Pesquisa Geologica

Transcript

Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 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 MÉTODOS DE PROSPECÇAO 8 9 INDICADORES GEOLÓGICOS 14 CLASSIFICAÃO DOS INDICADORES INDICADORES REGIONAIS OU DE DESENGROSSAMENTO RESUMO SOBRE OS INDICADORES INDICADORES GEOMORFOLOGICOS EXPRESSÃO TOPOGRÁFICA DOS AFLORAMENTOS ENQUADRAMENTO FISIOGRAFICO GERAL DE ALGUNS TIPOS DE JAZIGOS ENQUADRAMENTO FISIOGRAFICO PARTICULAR DOS PLACERS ENQUADRAMENTO FISIOGRAFICO GERAL DOS JAZIGOS DE OXIDACAO 14 14 15 16 16 17 18 E DE ENRIQUECIMENTO INDICADORES MINERALOGICOS PADRAO DE FRACTURAS COMO GUIA 19 23 36 GEOLOGIA DOS DEPÓSITOS MINERAIS 40 DEPÓSITOS MNERAIS ASSOCIADOS Á ROCHAS ÍGNEAS DEPÓSITOS MINERAIS ASSOCIADOS ÁS ROCHAS ULTRABÁSICAS SUDBURRY, ONTÁRIO CANADA 40 40 41 A ESSENCIA DE PESQUISA GEOLÓGICA 43 MODELOS DE PESQUISA GEOLÓGICA CARTOGRAFIA GEOLÓGICA COMO MÉTODO DE PESQUISA DIFERENTES APLICAÇÖES DA CARTOGRAFIA GEOLÓGICA NA PESQUISA 43 45 46 MÉTODOS DE PESQUISA GEOQUÍMICA 52 SUPERGENICO 1 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 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 EXPLORAÇÃO SUPERFICIAL O CONCEITO DO ÂNGULO DE REPOUSO PLANEAMENTO EQUIPAMENTO TIPOS DE EXPLORAÇÃO SUPERFICIAL OPEN PIT-BENCH MINING OPEN CAST OR STRIP MINING 112 116 117 117 121 121 122 123 2 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano CAPÍTULO I I – ASPECTOS HISTÓRICOS DA PESQUISA GEOLÓGICA Os filósofos gregos, cujo método de enfrentar a maior parte dos problemas era teórico e especulativo, decidiram que a terra era constituída por muito poucos elementos, ou substâncias básicas. Cerca de 430 a.c., foram definidos quatro substâncias: a terra, o ar, a água e o fogo. Aristóteles, um século mais tarde, propôs que os céus constituíam um quinto elemento, o éter. Os alquimistas medievais, no estudo da matéria, perderamse em charlatices e magias, mas chegaram a conclusões mais sólidas e razoáveis do que os gregos porque pelo menos, manipulavam as matérias sobre as quais especulavam. Procurando explicar as diversas propriedades, os alquimistas ligaram estas propriedades a certos elementos de controle que acrescentaram a lista. Identificaram o mercúrio como o elemento que dava propriedades metálicas as substâncias, e o enxofre como o elemento que produzia a inflamabilidade. Um dos últimos e melhores alquimistas, o médico suíço, conhecido por Paracelso, acrescentou já no século XVI, o sal como o elemento que dava resistência térmica. Os alquimistas perceberam que uma substância podia ser transformada noutra por simples acrescentar e subtracção de elementos nas proporções adequadas. Por exemplo, um metal como o Pb, poderia ser transformado em “ouro”, por acrescentar uma quantidade adequada de mercúrio. Estes processos de transformação de metais em outros levaram a descoberta de substâncias bastante importante como os ácidos minerais – ácido azótico, ácido clorídrico e em particular o ácido sulfúrico (propriamente obtido em 1300) – e o fósforo. Os ácidos então descobertos produziram uma verdadeira “revolução científica”, permitindo decompor substâncias sem usar grandes temperaturas ou esperar muito tempo. Ainda hoje os ácidos, em particular o ácido sulfúrico, têm uma importância vital na industria. Diz-se que o grau de industrialização de uma nação pode ser avaliado pelo seu consumo anual de ácido sulfúrico. 3 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano Contudo, poucos foram os alquimistas que seguiram esta via, i.e., a procura da verdade sobre os elementos e substâncias, optando por aquilo a que chamaram ou melhor consideraram ser o seu principal objectivo. Estes membros da comunidade científica, pouco escrupulosos, produziram ouro falsificado a fim de garantirem apoios financeiros. Este fenómeno levou a que a palavra alquimista, no século dezoito, tivesse que ser abandonada para dar lugar a palavra químico. A alquimia passou a ser a ciência designada por química. Nos inícios desta “nova” ciência, um dos pioneiros mais brilhantes foi Robert Boyle, que apresentou as conhecidas leis sobre as fases que têm o seu nome. Foi Boyle quem introduziu o critério moderno da definição de um elemento: Uma substância básica pode ser combinada com outros elementos de modo a formar compostos e que, inversamente, não pode ser decomposta numa substância mais simples depois de ser isolada de um composto. Contudo, Boyle, assim como Isaac Newton, mantinham a opinião medieval sobre os elementos existentes, por exemplo, pensavam que o ouro não era um elemento e podia ser formado a partir de outros metais. O imperador Francisco José da Austrália – Hungria subsidiou experiências de Isaac Newton para obtenção de ouro até 1867. No século seguinte ao de Boyle, o trabalho químico prático, começou a esclarecer quais as substâncias poderiam ser divididas noutras mais simples e quais não o podiam ser. Henry Cavedish mostrou que o oxigénio se combina com o hidrogénio formando a água, pelo que esta não pode ser considerada um elemento. Mais tarde Lovoisier separou o elemento ar em oxigénio e azoto. Tornou-se então evidente, que nenhum dos elementos dos gregos o era de facto segundo o critério de Boyle, os elementos dos alquimistas; mercúrio, enxofre, ferro, estanho, chumbo, cobre, prata, ouro e outras substâncias não metálicas como o fósforo, o carbono e arsénio, mostraram “segundo Boyle” ser verdadeiros elementos. O “elemento” Sal de Paracelso, acabou por ser subdividido em duas substâncias mais simples. Como é óbvio a definição de elemento dependia da química da época. Enquanto uma substância não era separada pelas técnicas existentes, podia ser considerado como um elemento, por exemplo, a lista de trinta e três elementos de Lovoisier continha substâncias como o sal, a magnésia, e quartzo até anos depois de Loivisier ter morrido na guilhotina durante a revolução 4 Curso: Geologia 3o Ano Pesquisa Geológica e Exploração Mineira 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. 5 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 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. 6 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 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: ƒ Procura de jazigos minerais absolutamente desconhecidos; ƒ Procura de jazigos no provável prolongamento de jazigos conhecidos ƒ 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 7 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano aspectos da geologia desde a idade, génese, mineralogia, quantidade e teor dos recursos minerais na crusta terrestre. Nesta disciplina restringir-nos-emos a ocorrências naturais de natureza metálica, i.e. os depósitos minerais que podem ser considerados minérios. Assim um depósito mineral é uma concentração natural de uma substância mineral útil que em circunstâncias económicas favoráveis poderá ser explorado de forma rentável. Minério é uma concentração metalífera associada a uma rocha encaixante sem importância económica (chamada ganga). OBJECTO DA PESQUISA GEOLÓGICA Sabe-se que a pesquisa mineral e a exploração mineira são as duas actividades mais antigas da história da humanidade, mesmo mais antigas do que a agricultura. Ainda hoje a importância da mineração e dos recursos minerais continua muito alta. Quais são os alvos da pesquisa geológica hoje em dia? Até a 50 anos atrás a pesquisa geológica e a exploração mineira estava centrada na procura de jazigos de alto teor e consequentemente pequenos e do tipo fissural e associados a veios de quartzo. Hoje em dia devido principalmente ao grande progresso tecnológico nos métodos de exploração e de pesquisa há agora uma mudança de atitude na pesquisa geológica onde depósitos grandes e de teores baixos são os mais procurados, onde equipamentos enormes podem ser usados para a recuperação de teores baixos. Para este tipo de depósitos o retorno do investimento é mais garantido e os cálculos de reservas são mais fiáveis. Como exemplo pode se considerar os depósitos porfiríticos de Cu, os depósitos de Pb-Zn em carbonatos, sulfuretos maciço, sistemas de vários veios em stockwork. O uso da Geofísica na pesquisa geológica é baseada na premissa de que o recurso a ser procurado tem propriedades físicas diferentes do seu encaixante. Em outras palavras, quando se mede sistematicamente as propriedades físicas tais como a densidade, a susceptibilidade magnética, a velocidade de propagação das ondas sísmicas, a radioactividade, a cargabilidade e outras, do minério e do encaixante dependem da composição mineralógica, tamanho e a profundidade do corpo de minério. 8 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano Durante a pesquisa geológica, a geofísica pode ser usada de forma directa ou de forma indirecta (estes assuntos serão discutidos na secção de geofísica aplicada deste manual). É de conhecimento geral que os depósitos minerais de fácil descoberta já foram todos descobertos. Isto significa que, com o tempo, necessitar-se-á de técnicas e métodos de pesquisa geológica mais sofisticados com capacidade de tirar conclusões sobre informação de depósitos cada vez mais profundos que até agora passaram despercebidos. É claro que o papel da geofísica neste exercício é crucial. Assim, é importante referir que a pesquisa geológica é uma disciplina multidisciplinar que depende da contribuição de várias disciplinas tais como a geologia, a geofísica, a geoquímica e a cartografia. Os depósitos minerais são descobertos por equipas e não por indivíduos. Uma equipe de pesquisa geológica tem diferentes níveis de conhecimento, por isso é importante definir alguns termos a serem usados com muita frequência nesta disciplina (veja anexo A) Métodos de Prospecção A prospecção desenvolveu-se nos últimos anos no sentido do uso de técnicas bastante sofisticadas e cada vez mais dispendiosas. A procura de afloramentos ou mineralizações ligadas a afloramentos é cada vez menos atractiva, uma vez que são cada vez maiores as áreas prospectadas e cada vez menos os jazigos aflorantes. O interesse da pesquisa esta se virar para áreas potenciais em que se espera que as concentrações de minerais de interesse sejam maiores e que estejam cobertos de aluviões, rochas sedimentares vulcânicas, água dos mares, etc. Por isso tem se tornado necessário o desenvolvimento de técnicas que permitam descobrir depósitos “não visíveis a partir da superfície”. Uma sequencia completa de prospecção começa com: - avaliação de regiões vastas e selecção de subáreas de interesse. - Reconhecimento das regiões favoráveis na busca de alvos - Alvos investigados com detalhe, primeiro a partir da superfície e depois tridimensiolmente (sondagens). 9 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 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. 10 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 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 ¾ zonas não favoráveis descoberta de mineralização 2° fase de sondagens ¾ Alvos não económicos Alvos com interesse económico ¾ 3° fase de sondagens ¾ alvos não económicos alvos com interesse económico Jazigos para o delineamento do jazigo ¾ Jazigos não económicos Jazigo com provável interesse económico ¾ 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% 11 Curso: Geologia 3o Ano Pesquisa Geológica e Exploração Mineira 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 Selecção da área Reconhecimento aéreo Trabalho de campo Sondagens 1a fase 2a fase 3a fase Sondagens de delineação Antes da decisão Província 500 km2 Após a decisão 500 km2 30 areas conducentes selectividade >50 17 30 12 alvos 1.7 12 1 0.2 0.05 1 0.2 0.05 0.025 12 5 4 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) a 2 Fase – Estudo detalhado Mapeamento e reconhecimento geológico dos afloramentos Campanha geoquímica de linhas de agua Aeromagnética Gravimetria Polarização induzida 12 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 3a Fase – Estudo detalhado dum alvo (anomalia positiva) Geologia detalhada Estudos mineralógicos e petrológicos Polarização Induzida detalhada 4a Fase – Estudo tridimensional do alvo (anomalia positiva Sondagens Diagrafias Cálculo de reservas Análise mineralógica e química de amostras e carotes 13 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano CAPITULO III INDICADORES GEOLÓGICOS Após a dissertação feita nas secções anteriores importa discutir aqui em detalhe os indicadores geológicos. Os indicadores podem ser classificados de varias formas, a que se apresenta a seguir é uma delas. CLASSIFICAÇÃO DOS INDICADORES ™ Ponto de vista geral I – Qualitativos (Estruturais – Morfológicas) Relacionam-se com aspectos técnicos, geomorfológicos, estruturais, mineralógicos e litológicos. II – Quantitativos (Geoquímicos) Relaciona-se com a presença, ausência ou abundância relativa duma certa substância (ião no solo, plantas, aguas) na superfície ou no subsolo. ™ Ponto de vista Génese e/ou cronologia I – Sin-genetico Relaciona-se com fenómenos contemporâneos a formação do jazigo e que controlam a sua génese e concentração II – Epigenético (fora da génese do jazigo; pode ser pré ou pós) Pós genéticos – posteriores a formação do jazigo e que resultam da acção da presença do jazigo; P. Ex. os chapéus de ferro, subsistência provocada por trabalhos mineiros antigos. INDICADORES REGIONAIS OU DE DESENGROSSAMENTO Rochas ígneas a1 – batólitos e outros intrusivos = por ex. Portugal, vários jazigos de wolfránio e estanho estão na dependência directa do maciço granítico das Beiras. a2 – Rochas vulcânicas de determinadas idades = actividade ígnea por ex. rochas verdes de Manica em Moçambique (Au). Continua. 14 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 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 15 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 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 16 Curso: Geologia 3o Ano Pesquisa Geológica e Exploração Mineira 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 semiáridas 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. 17 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano A expressão topográfica dos jazigos de ferro é importante por duas razoes: para que o jazigo tenha valor comercial, tem que ser grande, possante e regular, o que evidentemente conduz a manifestação morfológica proporcionalmente grande em segundo lugar porque em geral, os minérios ou são muito resistentes a erosão (Ex os itabiritos de Minas Gerais (Brasil) e as cabeças hematiticas de Portugal) ou muito vulneráveis como os minérios carbonatados. Enquadramento fisiográfico particular dos placers As condições geomorfologicas desempenham um papel fundamental no condicionamento dos processos de concentração hidrogravitica responsáveis pela formação de jazigos aluviais. As condições mais favoráveis são as que conduziram a: Preparação A melhor preparação é uma meteorização prolongada e intensa que afecta directamente os minerais numa região de topografia madura ou sub-madura. Este conjunto de fenómenos liberta as partículas de minério da sua ganga e prepara para a fase seguinte uma formação possante de solo residual já parcialmente concentrado. Concentração Numa fase posterior a região sofre uma sobre elevação acompanhada por erosão intensa, estabelecendo-se cursos de água sobre linhas que cortam o antigo solo residual a sedimentação preferencial do minério duro em determinados pontos privilegiados conduz a formação de placers mais ricos que solo residual de que resultam. Protecção Os jazigos aluviais assim formados podem vir a desaparecer se o processo erosivo que lhes deu origem se prolongar por tempo suficiente para que eles próprios 18 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano sejam atingidos. A destruição pode no entanto ser impedida desde que o placer seja coberto por outras formações (novos aluviões, resultantes da abertura de canais, mantos de lavas etc.) Todo este processo, descrito acima, pode ser repetido durante a evolução geomorfológica da região, podendo resultar em jazigos extremamente ricos . Os índices gerais que se procuram na prospecção de aluviões são sobretudo os contactos entre formações de idades diferentes, uma correspondente a rocha onde se instalou o valley - bed-rock e outra correspondente á formação mais moderna que encheu o vale – o aluvião Enquadramento fisiográfico geral dos jazigos de oxidação e de enriquecimento supergénico JAZIGOS RESIDUAIS DA ZONA DE OXIDAÇAO Dado que a meteorização depende geralmente da morfologia da região os tipos de jazigos que devem o seu valor a remoção de certos elementos estáveis ocupam posições bem definidas com respeito a superfície de erosão, actuais ou passadas. É o que acontece com silicato de níquel (garnierite), a bauxite, os minérios de manganês, minérios de ferro laterítico etc. que tem as suas melhores condições de formação em regiões planas de regime tropical húmido. É também um pouco do que se passa com os chapéus de ferro exploráveis pelo seu teor de Au, Ag, Pb ou Fe. Os processos de meteorização que formam jazigos deste tipo são muito lentos e só se realizam ate profundidades que confiram interesse ao jazigo em locais em que o nível freático for relativamente profundo e em que houve tempo suficiente para uma meteorização profunda e extensiva. Estas condições são geralmente satisfeitas por superfícies topográficas estáveis pelo que estes jazigos se encontram com mais frequência em planaltos ou peri-planaltos elevados, não demasiado dissecados pela erosão. JAZIGOS DE ZONAS DE SULFURETOS SUPERGENICO 19 Curso: Geologia 3o Ano Pesquisa Geológica e Exploração Mineira 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 20 Curso: Geologia 3o Ano Pesquisa Geológica e Exploração Mineira 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 quartzoso. A Tantalite e o berilo fentíticas, até ao núcleo central, em geral do NE Brasileiro encontram-se geralmente nas bordaduras do núcleo. JAZIGOS EPIGENETICOS 21 Curso: Geologia 3o Ano Pesquisa Geológica e Exploração Mineira 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 22 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano Além de o conceito ser relativo, o tipo de solicitação pode influenciar o comportamento de uma dada rocha. Assim, por exemplo, os calcários são frágeis quando solicitados sem apertos, mas tornam-se incompetentes quando sob fortes pressões confinantes e em especial quando em presença de solventes e sob um aumento de carga suficientemente lento para permitir a recristalização e o arranjo do material. Como uma rocha competente e, regra geral, bom indicio para jazigos filoneanos e uma formação incompetente lhes e normalmente desfavorável, exige-se grande cuidado na diagnose de tal característica. Por exemplo, no jazigo de consistente em Montesinho (.... a rocha encaixante e uma xisto argiloso com elevada quantidade de sericite. Deste ponto de vista poderia, portanto, dizem-se que rocha e desfavorável ao estabelecimento de factores francas e portanto há hipótese para a localização de um jazigo filoneano interessante. E, no entanto, ele existe. A aplicação pode provavelmente, encontrar-se no facto de se pode afirmar com razoável segurança que a rocha, hoje plástica e portanto incompetente era, ao tempo da mineralização, um xisto metaformizado junto com a meteoração e que transformou naquilo que hoje e. De novo, reconhece-se que as zonas de cizalhamento são de idade muito posterior a mineralização provavelmente alpinas enquanto que esta e hercinica. Quando se pode demonstrar, em bases estatísticas, que uma ... da formação e favorável para determinada mineralização, pode, evidenciar usar-se essa formação como indicador de minério, mesmo quando não se sabe explicar a razão do facto. Quando porem, essa razão alem de a probabilidade de acerto bem maior, em geral podem considerar-se as previsões mais longe. INDICADORES MINERALOGICOS De todos os guias, os mais importantes, que conduzem as descobertas de corpos mineralizados são os guias mineralógicos. É pois, a observação dos minerais a superfície, que põe em evidencia a presença de um jazigo. Os minerais mais frequentemente associados a parageneses e a sua abundância relativa podem servir de indicadores de minério. Variações nas proporções de 23 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano determinados minerais, quer na rocha encaixante, quer no próprio jazigo, podem quando convenientemente cartografados constituir indicadores de minério, frequentemente os minerais da zona superficial de oxidação servem como indicadores de ocorrência de determinados minerais em profundidade. As variações da composição mineralógica as rochas encaixantes, excepto quando singeneticos, resultam normalmente da alteração por acção dos fluidos responsáveis pela mineralização ou das acções físico-químicas e termodinâmicas associadas com a génese do minério. A utilização dos minerais como guia apresenta-se de diversas maneiras. Podemos considerar: - - os minerais primários inalterados: ƒ em eluviões e aluviões ƒ no afloramento a alteração das rochas encaixantes das mineralizações e suas características mineralógicos. - Os minerais dos chapéus oxidados e a estrutura dos produtos de alteração, susceptíveis de nos fornecerem dados sobre a natureza da mineralização subjacente. MINERAIS PRIMÁRIOS Em Eluviões e Aluviões Um certo número de minerais úteis são muito estáveis em condições de alteração superficial, e mantêm -se quimicamente inalterados, mesmo depois dum transporte prolongado. São sobretudo os elementos nativos (ouro, platina, diamante), os óxidos (cassiterite, rútilo, ilmenite, etc.), e ainda outras combinações, como os fosfatos ) p. Ex. Monazite) A partir de jazigos primários, nos quais eles estão normalmente muito dispersos e são inexploráveis, podem formar eluviões, ou sofrendo transporte através de cursos de agua, concentrados em aluviões fluviais. A prospecção das aluviões têm dois papeis distintos: 24 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 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. 25 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 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. 26 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 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 27 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano Na zona oxidada os sulfuretos decompõem -se passando a sulfatos e o seu conteúdo em metal é arrastado em solução ou fixado, inteira ou parcialmente, em compostos estáveis, principalmente óxidos, carbonatos e silicatos dissolvem-se com facilidade e os silicatos decompõem -se. Dos minerais originais da ganga, o quartzo é único sobrevivente, os outros estão representados unicamente pelos seus produtos de decomposição: óxidos de ferro e manganés, argilas, outros compostos metálicos, etc. Os produtos de oxidação de jazigos primários constituem um dos guias mais utilizados em toda a historia mineira. Os produtos de oxidação vulgares nos afloramentos e podem ser identificados com muita facilidade. Nem sempre o jazigo, mesmo quando oxidável, apresenta chapéus de ferro ou formações semelhantes, a glaciação e outros agentes de erosão rapidamente podem remover qualquer formação oxidada que se tenha constituída e pôr a nu o minério primário, noutros casos é o próprio clima- essencialmente frio e ou seco que não favorece a alteração. Quando chapéus de ferro apresentam ou não interesse em si mesmo levanta-se sempre a questão: o que existe por baixo quais os minerais primários que originam os metais oxidados Estes problemas são comuns a todos os jazigos com afloramentos oxidados, mas tem particular importância nos de sulfuretos. Na zona de oxidação, os sulfuretos foram oxidados a sulfatos e os seus metais frequentemente carregados em soluções e a distancia maior ou menor fixados sob a forma de compostos de maior estabilidade, em geral óxidos, carbonatos ou silicatos. A maior parte das gangas não resiste também a meteorização, das gangas iniciais após oxidação intensa e prolongada apenas o quartzo resiste, no entanto nem sempre a oxidação é completa e produz a transformação total do material original, noutros casos podem sobreviver pseudomorfoses por epigeniais ou por moldagem, quer pelas formas cristalinas quer pelas texturais a estruturais Durante o processo de alteração superficial, em alguns locais não se efectuam trocas químicas, podendo restar quantidades variáveis de minerais originais e de produtos de transição. Por outro lado, as limonites podem ser quase totalmente transportadas depositando-se noutros locais, são as limonites transportadas. A esta massa de óxidos sobre o jazigo é chamada “chapéu de ferro”. Os cristais minerais úteis ou da ganga que 28 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano foram lixiviados, deixaram cavidades características, enchidas por vezes por minerais secundários provenientes da alteração do mineral que os constitui. Essas variedades, chamadas “boxwork”, podem permitir deduzir a natureza da mineralização do jazigo original. Mas, é necessário não perder de vista as características dos “boxwork”, cujos locais necessitam dum estudo minucioso dos minerais. A título de exemplo daremos um quadro e alguns desenhos de “boxwork”. (sg. A. M. Bateman) Figura. Exemplos de boxworks celulares grosseiros de Calcopirite 29 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 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. 30 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 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 31 Curso: Geologia 3o Ano Pesquisa Geológica e Exploração Mineira 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 32 Curso: Geologia 3o Ano Pesquisa Geológica e Exploração Mineira inertes ( quartzo, p.e.), os produtos formados e os suas proporções são determinadas pelos campos de fases do diagrama Fe2O3—SO2—H2O. De princípio, quando a proporção de H2O é alta, e a dos produtos de oxidação baixa, forma-se um pouco de goetite, que volta a dissolver-se quando o processo prossegue. Todos os produtos permanecem em solução até que, por saturação, precipitam sulfatos básicos de Ferro, assim na presença de grandes quantidades de água ( acima de 46 % do peso total do sistema), a pirite pode ser completamente dissolvida sem precipitação de material limonítico. PRATA A prata, como cobre e zinco, forma sulfatos solúveis ao contrário destes metais, o seu carbonato não é estável. A mobilidade da prata varia largamente com as condições de agente químico. Quando “imercida” na galena é protegida e normalmente permanece na tetraedrite e outros minerais de cobre e, é libertado durante a sua alteração e carreada para longe do jazigo. Assim, ao contrário do ouro, a sua inexistência no chapéu de ferro, não é sinónimo de ausência em profundidade. NIQUEL Os jazigos de sulfuretos de níquel, oxidam-se de forma muito parecida aos sulfuretos de cobre e formam sulfatos solúveis. O níquel que existe nos jazigos de pirrotite lexivia-se normalmente da cobertura oxidada, mas pode deixar traços, em forma de manchas de verde maça, constituídos essencialmente por garnierite. Quando existe arsénio no jazigo primário, o afloramento pode reter traços de annabergite, também de cor verde maça. Os jazigos de silicato de nicquel (garnierite), que se encontram sobre peridotitos e serpentinitos, são o produto de um enriquecimento residual de um escasso conteúdo de níquel, que estava presente na rocha mãe. Tais jazigos estão limitados a zona de oxidação e as diaclases, poucos metros de profundidade. 33 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano COBALTO Os minerais primários de cobalto decompõem -se na zona de oxidação. O sulfato é solúvel, mas o arsenito, de tom rosa, a eritrina, é estável e forma as “flores de cobalto”, um guia muito visível do cobalto. MOLIBDÉNIO O único mineral primário, a molibdeníte, é relativamente resistente a oxidação. A pirite associada, em vez de facilitar a oxidação tem provavelmente um efeito protector sobre a molibdenite. O óxido azul, a ilsemannite, forma uma película sobre a molibdenite mas não sobrevive tanto tempo como esta. A molibdenite, é bastante solúvel na agua, é um mineral terroso, amarelo, o contrário da ferrimolibdenite que é um mineral terroso, amarelo esverdeado, mas é bastante estável, pelo que constitui um bom índice para a mineralização subjacente. A powelite, é um produto da oxidação da molibdenite, difícil de distinguir a luz natural, mas é fluorescente sob luz ultra-violeta. Se existe chumbo no chumbo no jazigo, é um precipitante tão activo do molibdénio que se forma wulfenite durante a oxidação. Crómio A cromite é relativamente estável em condições oxidantes. Com muita frequência encontra-se inalterada em afloramentos, e inclusive em placers. Em condições de extrema meteorização, lixivia-se deixando retículo de limonite. A seguir analisa-se em separado os jazigos singenéticos e os jazigos: INDICADORES E GUIAS FACIO-LITOLÓGICOS Estes indicadores são constituídos pelas rochas caracteristicamente associadas a determinados tipos de minérios, que poerque deram origem a (batólitos geradores de campos filoneanos) quer porque se formaram simultaneamente (gneisses a pegmatitos associados a sistemas filoneanos) quer porque localmente substituídos por minérios ( 34 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 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: 35 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 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. 36 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 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. 37 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano Uma pesquisa com um espaçamento mais reduzido, mostra os veios a cortarem-se muitas vezes do que o espaçamento menor. Dependendo das condições estruturais, podem distinguir-se os seguintes tipos de zonas minerais: 1. Localizadas nas charneiras das estruturas anticlinais ao longo da sua extensão. 2. Localizadas em fortes curvaturas de grandes estruturas. 3. Localizadas nas zonas axiais dos anticlinais de ordem superior. 4. Localizadas nas intercepções de grandes fracturas, assim como intercepções de falhas com zonas de compressão e intercepções de falhas com anticlinais. 5. Localizadas nas extremidades paraclinais dos anticlinais. Dobras Em algumas áreas de rochas dobradas, o minério é encontrado caracteristicamente em certas partes da dobra; nas cristas de anticlinais , nas gargantas de sinclinais , ou mesmo em limbos. Qual é a posição mais favorável depende de várias circunstâncias: uma delas é a relação de idades entre o minério e o dobramento. Dobramento pós-mineralização Dobramento pré-mineralização A estrutura das rochas influencia ( afecta, impõe ) a deposição do minério: a) Influência das camadas dobradas na fracturação. b) Determina a forma das camadas a substituir 6. Localizadas nas extremidades periclinais dos sinclinais. 7. Controladas por grandes falhas que cortam os horizontes “favoráveis”. 8. Localizadas em maciços granitoides com intrusoes, ou em acumulações de intrusões delgadas que se intercalam nos acidentes tectónicos ou que se encontram nos corpos intuídos. 9. Localizadas em flexuras estreitas das rochas do tecto que assentam sobre maciços intrusivos antigos. 10. Localizadas nos contactos de grandes estruturas. Contactos 38 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano São lugares favoráveis para a deposição porque eles são potenciais superfícies de fraqueza – Mas não só, um veio pode seguir o contacto por longa distância. O lugar onde o veio corta o contacto, é muito favorável para formar um nó estrutural e concentrar minério. Os contactos entre maciços ígneos e rochas encaixantes, são sítios favoráveis para ocorrência de minérios, mesmo quando o minério não é geneticamente relacionado a intrusão. (O contacto em strengh) A resistência do contacto entre a massa intrusiva e os estratos sedimentares – o contacto constitui um lugar privilegiado para a fracturação não só durante a deformação mas também durante o ajustamento acompanhante da colocação da intrusão. 39 Curso: Geologia 3o Ano Pesquisa Geológica e Exploração Mineira 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 interacamadas 40 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 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 41 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 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. 42 Curso: Geologia 3o Ano Pesquisa Geológica e Exploração Mineira CAPITULO IV A Essência de pesquisa Geológica A pesquisa de jazigos quer metálicos ou não metálicos envolve dois aspectos fundamentais: Onde fazer a pesquisa e como fazer a pesquisa. Onde Fazer as Pesquisa? (compilação) População de Depósitos Depósitos Típicos (Investigação Geológica) Feições geológicas e os seus padrões de associação Possíveis processos geológicos (Análise) Modelos de formação de Jazigos (Predicção) Feições adicionais (?) Criterios de selecção de area de Pesquisa Modelos de Pesquisa Geológica Modelo em geologia é um padrão conceptual ou empírico que contém os principais parâmetros dos jazigos minerais conhecidos. Embora os modelos possam ser descritivos, essencialmente estes são interpretativos, explicando as relações entre os vários parâmetros existentes. Os modelos são um instrumento bastante forte na organização das informações de tal forma que a predicção é mais certeira e conducente a conclusões lógicas e correctas. Os modelos podem ser Empíricos ou descritivos e Genéricos. 43 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano Modelos empíricos ou descritivos: - baseia se na observação de similaridades entre os jazigos. A analise destas similaridades podem mostrar grupos de afinidades específicas entre os depósitos. Este modelo considera os seguintes aspectos: Contexto geológico, morfologia, geoquímica, mineralização e zoneamento. Também se considera a frequência em que um certo parâmetro aparece como critério para a selecção da área. Modelo Genético ou metalogénico: Estes modelos reflectem o pensamento lógico dos cientistas em relação a origem dos diferentes tipos de jazigos. Estes modelos consideram os mesmos aspectos acima mencionados e baseia-se na ideia de que a conformidade de processos produz feições em conformidade. O mérito deste modelo assenta no que os diferentes parâmetros geológicos considerados no critério de selecção de área são explicados na base dos processos geológicos causativos. O modelo dá uma explicação racional e consistente das características do depósito em termos de ligá-los aos processos geológicos conhecidos ou postulados. Como Fazer a Pesquisa? A pesquisa é um processo selectivo de parâmetros e factores que influenciam e controlam a localização de jazigos minerais. Este processo deve ser eficiente, economicamente viável onde a analise de Custos vs benefícios é positiva em cada estágio de decisão relacionada com a continuidade e passagem de um nível de conhecimento da área para outro (ex. de reconhecimento para o detalhe e delimitação). A figura mostra a relação entre os custos e os benefícios. Scan Fig.... 44 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano A pesquisa de jazigos quer metálicos ou não metálicos envolve dois aspectos fundamentais: Onde fazer a pesquisa e como fazer a pesquisa. O primeiro aspecto está ligado a identificação de áreas potenciais para a ocorrência de mineralizações importantes. Isto quando devidamente enquadrado no tempo geológico e uma adequada interpretação genética conduz à identificação de terrenos mais favoráveis para a presença de jazigos. Ex. Bushveld Complex, Great Dyke do Zimbabwe, Complexo Monte Atchiza. O segundo aspecto está ligado a sequencia e tipo de métodos usados para a pesquisa geológica. Nesta fase são identificados todos os parâmetros geológicos relacionados com a mineralização a ser pesquisado até a localização do jazigo. Vários métodos de pesquisa são aplicados. Antes de iniciar a pesquisa é importante ter um conhecimento profundo de todos os métodos de pesquisa e aqueles que estão disponíveis para o trabalho em causa. Com este conhecimento deve-se escolher então aqueles que adequadamente podem realçar as anomalias devidas a mineralização em causa. Em termos genéricos os seguintes métodos e técnicas são usadas: Métodos de pesquisa geofísica (aéreos e de superfície) Métodos de pesquisa geoquímica Teledetecção como método de pesquisa Reconhecimento geológico Sistemas geográficos de informação (GIS) Sondagens e avaliação de Jazigos Amostragem (ex. Bateiamento, sondagem por trado manual ou mecânico) Cartografia geológica como método de Pesquisa Carta Geológica A carta geológica é uma representação gráfica em projecção horizontal, dos acidentes geológicos duma dada região. 45 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano É pois fundamental que numa carta geológica correctamente realizada permita distinguir aquilo que foi observado por inspecção directa de campo, daquilo que foi baseado em simples hipóteses. Não se devem indicar as incertezas ou dúvidas, como também a indicação deve ser clara no espírito do observador. É convenção corrente indicar os factos observados por linhas contínuas e aqueles que correspondem a inferências ou simples hipóteses por linhas ponteadas ou tracejadas. O grau de confiança pode ser representado pelo afastamento dessas linhas ou pontos. A cartografia geológica é um dos mais importantes métodos de pesquisa especialmente durante a fase de reconhecimento. É o método pelo qual maior parte dos conceitos e modelos são baseados, o que pode determina em grande parte o sucesso do programa de exploração. Se o conceito geológico estiver errado não importa quão sofisticados podem ser os métodos e as técnicas ou a competência profissional da equipa, não é será possível lograr sucesso na pesquisa. Diferentes aplicações da cartografia geológica na Pesquisa A Cartografia (na fase de reconhecimento ou de avaliação detalhada) é importante para representar em mapas a distribuição e as relações espacial de litologias, estruturas geológicas, metais, resultados geoquímicos, parâmetros mecânicos, resultados de amostragem, etc. Simbologia Para, numa carta ou numa planta, se representar um determinado tipo de rocha, cobre-se a superfície correspondente pelo símbolo representativo da rocha em questão. As superfícies representadas por rochas de tipos diferentes são separadas por um traço fino, contínuo ou não, conforme o seu grau de confiança, ou colocar-se ao na zona limite os símbolos de modo a que se interpretarem. A representação das rochas far-se-á pela utilização de símbolos a preto, a fim de se facilitar a sua reprodução sobre fundos coloridos, que poderão indicar a idade das rochas ou outras características que interessa fazer ressaltar. 46 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano Do mesmo modo as ocorrências minerais ou pequenas acumulações de minerais que poderão ter interesse fazer ressaltar serão representadas por símbolos ou letras como poderemos ver mais adiante. Lista de símbolos.... Cartas de superfície As cartas de superfície dão -nos a cartografia dos principais tipos de rochas e controles estruturais a elas subjacentes do modo como aparecem a superfície. Aqui, pode-se ainda distinguir dois grandes tipos de cartografia: Cartografia geral Neste tipo de cartografia é focada de uma maneira geral os acidentes geológicos da região. Assim, refere-se aos principais tipos de rochas, as direcções principais de falhamente, etc., mas tudo de forma muito genérica. Cartografia de pormenor Neste tipo de cartografia são anotados, tanto quanto possível, todos os acidentes geológicos observados com o grau de confiança melhor que se possa conseguir, e discernindo, já dentro de cada grupo, esses mesmos acidentes geológicos. Grau de Precisão e Escala a adoptar O grau de precisão depende da escala que se adoptou, e do tipo de trabalho que é efectuado. No caso de trabalho de cartografia a escala 1/50000 um erro admissível de ± 0.5 mm, corresponde a um erro de apenas ± 25 m enquanto que na escala 1/500 corresponde a um erro de apenas ± 25 cm. Para fins de cartografia geral a localização exacta dum contacto não interessa, desde que a forma geral do contacto, possança e a disposição relativa das formações sejam correctamente representadas; pelo contrário, em trabalho mineiros, um erro de alguns metros na implantação do afloramento de um filão pode significar toda a diferença que existe entre um trabalho dispendioso e interessar ou não. 47 Curso: Geologia 3o Ano Pesquisa Geológica e Exploração Mineira De uma maneira geral podemos considerar, para fins de correlacionamento de estruturas, a adopção em cartografia geral das escalas 1/25000 e 1/10000. Para cartografia geológica mineira de superfície 1/500, 1/200 e 1/100. Para levantamentos de pormenor 1/100 ou 1/50. Cartas de Interior A cartografia geológica de interior, e mais ainda que a de exterior, é uma mistura de arte com técnicas de medidas. Embora -se procure, na medida do possível, dar o maior relevo aos aspectos rigorosos, é indispensável uma certa habilidade para representar convenientemente certos pormenores. Para que a carta possa apresentar uma razoável semelhança com o natural, a sua realização deve ser, pelo menos, começada dentro da mina. Cartas de base A base para a cartografia geológica de interior é uma planta topográfica dos trabalhos, com indicação dos pontos de referencia, dos levantamentos ainda reconhecíveis no terreno e dos contornos das galerias e travessas. No caso de trabalhos expedidos ou estudos preliminares em que o tempo é mais importante que o rigor, uma carta levantada a bússola e a fita servirá para dar um quadro geral das características geológicas, mas não deverá ser usada para fazer deduções sobre pendores ou direcções entre dois níveis, a não ser quando a poligonal tenha podido ser fechada por meio de chaminés ou óculos. FOTOGEOLOGIA Focar-se-á aqui apenas os aspectos relacionados com a fotogeologia clássica (fotografias aéreas a preto e branco), já que seria demasiado extenso para o presente âmbito uma informação detalhada sobre todos os processos utilizados e apesar da evolução, esta será o método ainda mais utilizado em prospecção de pequena a média escala. 48 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano A fotogeologia desempenha um papel fundamental na execução de qualquer campanha de prospecção, pois permite obter resultados rápidos e pouco dispendiosos, principalmente em áreas onde existe levantamento fotográfico. Permite ainda relacionar os resultados obtidos no campo susceptíveis de confirmação. Interpretação de Fotografias aéreas foi tratada durante um semestre na cadeira de Fotogeologia, por isso não será repetido neste capítulo. Importância dos solos e vegetação O índice de refracção dos diversos solos, rochas e vegetação estão bastante interligados, e estes aos factores estruturais e litológicos, sendo os principais: - Diferentes índices de refracção das rochas - Diferentes índices de refracção de solos - Relação entre solo e rocha subjacente - Vegetação mais ou menos intensa, consoante o tipo de solo. - Coloração (neste caso maior ou menor refracção) da vegetação consoante as carências ou excessos de determinados nutrientes, características de determinados solos ou rochas. - Crescimento preferencial de plantas em zonas de falhas, em regiões pouco providas de vegetação, devido ao conteúdo pedológico e humidade. - Relação entre o pH e concentrações de iões metálicos nos solos e a vegetação. 49 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano Temas de Pesquisa Bibliográfica (Três semana) Descreva os depósitos em termos geológicos, modelos de génese, mais apropriados para a pesquisa destes depósitos, exemplos de programas de pesquisa bem sucedidos que levaram a descoberta de jazigo e posterior desenvolvimento de mina. Descreve o programa de pesquisa que seguiria para a pesquisa do mesmo tipo de depósitos em Moçambique. 1. Depósitos VMS do tipo Kuroko 2. Depósitos sedimentares exalativos marinhos de Pb – Zn 3. Comparação entre modelos descritivos e genéticos e a sua aplicação prática na pesquisa 4. Depósitos de Pb-Zn do tipo Escocês 5. Depósitos estratiformes de tungsténio (wolfrámio) 6. Descoberta de depósitos encobertos de sulfuretos maciços em Neves Corvo, Portugal 7. A descoberta do Depósito Olympic Dam (Cu – U – Au), Austrália 8. Classificação dos depósitos minerais com base na litologia 9. Depósitos de sulfuretos de Cr-Pt-Ni 10. Depósitos de sulfuretos de Ni 11. Carbonatitos e Kimberlitos 12. Depósitos de cobre porfirítico 13. Depósitos de Sn porfirítico 14. Depósitos de Au em Greenstone belts 15. Depósitos de cobre em sedimentos finos 16. Depósitos do tipo Mississipi valley de Pb-Zn 17. Deposito de minerais pesados costeiros 18. Depósitos de pegmatitos 19. Depósitos de carvão 20. Depósitos de ouro aluvionar 21. Depósitos de bauxite e Bentonite (meteorização) 22. Depósitos de Apatite e Guano 50 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 23. Depósitos de Cromite de Bushveld 24. Depósitos de elementos do grupo da Platina 25. Prospecção de materiais de construção 26. Prospecção de Bentonite, Diatomite e Argilas 27. Prospecção de depósitos de urânio 28. Prospecção de rochas ornamentais 29. Prospecção de Perlites e materiais afins 51 Curso: Geologia 3o Ano Pesquisa Geológica e Exploração Mineira CAPITULO V Métodos de Pesquisa Geoquímica (Prof. Dr. Amadeu dos Muchangos) 1. Introdução Actualmente existe muito poucas chances para um geólogo descobrir novos jazigos/depósitos de minérios com o método convencionalmente barato com martelo e bússola. Nos últimos 50 anos desenvolveram-se novas técnicas bem sucedidas na pesquisa mineral, baseadas nas ciências de geoquímica, geofísica e fotogeologia surgentes. Essas técnicas são extremamente úteis na localização de jazigos/depósitos de minério encobertos, contudo cada um tem as suas limitações; algumas vezes um funciona perfeitamente, enquanto que o outro falha. Por exemplo, os depósitos de sulfuretos massiços no escudo Canadiano, que foram cobertos periodicamente durante a última glaciação do quaternário, que removeu a maior parte da cobertura de solo, foi descoberto por métodos geofísicos. Os depósitos de Cu-pórfiro podem ser pistados/seguidos muito facilmente, em qualquer clima por métodos geoquímicos, mas não por métodos geofísicos. Os depósitos minerais sedimentares de baixa categoria de grande escala são também um melhor objecto para métodos geoquímicos combinados com mapeamento geofísico do que para geofísica. Para certos depósitos, por exemplo depósitos hidrotermais filoneanos ou tipo veio, uma combinação de métodos é frequentemente necessária para a interpretação correcta de resultados, antes de iniciar perfuração. Por isso, para além de um conhecimento sólido de geologia económica, um geoquímico de pesquisa deve compreender o essencial de pesquisa geofísica. Neste âmbito apenas interessam os aspectos geoquímicos de pesquisa de jazigos/depósitos de minerais inorgânicos (Fig. 1). 52 Curso: Geologia 3o Ano Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Figura 1: Esboço de seis categorias de mineralização, A, B, C, podem ser detectados com sucesso com várias técnicas de pesquisa geoquímica e, E,f, G apenas sob certas condições. A= Mineralização directamente exposta ao ambiente superficial; B= Zona de alteração em redor de mineralização exposta a superfície; C= Contacto com a superfície através do escape de soluções ou gases ao longo de fracturas e falhas; D= Contacto com a superfície através de infiltração de águas subterrâneas que tenham estado em contacto com a mineralização; E= Contacto com a superfície através de raízes de plantas que penetram através da formação de cobertura alóctona; F= Contacto com a superfície, quando a formação de cobertura não é muito espessa, através de gases relacionados com o corpo de minério. 2. Fundamentos Gerais As pesquisa geoquímica usa os elementos menores e em traço dos materiais terrestres. Esses elementos constituem menos do que 0.1% da crusta da terra. Em menor escala os elementos maiores como Al, Fe, Ca, K, Na,Ca e Mg também são usados. Para perceber o significado de algumas concentrações de elementos traço devese estabelecer uma escala de comparação para cada novo objectivo de investigação. Os teores de elementos varia com a litologia, o clima, o relevo, a vegetação e outros factores. Um elemento pode ocorrer de várias formas numa amostra, como os elementos traço em silicatos, em minerais de minério ou em produtos de meteorização. Sob certas circunstâncias/condições uma amostra pode ter pouco significado para determinar o teor total de um elemento do que uma pequena porção dele, que se encontra ligado à um mineral específico ou está absorvido na superfície de mineral de argila ou incorporados, como impurezas, na malha de cristal de hidróxidos de Ferro e Manganês (efeito scavenging). Tabela 1: Teores globais de elementos estimados em diferentes materiais geológicos. Elemento V Cr Ni Cu Tipo de Rocha ppm ppm Ultramáficas 40 ppm Ppm ppm ppm ppm Máficas 250 170 130 Graníticas 44 41 Calcário 20 11 2890 2000 42 Zn As Ag Cd Sn Au Hg U F ppm ppm ppb ppb ppm ppm 58 1.0 0.060 0.5 3.2 4 0.03 20 72 94 1.5 0.010 0.2 1.5 0.3 10 0.53 420 45 12 51 2.1 0.037 0.1 3 3.2 40 3.9 810 20 5 21 1.1 0.100 0.035 0.X 5 40 2.2 250 53 Curso: Geologia 3o Ano Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Arenito 20 Xisto 35 2 10 40 130 90 68 42 Àgua do mar 10 0.05 0.5 Crusta 150 100 75 1.2 0.250 0.0X 1.6 5 30 1.7 280 100 12.0 0.190 0.3 6 4 300 3.7 680 3 10 3.0 3.000 0.11 3 40 30 3 1300 65 80 2.0 0.050 0.1 2 3 20 2.5 600 Nota: Todos os valores para a água do mar devem ser multiplicados por 0.001. Por exemplo Ni em rochas ultramáficas ocorre na matriz de silicatos (substituição isomórfica), mas também pode ocorrer como um mineral sulfurético. Na pesquisa apenas os sulfuretos de Ni são de interesse económico no presente. A determinação de Ni ligado em sulfuretos é, por conseguinte, claramente de maior interesse do que o teor total de Ni nessas rochas. Estimativas de teores de elementos em diferentes materiais geológicos foram feitas por vários autores na base de uma grande quantidade de dados analíticos registados em literatura (Tabela 1). Esses valores são úteis no fornecimento de uma estrutura ou disposição geral para a pesquisa. Eles são valores totais no sentido de que eles representam a soma total de concentrações de um elemento nos vários minerais que constituem uma rocha não-mineralizada. Normalmente as amostras de rocha, solo ou sedimento são colhidas numa escala regional (mais de vários milhares de quilómetros quadrados), bem como, numa escala local (alguns quilómetros quadrados e numa escala detalhada, de mina (alguns hectares). Num levantamento na escala regional, para cada elemento analisado deve ser calculado o valor médio ou “ fundo” “background” e a dispersão em torno desse valor (desvio padrão), de modo a determinar quais valores são normais quais aqueles que são anómalos, isto é, que podem estar relacionados a uma mineralização. Frequentemente os elementos traço são distribuídos lognormal, que é o logaritmo do teor de elementos traço que forma uma distribuição normal ou Gaussiana “em forma de sino”, num histograma. Contudo, outras distribuições também ocorrem e, em cada caso deve ser encontrado o melhor ajuste, porque uma vez conhecido o carácter da distribuição, os desvios são facilmente discerníveis. Os valores do fundo/backgroung formam o relevo geoquímico normal do qual a pesquisa geoquímica tenta identificar aqueles valores anómalos que desviam desse relevo devido a presença de mineralizações. Para o cálculo dos valores do fundo e a 54 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano subsequente discriminação dos valores anómalos foi descrito um método simples por Leptier (1968). Para o caso de distribuição lognormal, os dados são registados, em papel logarítmico, em de nove até 19 classes de espessura/largura logarítmica igual e a frequência acumulada dessas classes é projectada contra a concentração (Fig.2). O gráfico resultante será uma linha recta para dados que representam uma única população e uma curva em forma de S ou forma de S múltiplo no caso de mais do que dados de uma população. Em caso de uma mistura de populações, as curvas podem ser separadas no ponto de inflexão e ambas X= média, valor médio, fundo (background) = 9 ppm média da população I= 9 ppm X + 2s = média + 2x o desvio padrão tomando como média da população II= 90 ppm Limite de flutuação regional ou threshold = 40 ppm Figua 2: Histogramas e curvas de frequência acumulativa de dados de distribuição lognormal que consistem de uma e de duas populações. 55 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira secções podem ser retrabalhadas para completar Curso: Geologia 3o Ano curvas em 100%. No gráfico da percentagem de frequência acumulativa o valor de concentração correspondente ao nível 50% é a média geométrica que é, na ausência de qualquer mineralização, tomado como o valor do fundo/background litológico ou mineral. O nível 84% representa a média geométrica mais um desvio padrão, enquanto que 97.5% representa a média geométrica mais duas vezes o desvio padrão. O último valor é muitas vezes considerado e tomado como o “Threshold” da população, apenas se não existe nenhuma outra irregularidade óbvia na curva. Qualquer valor de concentração que excede esse valor threshold “e considerado anómalo. Em certos casos são necessárias técnicas estatísticas mais refinadas para se obter o máximo de informação dos dados analíticos. Na análise de dados univariada (único elemento), as técnicas habitualmente mais usadas são as análises de superfície de tendência, médias móveis, cálculos de resíduos, etc. Uma das forma mais simples de análises de dados multivariada é o cálculo de série de dados aditivos e multiplicativos, um método que os geoquímicos russos, na década 70, alegaram sucessos com ele na geoquímica de rochas. 56 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano Figura 3: Anomalias primárias (mono-elemento, aditivo e multiplicativo) em redor de corpo depósitos/jazigos de minério de Ouro: 1 = Veios/filões de quartzo aurífero 2 e 3 =Teores de elementos dentro da auréola 4 = Perfis amostrados Este método tem a vantagem de que compensa parcialmente uma grande percentagem de erro analítico, nos dados que foram obtidos principalmente por 57 Curso: Geologia 3o Ano Pesquisa Geológica e Exploração Mineira trabalhos(semi-quantitativos) de espectrografia de emissão atómica (Fig. 3). Outras técnicas multivariadas comuns são a correlação, a análise de componentes principais, a análise de grupos, as técnicas de contagem de soma e análises de factor do modo Q ou R. Todos estes programas estatísticos podem ser realizados, rapidamente usando “softwares” de computadores, tais como SPSS, Stratigraphics e Geoas, mas uma compreensão razoável e o tratamento pormenorizado destes procedimentos estatísticos estão para além do âmbito dos assuntos que se pretendem com a pesquisa geoquímica. Os valores anómalos, muitas vezes referidos como anomalias, nem sempre implicam a presença de uma mineralização ou de um jazigo/depósito, como sera visto mais adiante. A estatística das últimas décadas mostra que apenas 0.5% das anomalias encontradas em pesquisa geoquímica conduziram definitivamente/finalmente à descoberta de um novo jazigo/depósito mineral económico. Os dados de campo, a informação geológica e morfológica e a experiência ajuda sobremaneira a distinguir as anomalias significativas daquelas não-significativas. Todavia, apesar de que trabalhos de continuação são necessários na escala local ou mesmo numa escala mais densa para confirmar a não-significância de uma certa anomalia, que é sempre preferível do que inspeccionar a uma anomalia significativa que se relaciona a um corpo de minério coberto. No ciclo geoquímicon ilustrado na figura 4, a concentração de cada elemento em qualquer dado passo é determinada pela sua concentração original (abundância cósmica) e pelo seu comportamento específico durante o transporte de material de um estágio para o outro, por processos como cristalização, erosão, precipitação, etc. Este comportamento de elemento é causado por propriedades do átomo e pelas condições sob as quais os processos têm lugar: Temperatura; diferenças de pressão, Eh, pH, etc. De modo a explicar isso, um dos primeiros geoquímicos, com Goldschm,idt, dividiu a tabela periódica, grosseiramente, em quatro grupos de elementos litofílicos, calcofílicos, siderofílicos e atmofílicos, que são os elementos com uma afinidade, respectivamente, para com Silício, Enxofre, Ferro e um estágio Gás na atmosfera (Tab. 2). Tabela 2: Classificação geoquímica dos elementos na crusta da terra Tipo I.Oxifílicos a.Litofílicos Maior (> 1%) O, Si, Al, Fe, Menor (0.1-1.0%) Elementos traço <0.1%) Constituinte de mineral Dispersos Mn, Ti, P, Ga, Ge,Rb, Hf, Li, Be, B, F, Sr, Ba, Y e 58 Curso: Geologia 3o Ano Pesquisa Geológica e Exploração Mineira (C) b.Siderofílicos Fe II. Calcofílicos III. Nobres IV. Hidrofílicos V. Atmofílicos (O) (O) H C elementos terras raras, Zr Nb, Ta, Sn, Cs, W, Th, U V, Cr, Co, Ni S, Cu, Zn, As, Se, Mo, Ag, Sb, Te, Hg, Pb, Bi Pd, Os, Ir, Pt,Au Cl, Br, I, (S) Sc, Ra, (Tl) Cd, In, Re, Tl (Ga), (Ge) Rh, Ru He, N, Ne, Ar, Xe, Rn Estudos detalhados de depósitos de mineral mostram que os elementos tendem A concentrarem-se em conjunto e essas associações são de grande importância par decidir como seguir/pistar um certo tipo de mineralização. As tabelas 3 e 4 fornecem uma selecção de associações geoquímicas de elementos menores e traços para diferentes jazigos/depósitos de mineral. Tabela 3: Algumas habituais associações geoquímicas de elementos Grupo Associação Elementos geralmente associados K - Rb Ca - Sr Al - Ga Si - Ge Zr - Hf Nb - Ta Terras Raras, La, Y Rochas Plutónicas Associação geral (elementos litofílicos) Associações Específicas Rochas ígneas félsicas Rochas ígneas alcalinas Rochas ígneas máficas Rochas ultramáficas Alguns diferenciados pegmatíticos Depósitos metassomáticos de contacto Feldspatos potássicos Outros minerais potássicos Minerais ferromagnesianos Rochas Sedimentares Si-Al-Fe-Mg-Ca-Na-K-Ti-Mn-ZrHf-Th-U-B-Be-Li-Sr-Ba-P-V-CrSn-Ga-Nb-Ta-W-Halogenios Terras Raras Si-K-Na Al-Na-Zr-Ti-Nb-Ta-F-P-Terras Raras Fe-MgTi-V Mg-Fe-Cr-Ni-Co Li-Be-B-Rb-Cs-Terras Raras-Nb-Ta-U-Th Mo-W-Sn K-Ba-Pb K-Na-Rb-Cs-Tl Fe-Mg-Mn-Cu-Zn-Co-Ni 59 Curso: Geologia 3o Ano Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Óxidos de Fe Óxidos de Mn Fosforitos Xistos Negros Fe-As-Co-Ni-Se Mn-As-Ba-Co-Mo-Ni-V-Zn P-Ag-Mo-Pb-F-U Al-Ag-As-Au-Bi-Cd-Mo-Ni-Pb-Sb-V-Zn Um aspecto importante do comportamento de elemento é a mobilidade química, especialmente sob condições superficiais de meteorização. Os elementos móveis, importantes em pesquisa geoquímica são Zn, Ag, U, V e As sob todas as condições, excepto em ambientes redutores. Notavelmente imóveis são Sn, Nb, Ta, W, Al, Ti, Cr, Cs, Th e as Terras Raras (REE). A tabela 5 fornece a mobilidade de elementos sob condições superficiais. A mobilidade de relativa determina em que extensão um elemento pode migrar de uma zona de elevada concentração, quer dizer, de mineralização, para uma zona de concentração mais baixa, por exemplo a rocha encaixante, zona de meteorização, água subterrânea, atmosfera, etc. Tabela 4: Elementos associados (indicadores) úteis na tipificação de minérios. Tipo de Deposito/Jazigo Jazigos Magmaticos Minérios de cromite (Bushveld) Magnetite acamada (Bushveld) Sulfuretos imiscíveis Cu-Ni (Sudbury) Pt-Ni-Cu em Intrusão acamada (Bushveld) Óxidos Fe-Ti imiscíveis (Allard Lake) Carbonatito de Nb-Ta (Oka) Pegmatito de metais raros Jazigos hidrotermais Cobre porfiro (Bingham) Molibdenio porfiro (Climax) Magnetite-Skarn (Iron Springs) Cobre -Skarn (Yerington) Pb-Zn-Skarn (Hanover) W-Mo-Sn- Skarn (Bishop) Veios/Filões de metais básicos Greisens Sn-W Veios sulfureticos-Sn Veio de Co-Ni-Ag (Cobalt) Metais preciosos "epitermal" Componentes Principais Elementos Associados Cr Fe Cu, Ni, S Ni, Fe, Mg V,Ti, P Pt, Co, As, Au Pt, Ni, Cu Cr, Co, S Fe, Ti Nb, Ta Be, Li, Cs, Rb P Na, Zr, P B, U, Th. Terras Raras Cu, S Mo, S Fe Cu, Fe, S Pb, Zn, S W, Mo, Sn Pb, Zn, Cu, S Sn, W Sn, S Co, Ni, Ag, S Au, Ag Mo, Au, Ag, Re, As, Pb, Zn, K W, Sn, F, Cu Cu, Co, S Au, Ag Cu, Co F, S, Cu, Be, Bi Ag, Au, As, Sb, Mn Cu, Mo, Bi, Li, Rb, Si, Cs, Re, F, B Cu, Pb, Zn, Ag, Sb As, Sb, Bi, U Sb, As, Hg, Te, Se, S, U 60 Curso: Geologia 3o Ano Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Mercurio Veio de Urânio Cobre em basalto (tipo L. Sup.) Cu-sulfuretico massivo vulcanog. Zn-Cu-Pb sulfuretico massivo vulcanogenico Formação de Fe rico de Au-As Pb-Zn do Vale de Mississipi Fluorite do Vale de Mississipi U tipo arenito Cu-Red-bed U Calcrete Tipos Sedimentares Xisto de cobre (Kupferschiefer) Arenito de cobre Hg, S U Cu Cu, S Sb, As Mo, Pb, F Ag, As, S Zn, Au Zn, Pb, Cu, S Au, As, S Zn, Pb, S F U Cu, S U Ag, Ba, Au, As Sb Ba, F, Cd, Cu, Ni, Co, Hg Ba, Pb, Zn Se, Mo, V, Cu, Pb Ag, Pb V Cu, S Cu, S Ag, Zn, Pb, Co, Ni, Cd, Hg Ag, Co, Ni A dispersão de um elemento em redor da mineralização por processos de dispersão químico-hidromórficos e/ou clástico-mecânicos, pode causar uma auréola ou halo que é geralmente maior do que a própria zona de elevada concentração/de mineralização e, que portanto é mais fácil de descobrir por técnicas geoquímicas. Tabela 5: Mobilidade relativa de elementos em ambientes superficiais Mobilidade Condições ambientais Relativa Muito elevada Oxidante Cl, I, Br, S, B Ácido Cl, I, Br, S, B Mo, V, U, Se, Re Ca, Na, Mg, F, Sr Ca, Na, Mg, F, Sr Ra, Zn Ra, Zn Cu, Co, Ni, Hg, Ag, Au Média Cu, Co, Ni, Hg Ag, Au, As, Cd As, Cd Baixa Si, P, K Si, P, K Pb,Li, Rb, Ba, Be Pb,Li, Rb, Ba, Be Bi, Sb, Ge, Cs, Tl Bi, Sb, Ge, Cs, Tl Fe, Mn Muito baixo até Fe, Mn Imóvel Al, Ti, Sn, Te, W Al, Ti, Sn, Te, W Nb, Ta, Pt, Cr, Zr Nb, Ta, Pt, Cr, Zr Th, Terras Raras Th, Terras Raras Neutro-Alcalino Cl, I, Br, S, B Mo, v, U, Se, Re Redutor Cl, I, Br Ca, Na, Mg, F, Sr Ra Ca, Na, Mg, F, Sr, Ra Elevada As, Cd Si, P, K Pb,Li, Rb, Ba, Be Bi, Sb, Ge, Cs, Tl Fe,Mn Si, P, K Fe, Mn Al, Ti, Sn, Te, W Nb, Ta, Pt, Cr, Zr Th, Terras Raras Al, Ti, Sn, Te, W Nb, Ta, Pt, Cr, Zr Th, Terras Raras S, B Mo, V, U, Se, Re Zn Zn Cu, Co, Ni, Hg, Ag, Au Cu, Co, Ni, Hg, Ag, Au As, Cd 61 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano Pb, Li, Rb, Ba, Be Bi, Sb, Ge, Cs, Tl As auréolas muito grandes podem ser detectadas com uma menor densidade de pontos de amostragem do que auréolas/halos mais pequenas e consequentemente, a sua detecção custa menos dinheiro. Figura 5: Modelo simplificado que mostra a dispersão secundária na superfície de meteorização constituintes de anomalias geoquímicas de vários tipos. Para além dos próprios elementos constituintes de minério, também os chamados elementos indicadores “pathfinders” podem ser usados para localizar ou descobrir um jazigo/depósito mineral. Por exemplo, a dispersão de As no ambiente de meteorização de um depósito sulfurético de Au, será muito maior e, portanto mais fácil de detectar com uma mais baixa densidade de amostras do que o padrão de dispersão do próprio Au. Os outros elementos indicadores bem conhecidos no ambiente de meteorização são Mo, na procura de depósitos do tipo Cu-pórfiro; Se e gás Radon, na procura de Uránio; Li na procura de pegmatitos e La, para localizar carbonatitos. O flúor em amostras de água é um excelente indicador de muitos depósitos minérios hidrotermais. Os elementos indicadores de depósitos/jazigos não têm necessariamente de ser eles próprios de interesse económico, mas o facto de que um indicador pode ser escolhido que seja mais 62 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano fácil de analizar e/ou migra mais distante do que o elemento alvo, tem implicações definitivas/decisivas para o custo e efectividade de um programa de pesquisa. Mesmo que a maioria da pesquisa geoquímica lide com anomalias de dispersão na superfície da terra ou próximas da superfície, também existem auréolas/halos de dispersão formadas em profundidade, que são de importância em geoquímica de rochas (litogeoquímica) em pesquisa na escala de uma mina. Podem-se distinguir auréolas primárias e secundárias: - As auréolas primárias são aquelas formadas contemporaneamente com a colocação de um corpo de minério (singenético). Isto significa que, para muitos depósitos os padrões de dispersão primária são formados num ambiente profundo (Fig. 3). Contudo, para depósitos sedimentares elas são formadas sob condições superficiais. - As auréolas secundárias são formadas por processo posteriores, que alteram a distribuição de elementos. Normalmente isso é causado por meteorização próximo da superfície (Fig. 5). Contudo, no ambiente profundo ocorrem processos, como por exemplo o metamorfismo, que também causam dispersão secundária ou epigenética. Muitos geólogos designam, por razões simplistas, padrão de distribuição primária de elementos a volta do corpo de minério na rocha não - alterada, enquanto que dispersão secundária é definida como a redistribuição de padrões primários devido aos processos que ocorram na zona de oxidação e meteorização. 3. Tipos de Amostras e Métodos Para se obter informação de confiança, o geoquímico de pesquisa deve escolher o tipo apropriado de amostragem. Existem, grosseiramente, sete (7) situações de amostragem apropriados para a pesquisa geoquímica: 1. Rochas 2. Solos 3. Sedimentos de corrente 4. Águas 5. Gases 63 Curso: Geologia 3o Ano Pesquisa Geológica e Exploração Mineira 6. Materiais orgânicos 7. Concentrados de minerais pesados de sedimentos ou solos Muitas variações são possíveis dentro de cada um destes tipos e são possíveis tratamentos subsequentes, cada um deles com vantagens e desvantagens. O tipo de amostra, as propriedades da amostra, as condições locais no ponto de amostragem e as análises pretendidas determinarão a quantidade de material necessário para se obter uma amostra representativa. Os parâmetros importantes são; a granulometria das rochas, força do vento para gases, frescura do material orgânico, factores de diluição em águas, etc. Excluindo extremos, como kimberlitos diamantíferos, dos quais uma quantidade de 600 toneladas de amostra é necessária para determinar a categoria de minério, o peso médio de amostra para análises é: a- Rochas de grão grosseiro (pegmatitos): grão médio grão fino “ “ 5 kg 3 kg 1 kg b- Solos e sedimentos: material suficiente (algumas centenas de gramas) para dar 25 gramas da fracção de crivo , geralmente a fracção –80 ou –120 mesh (0.185 mm e 0.125 mm, respectivamente, de abertura do crivo). As grandes diferenças na composição do sedimento (argila, material orgânico, etc.) devem ser evitadas quer (possivelmente por crivagem húmida ou remoção da fracção –200 mesh por crivagem seca) ou, um mínimo notado claramente na folha de dados. Amostras de solos, dentro de um levantamento devem ser sempre colhidas no mesmo horizonte de solo. c- Águas: 200 ml 1000 mm (1 litro). d- Material orgânico, por exemplo material de plantas: ramos, folhas ou outro material suficiente para dar alguns gramas de cinzas. Devido ao carácter particular de Au, que causa o efeito “nugget”, algumas vezes maiores quantidades de material de amostra sólida pode ser necessária de modo a obter uma amostra representativa para uma análise de ouro. Em áreas remotas o transporte das amostras colhidas é difícil, os volumes de amostras podem ser reduzidas no acampamento de campo por crivagem de solos secos e sedimentos de corrente ou por britagem de amostras de rocha num grande almofariz de metal, seguido de várias séries de amontoagem “coning” e quartejamento e homogenização. 64 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano Os procedimentos/tratamento para a maioria de amostras são fáceis e requerem pouca habilidade. Contudo, são necessários alguns conhecimentos geológicos e a habilidade de ler mapas topográficos, algumas vezes, de pobre qualidade. Um GPS (Global Positioning System) permite determinar coordenadas do ponto de amostragem sem erros. Normalmente um geoquímico de pesquisa dirige e orienta uma equipe de quatro a cinco prospectores que fazem efectivamente a amostragem real. O geoquímico organiza, controla e interpreta os resultados. Numa tal equipa “e necessária uma disciplina rigorosa na amostragem de rotina. De outro modo, podem ser feita uma série de erros (contaminação, confusão/mistura de amostras etc.), que podem tornar todo o esforço/trabalho infrutífero. 4. Métodos Analíticos As análises químicas podem ser realizadas no campo, no local, ou num laboratório temporário/provisório, ou num laboratório regular, sob condições ideais. As análises no campo, menos óptimas, podem ser escolhidas quando: a) são necessários resultados rápidos b) elevada exactidão e precisão são de pouca importância. c) Ocorrem alterações/mudanças na composição da amostra depois da amostragem, por exemplo as mudanças nas amostras de água (pH e concentração de bicarbonatos) durante o transporte. Para as condições de campo “primitivas/rudimentares” encontram-se disponíveis as seguintes técnicas analíticas: 1. Espectrómetro de raios-γ, que mede os modos de decaimento radioactivo de U, K e Th. Para os geoquímicos, os pequenos cintilómetros de canais múltiplos compactos agora substituíram os velhos contadores Geiger-Müller, que só podem medir a radioactividade total e não podia distinguir a radiação dos diferentes elementos. A vantagem na aplicação de um cintilómetro é que ele pode ser usado como cão farejador para guiar até a mineralização de urânio e não tanto nos valores que o instrumento produz. O cintilómetro também é útil para distinguir diferentes granitos numa área na base dos seu diferente fundo/background de radiação. 65 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 2. Contador de Radon portátil, para detectar a quantidade do decaimento α do gás Rn (isótopo 222), que é um dos produtos filho de urânio. Este é muitas usado em combinação com o cintilómetro. Uma técnica de detecção de Radon muito útil é a taça de Radon (Track-Etch). Essas taças, com uma pequena tira de um filme sensível a alfa, na base, são enterradas com o lado de cima para baixo, por cerca de um mês em buracos pouco profundos no solo. O filme é depois removido e cauterizado num laboratório após a qual são contados os números de pistas resultantes da desintegração de Radon 222, como uma medida da quantidade de radon liberto de fontes de Urânio que se encontram mais profundos. Por razões óbvias, o processamento das taças só podem ser feitas no laboratório do produtor das taças. 3. Detector de Mercúrio portátil. O mercúrio devido a sua elevada volatilidade é liberto como um gás nas zonas de oxidação da maior parte de depósitos/jazigos sulfuréticos. A concentração de gás pode ser determinada com um espectrómetro de feixe único ou duplo, usando o efeito Zeeman. Existem também disponíveis várias outras técnicas totalmente diferentes. Existem alguns gases como, gás enxofre, H2S, CS2, COSCH3SH, SO2 e CH4, que podem ser determinados no campo e têm tido aplicação na pesquisa geoquímica de petróleo e gás (hidrocarbonetos). 4. XRF”Portátil”, espectrómetro de fluorescência de raios-X que usa fonte de radiação gamma, por exemplo, isótopo de paládio 238. Esta técnica não é muito sensível mas funciona muito bem para a determinação de W, Nb, Ta e Th em concentrações maiores do que 2000 ppm em, por exemplo, concentrados de bareia ou amostras de testemunhos de furos de sondagens. Este instrumento também por ser configurado numa sonda que pode ser usado para documentação de um furo de sondagem. 5. Espectroscopia de Infra-Vermelhos no campo. Um detector portátil determina o espectro infravermelho de onda curta de solos e rochas. Ele é adequado para determinar minerais de alteração hidrotermal, argilas e minerais secundários de minério. Quando usado em prospecção, transportado no ar, apenas terrenos com pouca vegetação e pouca cobertura de solo (semi-árido ou desértico), são apropriados para este método. 6. Eléctrodos de ião-específico, para medir certa concentrações iónicas em solução aquosa. O Flúor, que é, muitas vezes, um indicador de mineralização hidrotermal 66 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano pode facilmente ser determinado em amostras de água. Esse trabalho geralmente é feito em combinação com outras aplicações de electroquímica, como medições de pH, Eh e Ec. A terminação da condutividade de uma solução é fácil e útil no campo, como uma medida da concentração total de sais dissolvidos. 7. Um grande número de Kits de testes químicos, foram desenvolvidos para rapidez nas determinações no ponto. Elas são baseadas em vários princípios: cromatografia, colorimetria, etc. O teste Bloom para o “total de metais pesados” estáveis a frio em solos e sedimentos é um pequeno teste muito bom, especialmente útil quando se trata de Zinco, Chumbo e Cobre. Muitos dos testes de campo apareceram no mercado apenas nos recentes anos, como resultado do aumento da consciência para o nosso ambiente natural. 8. Num laboratório temporário, as técnicas de química “via húmida”, clássicas e antigas, mas de confiança, como a titulação ou cromatografia de papel podem ser baratos e úteis. Existe um grande número de testes semi-quantitativos e qualitativos como pérola de bórax, coloração de carvão, que na maioria são obsoletas, mas ocasionalmente podem ser aplicados. Esses testes podem, na maior parte ser encontrados em manuais antigos de pesquisa e prospecção. 9. Colorimetria, que usa o efeito de coloração (absorvência) de certos complexos organo-metálicos que podem ser quantificados por comparação com padrões de concentração conhecida, visualmente ou com ajuda de um espectrómetro. Esta técnica foi usada como sendo a técnica analítica dominante em pesquisa geoquímica até a introdução do espectrómetro de absorção atómica. 10. Fluorimetria ou Fluorometria, é uma técnica excelente para determinar quantidades traço de Urânio. A técnica é baseada na fluorescência sob luz Ultra-Violeta de amostras de material sólido, após fusão num fluxo apropriado, ou medida directamente numa amostra de água. 11. Numa instalação melhorada, com electricidade, ou num laboratório móvel, com aloio logístico adequado com garrafas/botijas de gás, etc, o espectrómetro de absorção atómica com chama (AAS), pode ser usado. Desde alguns anos já existem disponíveis mesmo AAS sem chama, pequenos e portáteis da Scintrex, que é especialmente concebido para o laboratório de campo ou para uso num barco. 67 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano CAPITULO VI Métodos de Pesquisa Geofísica (Prof. Dr. Elónio Muiuane) 68 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano CAPITULO VII Métodos de Pesquisa Digital Detecção Remota Qualquer corpo acima da temperatura zero absoluto, irradia energia electromagnética devido a oscilação atómica e molecular. A Terra tem uma temperatura absoluta de cerca de 300oK, o que resulta num pico de energia irradiada num comprimento de onda de 10µ (frequência em área livre de 3 x 103Hz) Espectro electromagnético Temperatura absoluta (oK) = toC + 273.15oc Figura do espectro electromagnético A energia irradiada ao encontrar um objecto pode ser reflectida, absorvida e voltar a ser irradiada mas a um comprimento de onda diferente. Teoricamente todos os objectos naturais têm um espectro característico de radiação emitida, absorvida e reflectida. No entanto, o espectro não é tão diferente de substancia para substancia como se desejava devido a variações da emissividade e reflectividade do corpo e a variações da transmissividade da atmosfera. Pode-se trabalhar nas seguintes regiões do espectro: microondas, infravermelho, porção visível do espectro e ultravioleta. As técnicas de remote sensing têm variado drasticamente durante as últimas décadas. Antes do lançamento do Satélite LANDSAT (1972), os estudos de remote sensing restringiam-se a fotografia aérea. No entanto o lançamento do LANDSAT e o desenvolvimento de computadores (menor tamanho, menor custo, maior velocidade, etc.) levaram a explosão da detecção remota. Inicialmente estudavam-se empiricamente a geomorfologia, estrutura e litologia. Estes estudos foram refeitos introduzindo técnicas de processamento de dados aplicados a propriedades físicas ligadas aos processos geológicos. Logo desenvolveu-se equipamento e processamento de dados no sentido de recolher dados espectrais (diferentes frequências) para identificação de minerais, etc. Satélite – Escala Regional 69 Curso: Geologia 3o Ano Pesquisa Geológica e Exploração Mineira MSS – mapeamento de alteração limonítica e de estruturas geológicas AVMRR (1 km de resolução) Maior Resolução TM ETM SPOT SIR, etc. (mais especializados e mais caros, usados para mapeamento e geomorfologia) Antes do LANDSAT e da revolução dos computadores (década de 70) convencionalmente a resolução dos dados de satélite era de 70 m enquanto que a de fotografia aérea seria entre 10 e 25 m. Usava-se fotografia aérea a cores e infravermelhos para determinar empiricamente a geomorfologia, estrutura e litologia. Todavia, O processamento digital de dados e o conhecimento das propriedades físicas de materiais geológicos modificaram o esquema de interpretação. De conhecimentos empíricos passou-se para o relacionamento de radiação do terreno (observado pelos satélites) com as propriedades físicas dos materiais, nomeadamente, Reflectancia espectral (diferentes frequências) irradiando emissão térmica, microondas. Meados da década de 70 – LANDSAT Estudo de alinhamentos Estudos estruturais Estudo de fracturas Estudo de depósitos limoníticos (óxidos de ferro) e alteração hidrotermal TM – lançado no LANDSAT 4 em 1982 (nova geração LANDSAT com resolução espacial de 30 m) Canais com comprimentos de onda entre 1.6 – e 2.2 µm - comprimento de onda maior que MSS. Canal térmico nos 11µm (o MSS não tem este canal) que ajuda a identificar zonas de alteração hidrotermal (2.2 µm). 70 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano Adicionar mais apontamentos baseados nas aulas de cartografia temática e de RS e GIS. MAPEAMENTO DE SOLOS E DE PAISAGENS Os cientistas de solos estudam o manto de solo da superfície da terra afim de perceberem a formação do solo e de mapearem os padrões de variação do solo. O solo é uma mistura complexa de material inorgânico meteorizado a partir do substrato geológico e misturado com matéria orgânica (animais e plantas) decomposta. Um "solo" consiste tipicamente de 3 camadas (conhecidas por horizontes) de espessura variada. Junto a superfície está o horizonte A, geralmente de cor escura e rico em matéria orgânica decomposta. Nesta camada abundam raízes de plantas, assim como microorganismos, insectos e outros animais. Por baixo do horizonte A encontra-se a segunda camada - horizonte B - geralmente mais compacto e de cor mais clara, onde raízes de plantas, e animais são menos abundantes. A seguir ao horizonte B está o horizonte C que representa o horizonte pedológico mais profundo e consiste de material geológico meteorizado, decomposto ou fracturado em material mais suave e mais solto. Por fim está o horizonte R que consiste em rocha não alterada. A natureza exacta do tipo de solo num certo local é determinada pela interacção entre os elementos climáticos, topográficos, geológicos e biológicos do local durante um determinado período de tempo. Assim apesar de a ciência do solo estar directamente ligada à geologia e à geomorfologia, a variada combinação do clima, vegetação e topografia produz diferentes tipos de solos apesar da similaridade do material geológico. A paisagem é coberta por um mosaico de diferentes tipos de solo, que também se distinguem quanto às características e espessura. Por isso quando faz a pesquisa de solo, são delineadas no mapa as áreas cobertas por tipos específicos de solos como forma de mostrar a variação dos solos com a paisagem. Cada símbolo usado no mapa representa um tipo de solo específico. Quando um padrão é muito complexo, por usa-se dois ou três tipos de solo que ocorrem em relação íntima. 71 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano Os mapas incorporam a distribuição de unidades pedológicas que juntamente com outros mapas e dados fornecem informação útil relativa à topografia, geologia, geomorfologia, hidrologia e outros elementos da paisagem. Quando estes mapas se encontram nas mãos de um especialista, eles fornecem informações valiosas e um imagem compreensiva da paisagem física. Como resultado eles pode ser considerados estarem entre as formas mais práticas formas de mapas paisagísticos e são usados por farmeiros e outras entidades envolvidas no planeamento e decisão para a localização de melhores locais para a prática de agricultura, ou construção de edifícios auto-estradas ou outras obras de engenharia. Na maioria dos países o mapeamento de solos é feito de forma rotineira por uma Empresa Nacional de Pesquisa de Solos (ou equivalente) e por contrapartes ou Delegações regionais no nível administrativo mais baixo. As técnicas de mapeamento variam de uma Organização (ou empresa) para outra, mas as principais directrizes dos procedimentos são comuns para a maioria das organizações de pesquisa. Um mapa de solo é elaborado por subdivisão da paisagem em um mosaico de parcelas discretas. Cada parcela é atribuída uma classe de solo - unidade de mapeamento - que é caracterizada por possuir um específico horizonte de solo. Cada unidade de mapeamento é representada no mapa por um símbolo específico - usando uma cor ou uma designação alfa numérica. Teoricamente, as unidades de mapeamento são homogéneas quanto às propriedades pedológicas, embora os mais experientes utentes de mapas de solos reconheçam a existência de variações internas assim como a presença de inclusões estranhas. As unidades de mapeamento são geralmente definidas com referência a Sistemas de Classificação de Solos, definidos pelas Organizações, de modo a permitir que exista coerência entre unidades de mapeamento de áreas adjacentes, por exemplo entre dois países. Para cada região as unidades de mapeamento podem ser avaliadas relativamente ao tipo de agricultura que seja localmente importante, de modo a que o mapa possa servir de guia na escolha de melhor uso de cada solo. Os parágrafos que se seguem realçam um exemplo do processo de pesquisa, embora os detalhes possam variar de uma organização para outra. 72 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano CAPÍTULO VIII PROSPECÇAO DE ALUVIOES E INTRODUÇÃO AO CÁLCULO DE RESERVAS GEOLÓGICAS Prospecção de Aluvionar estratigráfica Este método consiste em descobrir os minerais úteis contidos nos sedimentos dos leitos e detectar, pouco a pouco, a sua extensão ou o seu transporte. Os concentrados obtêm se depois de lavar os sedimentos, colhidos em intervalos determinados, ao longo das linhas de agua. Existem três problemas principais que se podem resolver com lavagem de sedimentos: 1. Descobrir jazigos primários dos diversos minerais úteis 2. detectar superfícies de aluviões e eluviões com elevada concentração de minerais úteis 3. Definir as características geológicas e metalogénicas da região Os concentrados que reflectem uma composição de auréolas de alteração, permitem definir ideias sobre os processos de destruição, deslocação e concentração dos minerais. O papel da prospecção aluvionar estratégica, quer seja aluvionar ou geoquímica, é a procura de índices ou anomalias que interessam controlar numa fase ulterior. É frequente que, a prospecção geoquímica e a prosperar aluvionar, sejam efectuados simultaneamente numa rede hidrográfica. Elas conduzem a por em evidencia dois tipos de anomalias: - as zonas que contem anomalias e pontos mineralizados nos quais serão efectuadas prospecções tácticas, essencialmente geoquímica (que já foi tratado nos capítulos anteriores); - pontos da rede hidrográfica com fortes mineralizações aluvionares em certas substancias, esses pontos serão controlados por prospecção aluvionar que é chamada tradicionalmente “prospecção geral ou volante”. 73 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano Amostragem A densidade das amostras deve ser regular, tanto quanto possível, devendo a grande maioria das amostras situar-se nos afluentes e sub-afluentes dos grandes colectores (estes últimos podem ser negligenciados neste estágio de prospecçao), mas sempre acima do confluente, salvo se se é obrigado a reduzir, por falta de tempo, o número de amostras. As amostras devem ser colhidas nos pontos de concentração óptima dos minerais pesados: seios rochosos, marmitas de erosão, depósitos de grandes calhaus, zonas de estrangulamento do leito, etc.... No ponto de amostragem escolhido, sobretudo no caso de depósitos do tipo torrencial sobre bed-rock acidentado, é recomendado fazer duas ou três tomadas a alguns metros ou dezenas de metros de distancia, para constituir uma mistura média do material. Os volumes de aluviões amostrados devem sempre ser medidos por pesados e numerados. Amostragem em leito vivo Em países temperados e na maioria dos países tropicais, de relevo acidentado, os sedimentos do leito são bastante acessíveis. As amostras podem igualmente ser feitas em leito de cascalho ou em terraços, conquanto se tenha em atenção na interpretação dos dados. A equidistância das amostras é de cerca de 500 m a 1 km, determinada antes do desenrolar da campanha, e em função do contexto geológico regional. A densidade de amostragem deverá ser de uma a 5 amostras por quilómetro quadrado. Cada amostra é constituída por duas colheitas, feitas em dois pontos distantes um do outro de 10 a 20 m, em locais de concentração óptima de minerais pesados, onde o cascalho é mais espesso e o menos lodoso possível. Retira-se a amostra a uma profundidade de 10 a 40 cm, passa-se por um crivo de 5 mm colocado sobre a bateia, até que esta tenha cerca de 5 litros de sedimentos. Verifica-se se haverá algo de interesse no cascalho rejeitado acima de 5 mm. O s 5 litros de sedimentos recolhidos em cada bateia são lavados até se obter um concentrado, contudo não somente os minerais pesados, mas também uma boa 74 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano quantidade de minerais de densidade intermédia. Os concentrados das duas bateias são reunidos, fazendo parte da mesma amostra. Amostragem por poços Em certos países pouco acidentados da zona inter tropical, os enchimentos arenosos são muito espessos, ao ponto dos leitos vivos se tornarem arenosos e pobres em minerais pesados. Os meandros são bastantes e o bed-rock raramente é visível. A prospecção por poços, atravessando os depósitos aluvionares antigos, por vezes espessos, assentando no bed-rock, deve ser praticada nessas regiões. A prospecção por poços é igualmente recomendada quando se é normalmente necessário lavar 2 a 3 m3 de sedimentos para cada amostra. A abertura e a amostragem dos poços é idêntica á que se pratica em prospecção geral, sendo o espaçamento o definido para a amostragem em leito vivo. Prospecção geral ou volante O objectivo desta prospecção é de controlar rapidamente os índices de mineralização encontrados na fase precedente, quer dizer, determinar, grosso modo, a extensão dos teores. Para tal são realizados os estudos abaixo enumerados: - estudo da rede hidrográfica; comprimento e largura dos cursos de agua, regime das aguas, pendor, caudal, condições de aluvionamento. - Estudo sumário dos depósitos secundários: largura dos aluviões, espessura do estéril e do cascalho, natureza do bed-rock, dimensão do depósito, tipo do depósito (praia, aluvião, terraço). - Observações topográficas e geológicas - Estimação preliminar das reservas, em função dos teores médios encontrados. 75 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano Localização das amostras Observe as figuras que se seguem: Cascalho estéril Cascalho mineralizado Mineralização Figura ..7.1. No primeiro caso (Fig.7.1), as amostras de superfícies são inoperantes, pois são estéreis. Os sedimentos da superfície nau podem dar qualquer indicação das concentrações na linha de agua. É necessário fazer poços; é o caso geral dos grandes colectores. No segundo caso (Fig.7.1), caso ideal, a colheita é feita na margem convexa, com poços a terminarem eventualmente no bed-rock, para tentar retirar material das marmitas (uma marmita é uma depressão morfológica do bed-rock, na qual, por erosão circular, se acumulam minerais pesados). Neste caso efectua-se por vezes uma trincheira na largura do leito e amostra-se no contacto do bed-rock. No terceiro caso (Fig.7.1), é necessário amostrar nas margens em aluvião, acima do nível da linha de agua. Todavia, é necessário não esquecer uma amostragem particular no fundo de possíveis marmitas, ou em leito de concentração no bed-rock que, apesar de lavado, pode dar uma boa indicação sobre o conteúdo dos aluviões mais velhos. Por outro lado, com o leito pode passar por aluviões mais antigos, uma colheita na margem concava nesses aluviões é muito importante, pois é representativa do placer antigo (Fig.7.4.). 76 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano Fig. 7.4 Nas zonas de rápidos e cascatas, é inútil efectuar colheitas a jusante, pois a erosão é tal, que os minerais pesados são carreados e transportados rapidamente. Uma colheita a montante dos rápidos, antes da zona de turbilhões, é muito mais válida. Conforme o tipo de bed-rock ou a sua eventual xistosidade, os minerais pesados são mais ou menos retidos; essa retenção é máxima se a xistosidade for inclinada em direcção a montante da linha de agua, formando “riffles”, e trabalhando como uma sluice natural. Amostragem por Poços Método de execução Antes de fixar a implantação dum poço, asseguremos em primeiro lugar a presença de cascalho no ponto escolhido, por meio de uma “cana de sondagem”, introduzida verticalmente no solo e que permite assegurar a existência duma camada de cascalho, da sua profundidade e da sua provável espessura. A prospecção começa por poços isolados: um poço de secção rectangular em cada margem do curso de agua, de preferência na parte convexa de dois meandros sucessivos. O grande eixo dos poços deve ser perpendicular ao leito do rio. Quando a largura do curso de agua não ultrapassar alguns metros e se a espessura do cascalho é suficiente, podemos fazer um só poço no leito, na sua parte seca. Em caso de necessidade, procede-se a execução duma barragem a montante do futuro poço, e por meio duma derivação, desvia-se o curso de agua numa extensão apropriada. Esta derivação pode ser aproveitada para alimentar uma sluice. 77 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano Se dispusermos de tempo e se os depósitos aluvionares formam “flats”, a prospecção deve ser feita por linhas de poços, atravessando cada “flat” perpendicularmente ao eixo do curso de agua. O espaçamento das linhas de poços é, normalmente de 400 m, 200 m para os cursos de agua menores e 1000 m se a mineralização esta bem repartida em todo o aluvião. Sobre cada linha os poços têm um espaçamento de 10 a 30 m. Em princípio, um dos poços é colocado na proximidade do leito. O espaçamento dos poços isolados é de cerca de 400 a 500 m, esta distancia poderá ser reduzida para metade nos cursos de agua mais pequenos. Abertura do Poço Ao escolhermos a secção dum poço devemos ter em atenção, para maior facilidade do nosso trabalho, que o volume de sedimentos extraídos por metro quadrado de avanço seja um valor relativamente fácil de tratar, como por exemplo, para poços de secção quadrada escolher 1,40 m ou 1,75 m, o que dá respectivamente 2 e 3 m3 o volume de sedimentos retirado por metro de avanço. O BRGM recomenda as seguintes medidas: - até cerca de 0.60 m de profundidade, poços de secção rectangular com 0.50 x 0.80 m, no caso da presença de grandes calhaus a secção deve ser aumentada para 1.00 x 1.20 m; - para profundidades de 0.60 a 3.0 m, secções de 0.70 a 0.80 m x 1.50 a 1.80 m; - para poços de 3 a 8 m de profundidade, secção circular de 0.70 m de diâmetro ou rectangular com 0.80 x 3.60 m, com um ou dois degraus; neste caso é aconselhável o uso de revestimento; - para poços de maior profundidade, utilizam -se poços com diminuição de secção em graus e com revestimento (Fig.7.5). - na prospecção de diamantes, que exige amostras volumosas, as secções dos poços ou trincheiras, podem chegar a 2 a 4 m x 4 a 6 m; executam-se frequentemente poços de secção quadrada de 5 a 6 m de lado. 78 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano Fig. 7.5. Abertura de poço com larguras diferentes O estéril é rejeitado e colocado dum lado a uma certa distancia do bordo do poço, o cascalho é colocado do outro lado. Os 10 a 15 sm superiores do bed-rock são recolhidos igualmente e juntos ao cascalho. Os grandes calhaus devem ser lavados dentro do poço ou sobre o cascalho antes de separado, para que os minerais pesados que possam estar aderentes façam parte da amostra. No caso de o cascalho formar muitas camadas sobrepostas, verifica-se com uma “cana de sondagem”, se o nível tomado como bed-rock não seja, na realidade, um falso bedrock. Para poços profundos e com muitas camadas, a amostragem deverá ser feita ao longo do poço para cada camada em separado. Se o poço tiver mais de 2 m de profundidade, os sedimentos deverão ser tirados com o auxilio dum balde preso a uma corda e com andorinha ou cavalete. A agua deve ser retirada do lado do pendor natural do terreno, por forma a que ela não se infiltre no poço. Se as infiltrações de agua forem grandes, então haverá necessidade de uso de uma bomba com a capacidade adaptada ao caudal e expelir. 79 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano A entivação do poço deverá ser feita conforme as necessidades (Fig...), com quadros e ou prancha. Como medida de precaução no caso de poços que não tenham sido tapados, há necessidade de os cercar a superfície, com arame farpado e com a devida sinalização preventiva. Amostragem por Sondagens Trado Este é apenas utilizado para muito pequena profundidades, e em aluviões fino e homogéneo. Sondagens “tipo Banka” As sondagens deste tipo são efectuados quando se torna difícil, moroso ou dispendioso efectuar o trabalho por poços. É o caso dos aluviões cujo prolongamento aparece no leito vivo dos rios ou o recobrimento é constituído por areias movediças. As melhores condições de trabalho são realizadas quando o placer é extenso e o cascalho rolado com pequenos elementos não cimentados, não contendo muitos calhaus e a mineralização está dispersa de forma regular; o bed-rock não deve ser muito duro. Este tipo de sondagem está um pouco em desuso, devido aos seus principais inconvenientes que são: o uso de muita mão de obra, a lentidão e o transporte. A amostragem da sondagem é feita normalmente de metro a metro ou de meio em meio metro. Sondagens mecânicas Estas são bastante mais rápidas que as anteriores, permitindo obter bons avanços e com tubos de maior diâmetro, obtendo assim recolha de grandes amostras, necessárias quando a mineralização está repartida irregularmente ou me pepitas. 80 Curso: Geologia 3o Ano Pesquisa Geológica e Exploração Mineira As sondagens dão no entanto uma amostragem um pouco irreal em terrenos muito aquosos, podendo permitir a descida dos minerais pesados para níveis mais baixos, devido as oscilações provocadas, subvalorizando as camadas superiores e sobrevalorizando as, junto ao bed-rock. Lavagem dos Sedimentos Amostragem Para amostrar sedimentos dum poço muitos processos são usados, de entre os quais: - utilização da divisão da amostra, por intermédio de amostradores ou enquartação; - lavagem integral dos sedimentos retirados, através de sluices; - retirar três bateias de todo o cascalho extraído do poço, após homogeização – é a lavagem clássica; - retirar duas a quatro bateias “in situ”, em toda a espessura dos sedimentos úteis, por meio de ranhuras verticais em duas paredes opostas ou nas quatro paredes. Lavagem e Concentração A lavagem das amostras do leito vivo ou dos poços efectua-se a bateia, com sluices, ou com jigas portáteis. Lavagem com Bateia Dois tipos de bateia são utilizados; a bateia em chapéu chinês (Fig.7.6A); e a bateia tipo “pan californiano” (Fig.7.6B). 81 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano Fig.5.6 –Bateia em chapéu Chinês; e pan californiano a esquerda A lavagem das amostras tem lugar, ou no local da colheita (quando possível), ou numa estacão de lavagem estabelecida no centro da zona de pesquisa num local de fácil acesso, ou ainda em charcos ou bacias artificiais (quando a zona é árida). O “desbaste” do material efectua-se sobre um crivo de malha 5 mm, colocado acima da água. Esta operação deve ser cuidadosa para não provocar grandes perdas. O sobrecrivo, a rejeitar, é examinado e em caso de mineralização visível, é conservado, para posterior análise. O infracrivo é desenlameado dentro da bateia ou duma bacia; os rejeitas de lama efectuam-se com a máxima precaução, por vasamento. A separação dos minerais pesados em seguida obtida por intermédio de um dos tipos de bateia. Bateia em chapéu chines Esta, de forma cónica, geralmente em metal, necessita para uma manipulação correcta duma superfície de água bastante grande. A bateia, que apenas assenta na agua, é-lhe fornecido um movimento basculante, de tal forma que os produtos rodem, classificando-se pela força centrífuga, e saindo pela parte superior pelo lado oposto ao operador, a fracção de menor densidade. Quando se opera em zonas de corrente, a evacuação dos mais leves deve fazer-se no sentido da corrente, ou seja o operador deverá estar de costas para a corrente. A mobilidade dos produtos que tem por vezes a tendência de ficar no centro da bateia, pode ser obtida por meio de pequenos impulsos horizontais, imprimindo com cuidado esse movimento a mesma. Estes movimentos são repetidos até a obtenção do concentrado requerido, mas sempre com grande cuidado. Bateia tipo “pan californiano” Este, de forma troco cónica, não assenta sobre a agua. É manejado com as duas mãos, os cotovelos do operador apoiam-se nas pernas um pouco acima do joelho. A operação 82 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano compreende ciclos de três movimentos sucessivos, repetidos até e eliminação dos materiais leves. 1. impulsos horizontais, idênticos aos da crivagem, estando a bateia quase cheia de agua e colocada horizontalmente; 2. inclinação da bateia do lado oposto ao operador e despejo de agua, sem perda de areias; 3. conservando esta posição inclinada, mergulho da bateia na agua, por forma a produzir uma “onda” e despejá-la imediatamente, diminuindo a camada superior de areia, com saída dos mais leves (movimento a repetir três vezes no máximo); 4. retoma da posição horizontal e repetir as operações até a obtenção do concentrado desejado. A lavagem com bateia tipo “pan californiano” apresenta as seguintes vantagens, em relação a bateia em chapéu chines: - pouca necessidade de agua (uma bacia pode chegar); - melhor recuperação; - possibilidade de reciclagem dos rejeitos, quando a bateagem é efectuada acima dum canal de recuperação Jiga A jiga manual permite concentrar rapidamente os minerais pesados de granulometria superior a 0.5 mm. É um utensílio que pode substituir a bateia ou ser utilizada como complemento para as granulometrias superiores a 1 mm. Sluice Quando se desejam lavar grandes quantidades de sedimentos, para estimação de teores (por exemplo), quando a substancia pesquisada (ouro em particular) se apresenta em pepitas e palhetas, é necessário utilizar uma sluice. A sluice (Fig….) não é mais do que um canal ligeiramente inclinado com “riffles”, onde o material é lançado com água e onde os “riffles” retêm a descida dos minerais pesados. 83 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano Após a lavagem o concentrado deve ser seco, quer seja ao sol ou a chama, mas com o cuidado para que este aquecimento não seja excessivo para que os minerais não sofram qualquer transformação. Se os concentrados forem transportados todos os dias ou todas as semanas para o laboratório, será preferível aí serem secos em estufa. Fig. 7.8. Sluice Exame dos Minerais Pesados dum Concentrado Em prospecção geral, chama-se concentrado, aos minerais “negros” que ficam na bateia, depois da saída dos minerais que formam a bordadura branca. Todavia, em casos raros, de prospecção de diamantes a bateia, é de qualquer forma, convêm sempre examinar os minerais negros. Após concentração, examina-se a bordadura do concentrado e o concentrado de fundo, para uma primeira aproximação rápida dos resultados antes da secagem. Para indicar os resultados da lavagem das bateias, é recomendado, para o ouro, utilizar os seguintes termos: a) Cores; as partículas de ouro de tal forma minúsculas que não são recomendáveis senão á binocular ou pelo conjunto da sua cor, se existem bastantes; 84 Curso: Geologia 3o Ano Pesquisa Geológica e Exploração Mineira b) Pontos; as partículas um pouco maiores, mas sempre sem dimensão determinável á lupa; c) Palhetas; parcelas de ouro, tendo uma superfície aparente mas sem espessura reconhecível á lupa, mas que se podem contar á binocular; d) Grãos; parcelas de ouro tendo três dimensões bem definidas; são chamadas “pequenas” quando a sua dimensão não ultrapassa 1 mm, “grandes” quando a sua dimensão é de 1 a 2 mm; e) Pepitas; fragmentos cuja dimensão ultrapassa 2 mm. Lembre-se que o ouro é muito móvel em certas condições: pode deslocar-se em soluções bastante longe do seu jazigo de origem e fixar-se em presença de ácidos húmicos, o que implica que as pepitas podem existir muitos kilómetros a jusante da fonte e desaparecer num espaço intermédio. PROSPECÇAO SISTEMÁTICA E AVALIAÇAO DOS JAZIGOS ALUVIONARES Só as regiões tendo em prospecção geral teores médios superiores ao limite de explorabilidade, merecem ser estudadas por prospecção sistemática. Método de execução O sector a estudar é uma área restrita e deve ser estudada em detalhe com uma malha muito mais apequena que na fase precedente. Para fazermos cálculo simples de reservas, cobre-se a região a estudar por uma malha de prospecção, formada por uma sucessão de elementos rectilíneos, similar a implantação de uma geoquímica táctica (Fig.7.12) 85 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano Sedimento de corrente Limite do placer Linha de Pocos Figura. 7.12. Traçado das linhas de poços (in Chaussien e Morer) Marca-se uma linha de base, que servirá de orientação para a prospecção. Servirá de eixo geral do vale, sendo paralela as direcções principais e será necessária para um levantamento topográfico preciso. A partir dessa linha de base, traçam-se perpendicularmente, para cada lado, as linhas de prospecção (de poços ou de sondagens). O ponto de partida de cada linha é marcada com uma estaca e tomada com origem de distancias sobre a linha. Pode acontecer que a largura dos aluviões seja tal, que é impossível, sobretudo em florestas, determinar a primeira vista o eixo do aluvião e a orientação das vertentes e tomar os limites do aluvião, traçando depois o eixo teórico. As linhas devem ir dum lado ao outro do aluvião. São designadas com letras alfabéticas ou com valores precedidos da letra L. Os poços (ou as sondagens) são colocadas a igual distancia sobre cada linha; são numeradas, sendo feita a marcação da esquerda para a direita (estando vidrados para montante do aluvião) Conforme a importância dos aluviões, a regularidade dos depósitos e a da mineralização, escolhe-se como espaçamento: - entre linhas de poços 400, 200, 100, 50 ou 25 m - entre poços 20, 10 ou 5 m 86 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano A distancia de 400 m entre linhas de poços será mantida nas zonas estéreis, será reduzida desde que se encontrem, por exemplo, teores iguais ou superiores ao teor limite (de corte). Amostragem e volume das amostras As amostras serão retiradas por ranhuras verticais cortando toda a espessura do cascalho, em dois lados paralelos ou nos quatro lados, ou ainda retirando uma amostra média de todo o cascalho extraído do poço depois de homogeneizado. Os blocos de calhaus rolados são postos de lado, o seu volume deverá ser medido e comparado com o do cascalho sem blocos. Para este cálculo, estabelece-se a percentagem de blocos que será depois tomada para cálculo das reservas de minério. A operação é conduzida da seguinte forma: separam-se todos os blocos contidos nos sedimentos e faz-se em seguida um bolo com o resto dos sedimentos. Cortam-se duas ripas com o mesmo comprimento (o comprimento será o do diâmetro do bloco) e poemse em cruz ao lado do cascalho. Depois traça-se sobre o solo um circulo, tendo como diâmetros perpendiculares as ripas cruzadas. Depois disto, guarnecem-se os quadrantes do circulo com os blocos, de tal maneira que a altura seja a mesma (Fig.7.13) Figura.7.13. Maneiras de dividi amostras 87 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano Sendo H1 a altura do bolo de cascalho, H2 a altura do bolo de blocos, e se os blocos não cobrem senão um fracção f do circulo, a proporção dos blocos nos sedimentos é: P% = 100 (H2 * f)/(H1 + H2 * f) O cascalho é misturado a pá e faz-se a divisão em dois bolos por enquartação rejeitando as partes opostas, conforme a Fig.7.13. Durante a mistura o bolo não deve ultrapassar os 50 a 60 cm de altura. Após o segundo rejeito, procede-se á colheita da amostra. As bateias são tomadas da seguinte maneira: (Fig.7.13) - 4 para as espessuras inferiores a 2 m - 8 para as espessuras superiores a 2 m Cálculo dos teores Estimação do teor t = P*N/n Onde: t – teor em g/m3 P – peso em g N – número de bateias lavadas N – número de bateias por m3 Nota: para gemas utilizam-se carats (1 carats = 0,2 g) Ou t = 1000 P*K/v Onde v – quantidade lavada em litros K – coeficiente de empolamento ou número de litros de cascalho correspondente a um litro de cascalho “in situ” 88 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano Determinação de volume de cascalho num poço Para determinar o volume de cascalho num poço, se o cascalho é bastante fino e o poço regular, é suficiente medir as áreas do poço na sua parte superior e na parte inferior. Calcula se então o volume pela fórmula do tronco de pirâmide: V = x/3 (Ss+ Si + Ss*Si) Onde: V – volume do cascalho X – espessura do cascalho Ss – área superior Si – área inferior Se as paredes do poço são irregulares, principalmente pela presença de blocos rolados de volume apreciável, a avaliação do volume deve por vezes se objecto de medidas mais precisas por decomposição em volumes elementares. Estimação do teor por metro quadrado de cascalho tc = t.e Onde tc – teor em gramas por metro quadrado de cascalho - t - teor em g/m3 - e – espessura do cascalho em metros Estimação do teor por metro cúbico escavado te = t*e/(e + S) = t*e/x Ou 89 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano tc/(e + S) = tc/x Onde: x – espessura total do aluvião Os registos a fornecer devem ser completos. Todas as observações no terreno são registadas na caderneta de prospecção. Os valores e todos os registos dessa caderneta permitem obter as reservas do estéril e dos sedimentos úteis do jazigo, determinar os teores, assim como a quantidade de minério contido. Por outro lado, todos os registos úteis devem figurar nas cartas de protecção correspondentes: dos rios e ribeiras; estradas e caminhos; traçado das linhas numeradas; implantação dos poços e sua numeração; espessura do estéril; espessura do cascalho; teores médios, etc. A escala a adaptar é, em princípio 1/1000 para cada ribeira, 1/5000 para um conjunto duma bacia e 1/10000 para o conjunto de uma carta de trabalho. Cálculo das reservas dos jazigos aluvionares (placers) Apresenta-se aqui apenas alguns métodos expeditos para o cálculo de reservas, mais adiante focar-se-á mais profundamente sobre os métodos geostatísticos para o cálculo de reservas e teores. Os cálculos são geralmente efectuados no final da campanha de prospecção, em função dos dados colhidos, mas o prospector deverá ser capaz de estimar o valor global do jazigo conforme os elementos que for obtendo: - comprimento do jazigo - largura do jazigo e - espessura média do cascalho s - espessura media do estéril Tem-se então: - volume do estéril 90 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano Ve= S.s Onde: S – superfície total do jazigo s – espessura média do estéril Volume do cascalho Vc= S. e Onde: e – espessura média do cascalho Os teores médios no cascalho serão então para o conjunto do jazigo: Tm = ∑n Si*ei*ti/∑n Si*ei Os teores médios a escavar serão: Tme = Si*gi* ti / Si* Hi Onde Hi são as alturas dos poços O peso da substancia útil contida no placer é P = V*Tm Ou P = V1*Tme Onde V1 – volume total do aluvião Zona de Influencia dos furos e das linhas A zona de influencia duma linha de prospecção estende-se até meia distancia das duas linhas, quer para jusante quer para montante. Um amostra colhida no interior duma zona de influencia assim definida é representativa do jazigo para a superfície convencional que envolve o ponto de amostragem. Cubicagem Para cubicar um jazigo utiliza-se a rede de base que serviu para a avaliação dos teores, aumentando eventualmente a densidade dos furos. 91 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano Como métodos expeditos de cálculo utilizam-se geralmente quatro métodos: método dos rectângulos; método das zonas; método dos trapézios; método das curvas de isoteor. Método dos Rectângulos Figura ... Configuração dos perfis s furos num aluvião a ser avaliado com base no método dos rectângulos. Este método fornece resultados bastante próximos da realidade. O controle ulterior das operações é fácil e rápido. De acordo com os princípios das zonas de influencia, delimitase zona mineralizada na carta. As partes exploráveis apresentam-se finalmente sob a forma dum ou de muitos rectângulos compreendendo todos os trabalhos com teor acima do teor de corte. Para um poço dando aproximadamente o teor limite, far-se-á passar a linha limite. Para dois furos vizinhos onde um é acima do teor de corte e outro é abaixo, far-se-á passar a linha pelo meio do intervalo que os separa. Nas extremidades do aluvião, far-se-á passar o limite a igual distancia entre a primeira linha não pagante e a última linha pagante e os limites serão traçados perpendicularmente a última linha de poços pagantes. Se no meio de uma zona pagante se encontrar um grupo de poços com fraco teor, será sempre aconselhável rodeá-los também dum limite. Durante a delimitação da superfície explorável, é recomendado utilizar um coeficiente de segurança inferior a 1, para ter em conta as dificuldades de recuperação. Este coeficiente pode variar de 0.64 a 0.90 conforme os casos. 92 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano Do mesmo modo, no caso de teores isolados ou de grupos de teores isolados pagantes, pouco numerosos, no meio de teores não pagantes, é preferível rejeitar o aluvião pois não oferece grandes garantias de explorabilidade. Quando aparecem teores excepcionalmente elevados isolados (é caso duma pepita) situados na vizinhança de teores pagantes normais é necessário reduzir esses teores para evitar falsear os resultados. Na estimação das reservas, os grandes blocos estão englobados no cascalho. Convêm então aplicar um coeficiente de redução. Método dos Trapézios Após ter marcado na carta de cálculo, para cada furo, a espessura do estéril, a espessura do cascalho, o teor médio do cascalho e o teor médio a escavar, juntam-se por uma linha tracejada todos os furos situados na extremidade das linhas de furos do mesmo lado do curso de água. Quando as linhas de furos são paralelas, as superfícies assim delimitadas entre duas linhas são geralmente trapézios. Nas curvas as linhas não são paralelas. Decompõe -se então o quadrilátero obtido num trapézio e num triangulo. Os lados paralelos dos trapézios ficam assim orientados segundo a direcção do vale. O teor médio das superfícies assim delimitadas é obtido fazendo a média dos teores exploráveis da superfície, sendo o teor limite conhecido (por exemplo 0.5 g de ouro por m3). Figura... Esquema do método dos trapézios 93 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano A espessura média do cascalho e do estéril obtêm -se fazendo a média aritmética das espessuras de todos os furos do trapézio, compreendendo os furos de teor não explorável. As espessuras assim obtidas, multiplicadas pela superfície do trapézio, darão as reservas totais de cascalho e de estéril para a superfície considerada. Mas, sendo um número de furos estéreis, é necessário retirar das reservas totais, as reservas correspondentes aos furos não económicos. Aplicando o princípio das zonas de influencia calcula-se então as superfícies não económicas. A multiplicação desta última pelas espessuras médias do cascalho e do estéril dão as reservas do cascalho e do estéril da zona explorável. A multiplicação pelo teor médio dá a quantidade de mineral útil contido na zona explorável. Método das zonas Figura . Esquema do método das zonas O processo de delimitação é o mesmo que o definido pelo método modificado dos trapézios. Método das curvas de isoteores 94 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano Figura . Curvas de isoteores dum placer. Procede-se da mesma forma que para a traçagem das curvas de isoteores em geoquímica táctica (ver o capítulo de Prospecção geoquímica). Este método é pouco popular, provavelmente por ele ser muito laborioso. 95 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano PROPECÇAO ELUVIONAR A prospecção dos eluviões é, no seu conjunto, idêntica á dos aluviões. Todavia, os métodos de prospecção podem variar com o tipo do campo eluvionar e com os objectivos da prospecção, quer dizer: - descoberta dum jazigo eluvionar explorável; - pesquisa dum jazigo mineralizado, primário, recoberto por eluviões (filões, stockwerks, bolsadas, etc.). Métodos de execução No primeiro caso, quando se procura simplesmente a localização e um cálculo aproximado das reservas dum jazigo eluvionar, a prospecção é conduzida segundo os mesmos princípios e métodos da prospecção aluvionar clássica. A rede dos poços, nas regiões com estrutura geológica indeterminada (formação filoneanas) ou em superfície bem definida (plataformas lateríticas), tem geralmente a malha quadrada. Nos casos particulares onde se supõe que a mineralização se dispõe em bandas paralelas, a malha quadrada é substituída por malha rectangular, alongada segundo a direcção geral presumida do jazigo. A dimensão da malha de prospecção é escolhida em função da superfície a prospectar, os poços são dispostos a algumas dezenas de metros, 100 metros no máximo. A malha é apertada se a mineralização se revelar muito irregular; se os teores variam pouco, aperta-se somente na altura do cálculo das reservas. Quando se pesquisa um jazigo primário a localização deste está em função: - da distribuição crescente dos teores eluvionares’ - da nitidez dos contornos ou formas angulosas dos grãos do minério (ou minerais satélites); - da granulometria crescente e do aspecto cada vez mais anguloso dos fragmentos da rocha que forma a ganga do minério’ - da concentração. 96 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano Nas regiões de relevo moderado sem cobertura florestal, estudos preliminares em fotogeologia guiarão a implantação dos sectores de prospecção. Pelo contrário em zonas de grande cobertura florestal, a aproximação do jazigo primário será realizada localizando as zonas de concentração do minério do minério e dos poços, na verificação do material onde nenhum chapéu de ferro ou afloramento seja visível a olho nú. A descoberta do jazigo primário será o ponto final da prospecção eluvionar. O jazigo encontrado, dá lugar a uma outra fase de pesquisa executada por métodos diferentes, aplicáveis num estudo dos jazigos, com ver-se-á mais adiante. A aproximação do jazigo primário é muito mais fácil através da geoquímica, e á geralmente feita por esses processos. Localização dum jazigo primário O terminar da existência de mineralização e blocos angulosos de ganga numa encosta de inclinação média e recoberta por eluviões recentes indica que aí se encontra um jazigo primário. A presença de mineralização em dois flancos dum relevo indica que o jazigo primário ocupa a zona da crista. Num eluvião velho (laterite), formando carapaça sobre uma zona bem nivelada, calculam-se apenas as partes exploráveis do jazigo eluvionar. Os jazigos primários são geralmente descobertos durante a exploração de placers. Mineralização Eluvionar A mineralização eluvionar pode apresentar-se sobre diversos aspectos: no estado livre na massa do eluvião como resultado da desagregação da rocha mãe e transporte em curta distancia (placer); sob o estado de inclusões nos fragmentos da ganga do jazigo primário. No caso dum placer eluvionar, as operações de amostragem são idênticas as que se empregam na prospecção aluvionar. 97 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano No caso dum jazigo eluvionar misto, acha-se o teor do cascalho em substancia útil livre e a dos fragmentos mineralizados. Se a mineralização está contida unicamente nos fragmentos da rocha, procede-se a análises análogas á avaliação dos jazigos primários. Poços Durante a abertura dos poços, separam-se os produtos das diferentes camadas do aluvião. Se não existirem camadas visíveis os produtos retirados são separados metro a metro ou 0.5 em 0.5 metros. Em cada poço perpendicularmente á linha de maior pendor, colocam-se sempre para montante e por ordem, as partes do produto retirado. No fim do poço, quando chegar a rocha, retira-se desta 15 a 20 cm, para análise. Em geral lava-se a totalidade do produto extraído de cada poço numa sluice ou jiga, após crivagem. Se a mineralização está libertada na terra do aluvião, recupera-se directamente por sluice. O cascalho que fica retido por crivagem e o que é recuperado á saída da sluice serão examinados cuidadosamente e postos em stock separadamente, para estudos ulteriores. Quando a mineralização é mista (grãos livres e mineralização em fragmentos de rocha), uma parte do teor total é determinado por sluices, a outra após medições e divisão dos fragmentos rochosos é obtida por moagem, concentração,... Se a mineralização se encontra incluída unicamente nos elementos rochosos, a lavagem dos aluviões elimina a massa terrosa e separa em crivos os fragmentos de rocha mineralizados, que são medidos e amostrados. Moagem Mesmo quando se tem uma mineralização livre nas terras do eluvião, é útil testar por moagem e crivagem os elementos rochosos do eluvião. No que diz respeito ao ouro, a laterite superficial contendo por vezes ouro livre, que não pode ser recuperado senão por moagem fina. 98 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano Os elementos rochosos tenros contidos no eluvião são igualmente susceptíveis de aprisionar mineralização (xistos piritosos decompostos, bedrock atravessado por um stockwork, por lentículas de quartzo, de pegmatito, etc.). Para preparar a amostra a analisar é necessário operar da seguinte forma (Fig. 8.1). Figura . Preparação duma amostra, segundo Tkatchenko 1) Divisão 2) Moagem e concentração Concentração duma amostra A amostra é moída num moinho pequeno de prospecção volante e crivada á malha de 1 mm. No caso de moagem com agua, a saída dos produtos é automática e a concentração fazse á medida que se mói, numa pequena sluice. 99 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano Recupera-se o concentrado pesado e lava-se numa bateia para maior apuramento. A moagem a seco obriga a crivagens constantes para obter a granulometria requerida. A limpeza do moinho é neste caso bastante delicada. A concentração faz-se unicamente com bateia. O concentrado assim obtido é reconcentrado numa pequena bateia, de seguida seco, limpo com a ajuda dum íman e soprado. Se o concentrado tiver ouro este extrai-se por amalgamação antes do concentrado se seco. Quando os concentrados auríferos são volumosos, são deitados para uma garrafa própria para o efeito, com meio litro de agua e uma gota de mercúrio. A garrafa bem fechada, é agitada durante cerca de meia hora. O concentrado que resta é misturado aos produtos da moagem, para servir para a determinação em laboratório do teor em ouro, por fusão em chumbo. A amalgama é aquecida num balão especial com grafite; o mercúrio é recuperado após evaporação e o ouro adere as paredes do balão. Cálculo de teores O teor em minerais úteis contidos nos elementos rochosos do eluvião é obtido depois de pesado directamente numa balança de precisão, pela formula: t = P0/Pc*106 (g/t) onde P0 – peso do minério útil em gramas Pc – peso da amostra moída em gramas Cálculo de Reservas Conforme o tipo de jazigos eluvionares, a avaliação de reservas terá como bases de cálculo diferentes princípios: - Placer (onde a mineralização está incluída unicamente na terra do aluvião sob a forma de grãos livres) Os métodos de cálculo são idênticos aos que se empregam para aluviões. 100 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira - Curso: Geologia 3o Ano Jazigo Misto (mineralização nas terras mais mineralizadas nos elementos rochosos) Estabelece-se uma estimação das reservas contidas na terra, como para a prospecção aluvionar, seguida dum cálculo do mineral útil na rocha. 101 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano PROSPECÇAO DE DIAMANTES No caso do diamante, a prospecção aluvionar pode ser tomada como um método quer directo, quer indirecto, para a descoberta de jazigos diamantíferos. No primeiro caso procura-se primeiro o diamante nos aluviões, sendo o objectivo final reconhecer a existência dum jazigo aluvionar. No segundo caso procuram-se um ou vários minerais que permitam chegar a rocha mãe diamantífera – os kimberlitos. Prospecção de jazigos aluvionares Neste caso a prospecção far-se-á segundo as técnicas expostas anteriormente por colheitas em leito vivo e/ou poços. Todavia algumas notas específicas são de considerar: - a escolha dos sedimentos a lavar é determinante na fase de prospecção estratégica: regra geral, quanto mais revolvidos estão os sedimentos, mais estão reconcentrados e mais fácil será a detecção do diamante, assim, os sedimentos de leito vivo devem ser preferíveis em relação aos da margem e estes aos dos terraços. Notar também que os sedimentos de leito vivo são mais fáceis de colher (não tem cobertura estéril) e mais fáceis de lavar (em geral pouco argilosos). - A cubicagem dos sedimentos a lavar é também importante, pois por um lado os teores são baixos (um teor de 0.5 ct/m3 constitui já um teor razoável para o diamante e corresponde a 0.05 ppm); por outro lado a obtenção desses teores exige um número limitado de pedras, e quando estas são grandes apenas uma fracção. Exemplo: Os sedimentos com um teor de 0.20 ct/m3 e onde as pedras tem um peso médio de 0.50 ct (o que dá duas pedras para um carat). Para encontar estatisticamente um pedra, é necessário tratar 2.5 m3 de sedimentos. Numa prospecção onde se colhem 1 m3 de sedimentos, temos: 102 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 67.05% de probabilidade de encontrar 0 pedras 26.81% de probabilidade de encontrar 1 pedra 5.36% de probabilidade de encontrar 2 pedras 0.93% de probabilidade de encontrar 3 pedras - o manuseamento do material deverá ser efectuado com maior cautela - as técnicas de tratamento dos sedimentos necessitam aplicação de duas operações: a classificação e a concentração Clarificação Faz-se segundo malhas decrescentes (por exemplo 10, 5, 2.5, e 1 mm) com ajuda de crivos. Concentração Para a concentração utiliza-se a “peneira brasileira” (Fig.), a jiga manual, a jiga motorizada, o “jopling-jig” (Fig. 9.2) ou outro tipo de jiga; o mais importante não é o tipo de aparelho mas o modo de utilização. Figura 9.1. Peneira brasileira Figura 9.2. “Jopling-jig” 103 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano Exame dos concentrados É importante examinar atentamente os minerais pesados, pois alguns podem ser “acompanhantes” do diamante, sem relação genética com ele mas função do meio geológico. Os minerais do concentrado são examinados da periferia para o centro. É no centro que estão os diamantes devido a sua maior densidade (3.1 a 3.5). Por questões de segurança, os concentrados são examinados á sombra numa bacia com fundo preto e com uma pequena camada de agua; os diamantes apresentam o brilho intenso característico, enquanto que os outros minerais brilhantes ao sol (zircão, crisoberilo, quartzo, etc.) não o apresentam na agua. Os resultados são apresentados numa ficha própria individual, conforme se pode observar na figura 9.3 da notação utilizada no BRGM. Figura 9.3. Ficha de ensaio utilizada pelo BRGM. 104 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano PROSPECÇAO DE JAZIGOS KIMBERLÍTICOS A prospecção aluvionar pode ser utilizada como método indirecto para a localização dos jazigos diamantíferos primários (kimberlitos). Neste caso, procuram-se nos concentrados aluvionares não só os diamantes mas também os minerais satélite que serviram de elemento traço e permitirão chegar ao jazigo primário. O mineral mais frequentemente utilizado é a ilminite magnesiana ou picroilmenite. Podemos igualmente encontrar cromites ricas em crómio, granadas (piropo), olivina e diopsido cromífero. Mas estes últimos minerais, mais frágeis, são de emprego difícil pois estão presentes somente nas proximidades do jazigo primário. Em prospecção estratégica aluvionar colhem-se, se as condições forem boas, 2 ou 3 bateias de sedimentos (cerca de 20 l) com calibre inferior a 5 mm, com uma densidade de 0.5 a 1 amostra por km2 segundo a drenagem. As fracções compreendidas entre 5 e 1 mm são classificadas e concentradas em crivos. Os minerais pesados kimberlíticos são separados e os grãos são contados na fracção grosseira. A fracção inferior a 1 mm é bateada. 105 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano PROSPECÇAO EM FORMAÇOES LITORAIS Prospecção volante A prospecção volante efectua-se na primeira fase de pesquisa. Muito rápida e, com efeito económica, apenas é necessário um material de sondagem simples, manual, ligeiro, geralmente constituído por trados. O seu papel é cobrir num tempo mínimo o maior espaço possível para orientar as fases de prospecção posteriores, distinguir num conjunto arenoso mineralizado as zonas enriquecidas que é necessário testar em detalhe numa segunda fase. Não sendo entubadas, as sondagens não poderão em geral chegar ao bed-rock e terminarão (em princípio, mas não obrigatoriamente) no nível piezométrico. Este inconveniente não tem grande importância nesta primeira fase pois que, em geral, a mineralização das formações litorais de praia sofre uma pré – classificação mais ou menos eólica; desse facto, os teores encontrados, serão, em princípio, maiores nos horizontes de superfície que nos níveis inferiores. Malha A malha de amostragem situa-se normalmente dentro dos seguintes valores: - distancia entre linhas 1000 a 1500 m - distancia entre furos 50 a 100 m Esta distancia entre furos é importante e imposta pelas principais características destas formações que são constituídas por bandas mais ou menos paralelas que se estendem segundo corpos com estratificações sucessivas, não ultrapassando em largura uma ou algumas centenas de metros e cuja exploração mecanizada desses corpos (utilização de dragas), é necessário, entre outros, que a largura não seja inferior a 70 – 80 metros. A disposição dos furos segundo essa malha, em linhas perpendiculares ao eixo principal de orientação dos corpos mineralizados, permitirá sempre colocar um furo no centro do corpo mineralizado. Seguido de dois furos de enquadramento dum lado e doutro da formação estudada. 106 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano Método de Amostragem A amostragem é feita sobre todo o comprimento da sondagem, quer seja metro a metro, (em caso de forte mineralização), quer procedendo a cortes eventuais em fases sucessivas por observação visual. As amostras obtidas são divididas por enquartações sucessivas até obter cerca de 100 gramas de material que irá ser utilizado em estudos laboratoriais a fim de determinar a percentagem de minerais pesados. Poderemos no entanto efectuar uma análise imediata do valor aproximado da percentagem de minerais pesados, não dispensando no entanto posterior envio para o laboratório. Em qualquer dos casos deve-se guardar uma amostra como testemunho. O processo de tratamento das amostras é ilustrado nas figuras 10.1 e 10.2, respectivamente para o envio directo para o laboratório e para a obtenção de um valor aproximado “in situ”. O resultado das análises laboratoriais deverá incluir o teor em minerais pesados e a composição mineralógica do concentrado com uma primeira aproximação dos seus teores. Figura 10.1. Esquema de envio directo das amostras para análise em laboratório. 107 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano Figura 10.2. Pré-tratamento no local para obtenção imediata dos teores. Conclusões a tirar deste estudo Nesta fase de prospecção, o processo metodológico de investigação tal como foi apresentado, permite rapidamente e de forma económica localizar e circunscrever zonas de melhor mineralização assim como a escolha prioritária no seu estudo ulterior em prospecção semi-sistemática. Permite também evitar a dispersão de trabalhos em zonas estéreis, diminuindo assim a superfície de trabalhos. Permite já nesta fase obter um conhecimento aproximado dos primeiros volumes e tonelagens de concentrações minerais contidas nas formações litorais. 108 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano PROSPECÇAO SEMI-SISTEMATICA 109 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano CAPITULO VIII Métodos de Exploração Terminologia: Escavação - feita durante a fase de prospecção ou de desenvolvimento da mina, podendo ser: (I) Escavação feita fora do deposito mineral 1. Paralelo a direcção do deposito 2. paralelo a inclinação do deposito 3. Transversal a direcção de inclinação do deposito (ii) Escavação feita dentro do deposito de minério 1. Paralelo a direcção do deposito 2. paralelo a inclinação do deposito 3. Transversal a direcção de inclinação do deposito Existem vários métodos de exploração e diversas classificações, veja-se esta por exemplo: I. Exploração Alluvionar 1. Bateamento 2. Rocker 3. Longton 4. Slicing 5. Derrick and Cableway 6. Hydraulicking 7. Drift mining 8. Dredging II. Exploração a céu aberto 1. Carregamento manual a) Camiões e dumpers b) Transporte directo c) Transporte por cabo aéreo 2. Carregamento por maquinas a) Drag line b) Pás eléctricas c) Scrapers d) Land dredges e) Pontes sobre a cobertura 110 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano f) Escavadoras “bucket wheel” g) Tapetes rolantes (flight/belt) h) Spreaders 3. Glory hole 4. Exploração de Kaolino III. Exploração Subterrânea Sem Suporte 1. Gophering 2. Open Stoping 3. Open Underhand Stoping 4. Open Overhand Stoping 5. Underground Glory hole 6. Room and Pillar 7. Sublevel method Com Suporte A. Frentes protegidas de madeira (método dos quadrados) 1. Flat backed 2. Domed 3. Rill 4. Vertical face 5. Underhand B. Stopes preenchidos 1. Filled flat back (vein) 2. Filled flat back (wide ore bodies) 3. Filled dry wall (wide ore bodies) 4. Resuing 5. Crosscut method 6. Inclined cut and fill - filled rill - stopes C. Shrinkage Stopes D. Mitchell Sching System E. Caving methods 1. Top sclicing 2. Sub-level caving 3. Block caving 111 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano Critérios de selecção do método de exploração Alguns factores que ajudam na selecção do método de exploração de modo a alcançar o máximo de viabilidade económica, eficiência e segurança. i) O método deve ser seguro durante as sondagens e explosões. Isto implica a habilidade de se usar furos profundos e largas quantidades de explosivos com máxima produção. ii) É óbvio que quanto mais larga for a frente de trabalho, maior é a produção; também que quanto maior for o número de frentes maior será a produtividade. A eficiência de limpar a frente do fumo, poeira e entulhos, depois da explosão, também afecta a produção pelos custos e, deverá ser optimizado. A força de gravidade deve ser sempre que possível aproveitada. iii) A razão do progresso afecta a economia. Uma razão maior implica necessariamente menor número de frentes serão abertos para alcançar os mesmos índices de produção. iv) O método deve ter como objectivo principal a recuperação do depósito mineral com o mínimo de perdas, devido a explosões, carregamento, transporte, etc. v) Deve ser considerado o efeito da contaminação do minério pela ganga. vi) A facilidade de acesso as frentes de trabalho e o transporte do minério e outros materiais é também aspecto importante a considerar. vii) O método deve exigir mínimo suporte, especialmente de madeira, porque aumenta os custos de materiais e de mão de obra e periga de incêndio a mina. viii) Deve permitir fácil enchimento. ix) Permitir fácil ventilação das frentes e todas as vias de acesso. Mas deve-se ter em conta que a escolha principal é aquela que é feita entre a exploração subterrânea e a céu aberto. A exploração subterrânea é tecnicamente mais complexa que a exploração superficial, porque geralmente é muito difícil ganhar acesso ao deposito e controlar o comportamento das massas rochosas a volta da mina e das frentes. O tamanho do equipamento é limitado pelo tamanho da mina e das frentes. É preciso ventilar a mina e 112 Curso: Geologia 3o Ano Pesquisa Geológica e Exploração Mineira no caso de acidente torna se muito difícil evacuar os homens. Estas minas são mais perigosas - por isso exigem maior segurança e treinamento do pessoal. Por esta razão o custo de uma de escavação e remoção de material é muito mais alto que na operação superficial. A exploração superficial pode produzir muito com maior produtividade dos homens, devido a ausência de limitações do uso de equipamentos de grande escala. A principal desvantagem é a necessidade de remover os escombros e o material de cobertura antes de atingir o minério. E por vezes é preciso remover o material a volta, dependendo dos factores de segurança. A exploração superficial, geralmente cria maiores rupturas ao meio ambiente. Exploração superficial Vantagens Desvantagens 1 Alta produtividade devido a grandes Deve remover grandes quantidades máquinas usadas de rocha 2 Operações concentradas, o que Homens e máquinas expostas ao significa fácil supervisão e distribuição tempo (chuva e sol) de tarefas. 3 Baixos custos o que permite a Grande rotura ao meio ambiente exploração de depósitos de teores baixos. 4 Fácil de fazer e interpolar os aspectos geológicos 5 Poucas limitações quanto ao tipo de equipamento 6 Grande proporção do mineral pode ser conseguido 7 O planeamento é simples 8 Poucos acidentes a força de trabalho. Mais alguns factores que ajudam na escolha do método (superficial ou subterrâneo) 113 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano 1. Geralmente esta escolha é ditada pelos custos, apesar de hoje em dia os factores ambientais poderem ser levados em conta. Na Fig. 8.1 a escolha é obvia, onde a e b seriam explorados por métodos superficiais e c e d por exploração subterrânea. Contudo e e f são menos claro, e poderão exigir uma avaliação mais cuidadosa que poderá indicar que parte do deposito poderia ser explorado superficialmente e a outra por exploração subterrânea. (b ) (a ) Cobertura Minéri minéri (d ( c) Cobertu ra (e) minéri minéri minéri fig. 8.1 tipos de diferentes depósitos minerais; a) depósito estratiforme; b) depósito em stockwork ou chaminé; c) depósito estratiforme profundo; d) depósitos em veios ou lentes; e) depósitos irregulares; f) depósitos irregulares massiços (open university, 1991). 2. Razão de desmonte (Stripping ratio) 114 Curso: Geologia 3o Ano Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Razão de desmonte = Volume de estéril removido / volume de mineral removido A Fig. .8.2 mostra a mudança na razão de desmonte (r.d.) Fig. 8.2 Mudanças na razão de desmonte minério com a profundidade dos trabalhos. Na profundidade A A a razão de desmonte é B desprezível, na B é igual C a 0.5 e na C e D é D aproximadamente 1 e 1.8 A, B é a profundidade (Open University, 1991) EXE.1 Na fig. 8.3 escolha o método mais adequado e comente a sua escolha com base nos valores da r.d. B A Gang Gang Minéri Minéri Fig. 8.3 Possíveis estágios de desmonte num depósito. 3. A relação razão de desmonte - custos pode ser resumido pelo gráfico da fig. 8.4 onde cs - Custos de exploração superficial cu - Custos de exploração Subterrânea C Cu Profundidade dos trabalhos d 115 Curso: Geologia 3o Ano Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Fig. 8.4 Variação típica nos custos de exploração superficial (Cs) e de exploração subterrânea (Cu) com a profundidade dos trabalhos. A profundidade D representa o limite económico da exploração superficial (Open University, 1991). EXE. 2 Calcule a r.d. para a fig. 8.5. a b c Fig. 8.5 A área sombreada representa diferentes tipos de depósitos. As formas são simplificadas para facilitar os cálculos, mas eles correspondem a estratiforme (a), massiço (b) e stockwork ou chaminé ( c) (Open University, 1991). Exploração Superficial Os depósitos de exploração superficial (Es) podem ser convenientemente divididos em três categorias principais: a) Depósitos não consolidados ou próximos, terrestres ou marinhos. Ex. aluviões de cascalho. b) Depósitos estratiformes ligeiramente inclinados ou horizontais. Ex. carvão c) Depósitos massiços e irregulares ou veios muito inclinados, lençóis e horizontes. Ex. cobre porferítico, Au em veio de quartzo. Os métodos de exploração superficial são classificados em conformidade com as três categorias acima descritas. 116 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano Os corpos de minério do tipo (a) são explorados por técnicas de exploração de aluviões e placers marinhos, apesar de por vezes serem considerados como uma variante do tipo (b) e são explorados por métodos convencionais a seco. A diferença entre as técnicas usada para (b) e (c ) surge não a partir das propriedades das rochas no local mas sim das propriedades das rochas depois de serem exploradas. O conceito do ângulo de repouso É o ângulo feito pelo monte e a horizontal - comportamento do material solto em agregarse. Esta profundidade é importante quando se pretende empilhar o minério quebrado ou escombreira no interior da mina. Planeamento Uma vez decidida a exploração - a operação deve ser planificada com o maior detalhe do que aquele feito no estágio de avaliação. O principais objectivos deste estudo mais detalhado é: 1. Estabelecer uma razão de desmonte económico, definindo assim a forma da escavação e o limite da exploração superficial. 2. Manter uma quantidade adequada de mineral por explorar de modo a alcançar metas de produção. 3. Desenvolver e manter as vias de acesso do equipamento. 4. Nos depósitos de qualidade variável, assegurar que as frentes de trabalho disponíveis podem a todo o momento produzir o material necessário e a teores requeridos. 5. Manter uma flexibilidade de mudança de forma da escavação com a descoberta de novas informações geológicas ou mudança de circunstâncias económicas. A planificação específica do método usado depende de alguma forma do tipo de depósito, mas a sequência normal é primeiro fixar o critério de projecção. A segurança das paredes laterais é o factor mais importante, porque este afecta a razão de desmonte. Outros critérios importantes incluem a localização e o gradiente das ruas de acesso e a altura das frentes de trabalho, que são geralmente controladas pelo equipamento de carregamento seleccionado e aspectos legais. 117 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano Uma vez projectada a ultima forma da escavação pode se planificar a actividade conforme o tamanho e forma do deposito. No caso de depósitos com longa vida mais de 20 anos, a mina é subdividida em planos de 5 anos. A optimização da sequência de trabalho pode ser tratada na base de tentativa e erro, mas hoje em dia é feito por simulações nos computadores. Para este propósito o deposito é dividido conceptualmente em blocos, cujo o tamanho é determinado pelo critério geológico e analises estatísticas do teor. O propósito da optimização é: (i) Maximizar a recuperação do minério (ii) Minimizar a escavação do estéril (iii) Programar a escavação do estéril a um nível constante de actividade, evitando peaks. (iv) Minimizar a remoção do estéril na primeira fase de modo a trazer a mina para produção o mais depressa possível. (v) Explorar minério de alto teor nos primeiros anos de modo a assegurar uma rápida recuperação do valor investido. (vi) Adiar as remoções do estéril nos primeiros anos de modo a minimizar os custos nos primeiros anos do projecto. EXE. 3 Quais destes pontos são incompatíveis? EXE. 4 Você já calculou a razão de desmonte para dois métodos de exploração diferentes para um mesmo deposito. Use os resultados dos seus cálculos para decidir, se existir, qual dos critérios de optimização i - vi são satisfeitos por cada método de exploração. Assuma que o deposito é de teor constante. - Por vezes é possível explorar todo o deposito economicamente rentável, mas muitas vezes uma parte do deposito não pode ser explorado - o termo cut-off ( teor ou ponto de corte) é usado para descrever o limite dos trabalhos de exploração. O ponto de corte é em função da razão de desmonte de máxima economia e do tipo do minério, também depende do tempo; porque acompanhará as mudanças dos custos de produção, do preço do mineral no mercado e dos métodos de processamento e tecnologias. 118 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano Em depósitos onde a qualidade não varia muito, tais como o carvão, a razão de desmonte económica determina o ponto de corte. A Fig. 8.6 mostra esta tendência. Cobertura Fig. 8.6 Ponto de corte a um ângulo constante é determinado neste caso pela r.d. máxima económica. α é o ângulo de declive de máxima segurança (Open University, 1991). Em depósitos de teores variáveis, ambos a razão de desmonte e o teor são importantes. Por exemplo a fig. 8.7 mostra um deposito mineral que tendo sido trabalhado até ao nível mostrado, para se decidir se deve se retirar o resto do minério até A, deve-se ter em conta a razão de desmonte marginal B/A e o valor do minério A. Minério B Chão B Fig. 8.7 Ponto de corte para minérios de teor variável é determinado pela r.d. e o teor do minério (Open University, 1991) EXE. 5 A fig. 8.8 (a) mostra a secção através de um deposito de Cu e pelo meio de contornos estão indicados os teores do minério. Para o propósito de planificação, estas secções de contornos são desenhados como uma série de blocos (fig. b) e o teor médio é determinado para cada bloco. Já foi decidido que o cut-off é de 0.3% e o ângulo de talude da parede não deve ser superior a 45°. a) Qual será a forma do poço final se o objectivo é maximizar a recuperação do minério, i.e. todo o minério acima de 0.3% Cu deverá ser removido. b) Qual será o razão de desmonte média através da vida da mina quando a condição (a) é satisfeita. c) Qual será o perfil final da mina se o objectivo é não produzir material estéril (lixo)? 119 Curso: Geologia 3o Ano Pesquisa Geológica e Exploração Mineira d) No caso de (c) qual é a proporção do mineral usável poderá ser deixado no terreno. e) Assumindo que 6 blocos são extraídos anualmente, quanto tempo durará até atingir o cut-off sob as condições satisfeitas em a). f) Desenvolva um programa de escavação para os primeiros 10 anos (i.e. especifique quais os blocos a serem removidos cada ano) de modo a alcançar as condições em a) ao mesmo tempo remova o estéril a um grau constante. g) Desenvolva um programa de escavação para os primeiros 10 anos de modo a satisfazer as condições em a) mas adiando a remoção do estéril para o mais tarde possível para reduzir os gastos nos primeiros anos do projecto. (a) Superfíci nul nulo 120 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira (b ) Curso: Geologia 3o Ano Superfície Fig. 8.8 Contornos em sub superfície (a) delimitando as variações do teor. Os contornos de (a) reduzidos a blocos (b) (Open University, 1991). Equipamento Devido a poucas restrições de espaço na exploração superficial há uma grande flexibilidade na escolha do equipamento e frequentemente o detalhe de projecção da escavação é feito para acomodar o equipamento. Factores como a altura das frentes de trabalho, o gradiente das ruas de acesso, e mesmo a sequência das frentes é projectada para responder as necessidades do equipamento seleccionado. De facto, uma das forças motoras atrás das tendências da exploração superficial tem sido a disponibilidade de máquinas de escavação altamente eficientes. Uma compreensão dos principais tipos de equipamento disponível é uma grande ajuda para a compreensão da maneira como as minas superficiais são projectadas. Tipos de exploração superficial A exploração superficial é feita por dois métodos principais a saber: o método open pit e o método open cast. A fig. 8.9 mostra alguns termos técnicos na exploração superficial. 121 Curso: Geologia 3o Ano Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Rampa de saida Corte excessivo Crista face pé bancada cobertura estéril minério suspenso Corte Inclinação da bancada Rampa Inclinação final da escavação Fig. 8.9 Termos na exploração superficial (Peters, 1987) OPEN PIT-BENCH MINING Este método de exploração pode ser usado para depósitos nos quais o estéril não pode ser empilhado dentro da escavação. É geralmente usado para depósitos estratiformes e muito inclinados, veios muito inclinados, stockworks e chaminés, e depósitos massiços irregulares (fig. 8.1). O desenvolvimento da mina é muito simples. A cobertura superficial é retirada para expor o minério para a produção e para a construção das vias de acesso. A mina é depois trabalhada sequencialmente para baixo numa série de bancadas cuja altura é determinada pelo equipamento a usar - e é normalmente cerca de 10 a 20 metros. Uma sequência típica de operações é mostrada na fig. 8.10. Esta representa uma sequência muito simples. (a (c (b (d (e Fig. 8.10 Sequência típica das operações no método open pit (open University, 1991) Muitos deposito são geometricamente mais complexos e é comum para o minério e o estéril ser explorado em várias bancadas simultaneamente. O acesso a mina deve ser mantido a todo o tempo e isto é exigido para uma ou mais ruas que em espiral nas paredes laterais descem até ao fundo da mina; atravessando as bancadas (veja fig. 6.13 de Peters, 1987). As ruas raras vezes têm gradientes superior a 1:10 devido ao 122 Curso: Geologia 3o Ano Pesquisa Geológica e Exploração Mineira equipamento pesado de rodas de burracha. A forma da escavação em planta depende da forma do corpo de minério. A largura do banco deve ser suficiente para acomodar o equipamento usado para carregar e transportar o minério. A fig.8.11a mostra as dimensões típicas para um combinado camião pá. Isto pode guiar a ângulo de pequena inclinação que pode ser mais íngreme quando os bancos não precisarem de maior extensão. A fig. 8.11b mostra o arranjo típico no qual o trabalho esta completo nas primeiras duas bancadas onde o ângulo foi aumentado para 45°, sondagens estão a decorrer na 3° bancada, a 4° bancada está temporariamente inactiva, minério quebrado está a ser carregado na 5° bancada. (a) 10 m 5m 3m 12 m 10 m 70 (b) 45 40 m 10 m 10 m 16 Fig. 8.11 Dimensões típicas numa mineração por open pit com bancadas (Open University, 1991). As minas em open pit variam em tamanho, a partir daquelas que produzem menos de 100.000 toneladas ao ano a muito grandes operações que chegam a produzir 1/2 milhão de toneladas por dia. Outras ainda são muito mais. A mina de Cu Bingham Canyon perto do Lake City tem mais de 60 bancadas, cada com 12 m de altura, produz 100.000 toneladas de minério e 300.000 toneladas de estéril por dia, é a 2° maior atracção turística no estado de Utah. OPEN CAST OR STRIP MINING Na exploração a céu aberto o “lixo” é empilhado dentro da mina, desde o momento em que sobre espaço para trabalhar e para a circulação de máquinas. O método é quase restrito a depósitos estratiformes (horizontais ou quase horizontais). 123 Curso: Geologia 3o Ano Pesquisa Geológica e Exploração Mineira O desenvolvimento inicial consiste na preparação das ruas de acesso e na preparação do primeiro corte chamado box cut (corte em caixa). Este é o primeiro corte através da cobertura até a exposição do minério. O material de cobertura do box cut é colocado fora da área da mina. Uma vez retirado o minério do box cut a mineração pode prosseguir com a cobertura do segundo strip (ranhura) a ser colocado no box cut e assim sucessivamente. EXE. 6 O que é que pode ser feito com o material de cobertura do box cut ? R:............................................................................................... Os parâmetros mais importantes de projecção da mina são a razão de desmonte, que controla a produtividade da mina, o ponto de cut-off na profundidade do deposito, a distância do “overcasting” - distância entre o ponto de carregamento do material de cobertura e o ponto de descarga. O método de mineração é mais simples onde a distância de overcasting é menor. O arranjo típico é mostrado na fig. 8.13. A exploração prossegue com uma série de strips como é mostrado na fig. 8.12. Sondagem e explosão do material de cobertura e o minério poderá ser necessário mas a exploração a céu aberto é próximo da superfície e com material bastante branda que permite uma escavação directa. O limite máximo neste tipo de escavação é o fim do minério. À profundidades superiores a 50 m a exploração directa a céu aberto torna-se impraticável e algumas formas simples de bancadas deverão ser aplicadas. Limite da mina Ranhura no. 3 Ranhura no. 2 Ranhura no. 1 Corte em caixa Fig. 8.12 Plano de mina pelo método open cast com as setas a indicar a direcção dos trabalhos (Open University, 1991). 124 Curso: Geologia 3o Ano Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Dragline a retirar a cobertura Entulho do Solo sub superfície Solo Superficial a ser retirado e entulhado a parte Entulho do Solo Superficial Solo de Sub Superfície a ser retirado e entulhado a parte Direcção dos Trabalhos neste Scraper a transportar o Solo Superficial p/ reposição Próximo Corte a ser Explorado Carvão Cobertura Carvão a ser carregado e levado para a lavana Bulldozer a Nível do Terreno p/ uso na Agricultura Scraper a espalhar o solo superficial no terreno nivelado Ruas de Rolagem Fig. 8.13 Diagrama esquemático da exploração open cast (open University, 1991) 125 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano CAPITULO IX Compilação de Dados de Pesquisa e de Exploração 126 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano CAPITULO X Legislação Mineira em Moçambique 127 Pesquisa Geológica e Exploração Mineira Curso: Geologia 3o Ano ANEXO A Definição de termos mais usados nesta disciplina Epigenético: de origem tardia em relação ao encaixante, dai provavelmente formado por processos e condições diferentes. Singenético: formado contemporaneamente com a rocha encaixante, provavelmente sob mesmas condições. Estratobaunde: depósitos minerais a um único estrato. Estratiforme: caso especial de estratobaunde em que o minério coexiste restritamente com uma ou mais camadas sedimentares, metamórficas ou ígneas. Hidrotermal: desde o termo águas quentes até a acção das águas quentes resultando nos produtos desta acção. O termo quente significa temperaturas mais altas do que da rocha encaixante. Estas águas quentes podem ser de qualquer origem. Pneumatolítico: formado por componentes voláteis ou emanações gasosas derivados da solidificação do magma. Metamorfismo: o ajuste estrutural e mineralógico de rochas consolidadas resultante da acção do aumento da temperatura e pressão devido ao aumento da profundidade das rochas, o quimismo da rocha não é alterado uma vez que o processo é geralmente isoquímico. Metasomatismo: o processo a partir do qual um mineral de composição química parcial ou totalmente diferente pode crescer por cima de um outro mineral mais antigo. Fluído: consiste nas partículas que se movimenta livremente entre elas próprias devido a pequenas mudanças de pressão; somente refere-se a líquidos e gases. Maciço: indica grande concentração de minerais económicos num sítio; Disseminado: os minerais económicos ocorrem duma forma dispersa na rocha hospedeira. Rocha encaixante ou hospedeira: massa rochosa onde ocorre o depósito mineral. 128