aula 3 dep superficiais 2011

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  • DEPSITOS DE

    CONCENTRAO RESIDUAL

    DEPSITO DE

    ENRIQUECIMENTO

    SUPERGNICO

  • Depsitos de

    Concentrao Residual

    Os depsitos de concentrao residual soimportantes em clima tropical mido como o

    Brasil.

    Acumulao residual de uma ou maissubstncias estveis em condies superficiais.

    Depsitos intempricos: mantos deintemperismo, ou regolitos.

  • Intemperismo

    Intemperismo engloba todos os processos

    de alterao de rochas e minerais na

    superfcie da Terra, que ocorrem em contato

    com:

    atmosfera, hidrosfera e biosfera.

  • Principais fatores:

    Ambientais: Clima, relevo, vegetao, circulao de gua, condies de Eh e pH, variaes no nvel do lenol fretico

    Temporais: tempo de atuao dos processos

    Geolgicos: composio e porosidade textura da rochas permeabilidade

    situao tectnica (soerguimentos, estabilidade)

  • Intemperismo

    Agente principal: ?

    guas superficiais.

    Estas so freqentemente cidas devido :

    Oxidao de sulfetos (pirita) H2SO4 (ac. sulfrico).

    dissoluo de CO2 da atmosfera, formando H2CO3 diludo;

    presena de cidos hmicos (processos biolgicos de degradao da M.O. nos solos);

  • Principais processos: ??

    Dissoluo

    Oxidao

    Hidratao/hidrlise

    Carbonizao

    Quelao

    Intemperismo Qumico

  • Ataque potente das rochas e minerais!

    Mudana completa das propriedades

    fsicas e qumicas.

    Aumento no volume dos compostos

    minerais secundrios (formados durante o

    intemperismo) quando comparados com

    os minerais primrios da rocha original.

    Intemperismo qumico

  • Sequncia de minerais tamanho argila caractersticos dos diferentes

    estgios de intenperismo

    estgio Mineral

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    10

    11

    12

    13

    Gipsum (halita)

    Calcita (dolomita)

    Olivina-hornblenda (diopsdeo)

    Biotita (glaunita, clorita)

    Albita (anortita, microclnio)

    Quartzo

    Ilita (muscovita, sericita)

    Micas intermedirias

    Montmorilonita

    caulinita (haloisita)

    Gibsita (boemita)

    Hematita (goetita, limonita)

    Anatsio (rutilo, ilmenita)

    Aumento

    estabilidade

  • Resduo

    Soluto

    Minerais secundrios

    Produtos do intemperismo qumico:

    ?

  • Elementos insolveis em gua, Al3+, Fe3+,Ti e minerais.

    ex. quartzo - um resistato (pouco reagente

    e dureza alta) areia.

    - Zirco, xidos de Ti, turmalina

    - Au, Pt, cassiterita, columbita-tantalita,

    cromita, berilo

    - wolframita, scheelita, barita (friveis)

    Resduo

  • So os elementos mveis em soluo.

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

    Vo parar nos oceanos, onde seroprecipitados como calcrios, dolomitos eevaporitos.

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

    Soluto

  • Argilominerais

    Oxi-hidrxidos de Fe-Al-Mn

    Minerais de minrio secundrios

    gossan

    Minerais Secundrios

  • Transformaes mineralgicas no

    intemperismoMinerais primrios Produto (minerais secndrios)

    Mficos (ferro-magnesianos)

    Olivinas, piroxnios, anfiblios

    Argilo-minerais ricos em Fe e Mg,

    ex. talco (Mg);

    xidos e hidrxidos 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 gros de quartzo, areia

    Argilas Partculas coloidais que so lixiviadas da

    fonte ou permanecem in situ (depsitos

    de argila residual).

  • Resduo final de uma rocha intensamente

    intemperisada:

    Clima quente

    e mido,

    baixa taxa de

    eroso

    Quartzo (se abundante na rocha matriz)

    Caulinita (argilo-mineral de Al)

    Gibbsita (hidrxido de Al)

    Goethita /limonita

    Rochas formadas por intemperismo nas condies acima

    mencionadas: Lateritas de Fe, Al (bauxitas), Mn ou Ni

  • Concentrao residual

    Campo para vrios ambientes, incluindo solos, em termos de Eh pH.

    Est dentro do campo de estabilidade da hematita.

  • Como um Perfil de solo idealizado?

  • Perfil de solo idealizado

    Atividade biolgica

    mxima

    Eluviao

    (remoo de material

    em suspenso ou

    dissolvido em gua).

    Iluviao

    (Acumulao de mat.

    por deposio ou pto

    de gua de percolao)

    intemperismo

    incipiente

    Material original

    (rocha ou nconsolidado)R

    A1

    A0

    C

    B

    A2

    solum

  • Mobilidade dos xidos no

    intemperismo

    Grupo xido Mobilidade

    relativa

    Sesquixidos

    Dixido

    Cr2O3

    Al2O3

    Fe2O3

    TiO2

    Baixa 1 - 100

    Alcalinos e

    alc. terrosos

    SiO2

    K2O

    Na2O

    CaO

    MgO

    Moderada 100 500

    Alta

    500 10.000

  • Principais depsitos de

    concentrao residual

    Fe2O3, Al2O3, caulim, Ni,Mn, Au, Pt, Ti, P

    Laterita (Fe)

    Bauxita

    Mangans residual

    Garnierita (ou laterita de Ni)

  • Lateritas de Ferro

    O intemperismo latertico sob rochas ricas em ferro pode produzir concentraes adicionais de ferro, devido a lixiviao de slica.

    As ocorrncias economicamente mais importantes de lateritas de ferro so:

    BIF

    rochas ferro-magnesianas

  • Lateritas de Ferro

    precipitao alta e a altitude baixa.

    Principalmente nas regies pr-cambrianas do Brasil e Austrlia, seguidas

    por ndia, Canad e USA.

  • lateritas, palavra

    latina para terra de tijolos, (brick

    earth).

    Em climas tropicais - cidos hmicos abundantes e lixiviao efetiva. somente os xidos insolveis permanecem na superfcie.

  • Trs perodos principais:

    Meso-Cenozico (mapa) dominio

    final do Proterozico ao final do Cambriano; Russia, Deserto de Israel,

    Grcia e Turquia, (metamorfizados),

    Africa do Sul

    2000 Ma;

  • Depsitos

    cenozicos

    30 sul e

    norte do

    Equador

  • Depsitos

    cenozicos

    30 sul e

    norte do

    Equador

  • Solo Perfil latertico tpico

    canga

    Extrao de slica

    Hematita frivel/mole

    Goetita,

    Caulinita,esmectita,

    < 20% alterado

    Texturas relictas

    Rocha s

    Lixiviao de SiO4.

    Ppt e altitude

    R e g o

    l i t o

    saprolito

    Zona

    Plsmica (argila)

    Arenosa (areia)

    sa

    pro

    lito

    saprorocha

    Frente de pedoplasma

    saprolito

    pedolito Zona mosqueada

    Crosta latertica

    Colvio latertico

    Solo

    grosso

    fino

    branco

    Frente

    cimentao

  • Zona mosqueada

    Desaparecimento das texturas e estruturas das rochas- me,

    Colapso do volume;

    Muitos vazios

    Branca (qzo e caulinia) manchada de vermelho (hematita-goetita);

    Rochas-me pobres em ferro

  • Pislito Al e Fe podem ser transportados em soluo em

    condies de Eh e pH baixas.

    Por exemplo, o ferro

    solvel como on de Fe2+ ou

    como complexos orgnicos,

    sulfatos e hidrxidos em

    guas cidas redutoras.

    Os produtos de oxidao

    oxidos e hidrxidos de Fe e Al

    so re-pptados assim que se

    formam - altas cond. Eh e pH.

    A evidncias destes produtos

    de oxidao serem solubilizados

    em estado coloidal a presena

    de estruturas orbiculares

    Concrecionais chamadas pisolitos.

  • Exemplos

    Perfil de lateritas em Cuba. A concentrao de ferro suficiente para formar a zona de concreo marginal.

    Perfil de lateritas de ferro com ouro.

  • Serra da Rola Moa, sustentada por crosta laterita - duricrosta

  • Serra da Rola Moa, BH

  • canga

    Iron crust, duricrust, ferricrete

    Horizonte tampo do perfil latertico completo

    e autctone.

    Pode ser dividida em horizonte bauxtico

    inferior e frrico no

    superior.

  • Depsitos laterticos brasileiros perfis maturos.

    a) Mina de ferro de N4 de Carajs;

    b) Mina de ouro de Igarap Bahia (exaurida em 2003), Carajs;

    c) mina de cassiterita de Pitinga, AM;

    d) exposio de bauxita no Pitinga;

    e) Mina de Mn no Azul, Carajs;

    f) Mina de Ni de Niquelndia, Go.

  • Limonita - FeO(OH)

  • limonita

  • BAUXITA

  • Bauxita

    xidos de alumnio hidratados:

    gibbsita [Al(OH)3], boehmita [AlO(OH)] e disporo [AlO(OH)].

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

    Pislitos

  • Idade

    Mximo:

    fim do Mesozico-incio do Tercirio,

    2 pico: Mioceno-Plioceno (basaltos).

    bauxitas mais velhas Neo Proterozico

    outro pico fim do Devoniano-Carbonfero.

    Bauxita

    Pislitos

  • Classificao

    Quanto rocha encaixante:

    depsitos associados com terrenos krsticos e seqncias de rochas carbonticas

    Terra Rossa ou carst- 14% da produo.

    Mediterrneo e oeste da ndia.

    depsitos associados a outros tipos de rochas

    Latertica - 85% da produo

  • Classificao

    Quanto ao ambiente tectnico:

    As bauxitas podem ser divididas em:

    bauxitas de regies altas;

    bauxitas de plataformas subsidentes;

    bauxitas de plataformas calcrias

  • Evoluo

    A bauxita o produto de processos

    pedognicos formados sob condies

    intempricas:

    progressiva dessilificao da rocha

    concentrao de alumnio no solo residual.

    regies de clima tropical e equatorial.

  • Espessos pacotes de bauxitas

    Temperatura Taxas de precipitao elevadas, Vegetao abundante - cidos hmicos Progressiva dessilicificao das rochas:

    condies alcalinas liberao de bases em soluo, durante a dissoluo da rocha.

    Contrrio, a concentrao de ons de alumnio hidrolisados em soluo e a sua remoo dos solos decresce drasticamente com o aumento do pH.

  • Espessos pacotes de bauxitas

    A textura das rochas: porosidade e permeabilidade.

    Movimento das guas subterrneas: lixiviao progressiva dos elementos mais mveis e mais

    imveis.

    Tempo necessrio: apenas 10.000 anos.

    Estabilidade tectnica: permite que os processos de intemperismo qumico predominem sobre os

    fsicos.

  • Espessos pacotes de bauxitas

    latosolos,

    Andosolos, cinza vulcnica

    podsolos. r. cidas (qzo)

    Confinados a peneplanos antigos associados aregies quentes e midas.

  • Depsitos brasileiros

    Depsito de Trombetas, Par. A maior

    mina de bauxita do mundo.

  • Boddington Bauxite Mine

    Depsito de

    bauxita

  • Terra Rossa

    + 55% Al2O3

    0-5% SiO2 +

    Fe2O3

    Preenche

    depresses

    krsticas

    Origem da bauxita da Jamaica

    Gibsita Al(OH)3

    Boehmita AlO(OH)

    Disporo AlO(OH)

    Folhelhos, conglomerados, calcrio

    Tufos, conglomerados

    Andesito prfiro

    Calcrio amarelo

    Calcrio branco com bauxita

    Formaes praias

  • 5 m de Cinza vulcnica bentonita

    Cinza para bauxita:

    Dessilicificao de vidro, plagioclsio, biotita, e mf.

    O calcrio tem pouca contribuio qumica:

    Controle: Rpido e eficiente dreno que lixiviou a slica e Fe3+.

    Cinza vulcnica

    Bauxita, Mio-Holo

    Calcrio impuro e bentonita Mio

    Calcrio puro Eo-Mio

    r. gnea bsica e interm. Terc-K

  • gibsita

  • boemita

  • disporo

  • Mangans residual

  • Parnteses......

  • Depsitos sedimenta-

    res de mangans

    solues hidrotermais de baixa T,

    processos sedimentares: ambientes marinhos profundos,

    ambientes marinhos rasos,

    ambientes lacustres.

    Comportamento qumicos semelhante ao Fe.

    O Mn2+ solvel condies redutoras e de pH cido.

    O Mn3+ precipita em condies oxidantes e mais alcalino.

    M. O. influencia a precipitao do mangans.

  • Ambiente geotectnico de

    deposio

    Ndulos de mangans

  • 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 formao

    Em relao ao Fe3+ o Mn3+ mais mvel e tende a precipitar em pores mais distais.

    possvel separar o Fe do Mn na gua do mar pelo aumento gradativo do Eh.

    Em profundidade, sob condies anxicas, Si e Fe ascendem em direo plataforma

    continental - BIF.

    xidos e carbonatos de Mn podem precipitar depois, quando as solues remanescentes

    alcancem pores mais oxidadas da plataforma.

  • Ambiente de formao

    A deposio do mangans dependente tambm da P CO2.

    Grandes depsitos de mangans tambm so favorecidos por transgresses marinhas que movimentam grandes quantidades de guas anxicas em direo plataforma.

    A maioria dos dados de campo indica uma transio entre fcies de BIF para carbonato de mangans, para xido de mangans.

    gua anxica

    gua oxigenada

    Transgresso marinha

    Ox Mn Cb Mn BIF

    Margem passiva

  • Trs tipos de depsitos de MnDepsitos vulcano-sedimentares

    depsitos associados a tufos e materiais afinidade hidrotermal

    submarina ou subarea;

    depsitos associados as BIF deorigem exalativa distal subaqutica.

    Depsitos sedimentares terrgenos:

    minrio em pntano (bog ore), lagunas ou fluvial;

    sedimentos continentais terrgenos em bacias.

    Mn

  • Fecha Parnteses......

  • Lateritas de mangans

    rochas ricas em mangans (na ordem de 30 %).

    Os principais depsitos conhecidos associam-se as seguintes rochas fonte Pr-cambrianas:

    rochas carbonatadas manganesferas queluzitos - com rodocrosita. Pedra Preta, Bahia.

    rochas bandadas de alta T com xidos de Mn;

    gonditos, rochas metamorfisadas ricas em silicatos a Mn, como a espessartita (granada), rodonita (piroxenide), tefrota (olivina), braunita e piemontita. Barnab, Bahia.

    raramente, rochas com sufeto de Mn, alabandita e hauerita.

  • Depsitos muito importantes, de at 100 mt

    com teores de at 40% Mn.

    Estas lateritas se desenvolveram em:

    Escudo do Brasil: Morro da Mina, Conselheiro Lafaiete, MG; Serra do Navio, Amap; Azul, Carajs; Bahia; e escudo das Guianas;

    Tercirio Inferior da frica: em rochas Pr-cambrianas de Volta Superior, Congo, Gabon, Ivory Coast, Ghana;

    Escudo Pr-cambriano de Deccan; ndia.

    Lateritas de mangans

  • 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

    Evoluo de um perfil latertico de intemperismo

    sobre gonditos e xistos ricos em mangans.

    Ivory Cost, frica.

  • O intemperismo decomposio ao longo de zonas estrutural. ou mineralogic. fracas degradao minerais mficos.

    O saprolito desenvolve uma camada cinza-esverdeada com argilas.

    A tefrota, manganocalcita e clorita se alteram para uma mistura de oxi-hidrxidos de Mn e caolinita, cobertos por uma zona superior oxidada mole de muitos metros.

    Em Conselheiro Lafaite, a seguinte sequncia paragentica pode ser observada:

    pirolusita

    rodocrosita e manganita nsutita

    piroxenides groutitacriptomelano

    Lateritas de mangans

  • 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 minrio

  • Pirolusita MnO2

  • psilomelano

  • Criptomelano - KMn8O16

  • Ausmanita - Mn3O4

  • GARNIERITAS

  • Garnierita de (Ni e Co)

    Os depsitos de garnieritas forma-se sob

    rochas ultramficas e seus produtos de

    alterao (serpentinizao).

    elevado teor em elementos siderfilos Cr,

    Ni, Co.

    sulfetos, espinlios, olivinas, piroxnios e

    outros componentes mficos.

  • Garnierita de (Ni e Co)

    Garnierita um nome genrico usado para

    a serpentina niquelfera

    [(Mg>>Fe,Ni)3Si2O5(OH)4].

    Saponita (montmorilonita niquelfera)

    tambm um importante mineral de

    minrio.

  • Garnierita

    Mina de nquel Cerro Matoso

    Prximo de Montelibano,

    Monteria, Crdoba, Colombia.

    Intemperismo de peridotitos. Perfil de alterao:

    Crosta escura Fe-Mn, laterita pisoltica verm., laterita verm.,

    Laterita amarela, saprolito, encaixante da garnierita,

    Minrio de Ni, encaixante s.

  • Depsitos

    As reas mineradas mais importantes, com grandes reservas de nquel, so:

    New Caledonia, Fiji;

    Cuba;

    frica do Sul;

    Austrlia;

    Grcia

    Filipinas.

  • Depsitos

    Todo o nquel produzido no Brasil, at a abertura da Mina de Nquel de Fortaleza de

    Minas (1998), era de depsitos de

    garnieritas de:

    Niquelndia (Go) e

    Morro de Nquel (desativado).

    Hoje: Barro Alto, Niquelndia, e muitos prospectos no Brasil.

  • Essa serpentina de nquel

    ocorre nas bandas verde-

    azuladas e tem densidade de

    2,3 a 2,8.

  • O nquel ferro magntico e quando usado

    com Fe e Co forma ligas metlicas de grande

    resistncia.

    Meteoritos tem de 5 a 20% de Fe-Ni.

    Usado em ao inoxidvel.

    Super ligas, metais resistentes a corroso e

    usados em altas T.

  • garnierita

  • - Serpentina (ou silicatos)

    niqulferas

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

    - Saponita- montmorilonita Ni

    - Asbolano (massa

    criptocristalina de Mn e Co.

    - Ni enriquece no saprolito (slica)

    e

    - Fe e Al na zona superior,

    oxidada (pode ter Ni, mas em

    menor quantidade-Filipinas).

    Depstios de garniteritas de Ni e Co

    Bloco diagrama da topografia e

    dinmica da formao de lateritas,

    New Caledonia, Austrlia.

  • Perfil do depsito de Garnierita

    Zona de

    laterita

    residual

    1-20m

    Z. Saprolito

    com Ni

    1-20m

    Z. do

    peridotito

    fresco

    Chapu de Fe

    Pislitos de Fe

    Limonita verm.

    Limonite amar.

    saprolito

    Impregna. garn

    +40% garnierita

    minrio

    New Caledonian, Austrlia

    Fe2O3

    Al2O3

    Cr2O3

    NiCo e Mn

  • Resumo - Garnieritas

    O nquel se enriquece pouco em relao a rocha original (2 a 6X) , pela remoo de Mg.

    A zona saproltica, alm da concentrao residual, recebe Ni da zona oxidada superior.

    O Co concentra, com o Mn, na laterita ferruginosa de cobertura.

    Os depsitos recentes tm a goetita como M. M.

  • Resumo - Garnieritas

    os mais antigos tm os silicatos como M. M.

    O processo de concentrao do nquel deve ser funo do pH e da quantidade de slica em

    soluo:

    Os silicatos de Ni so estveis em regies com pH bsico (> 8).

    Em ambientes mais cidos e com pouca slica, o Ni entra em soluo.