saprolito

com Ni

1-20m

Z. do

peridotito

fresco

Chapéu de Fe

Pisólitos de Fe

Limonita verm.

Limonite amar.

saprolito

Impregnaç. garn

+40% garnierita

minério

New Caledonian, Austrália

Fe2O3

Al2O3

Cr2O3

NiCo e Mn

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.