Petrografia do minério hematita compacta da Mina do Tamanduá (Quadrilátero Ferrífero, MG)

GEOCIÊNCIAS

Petrografia do minério hematita compacta da Mina do Tamanduá (Quadrilátero Ferrífero, MG)

Renata Alvarenga Vilela^I; Rogério Junqueira de Melo^II; Teófilo Aquino Vieira da Costa^III; Leonardo Evangelista Lagoeiro^IV; César Augusto Chicarino Varajão^V

^IGerente de Tec. e Proj. da Fertilizantes Fosfatados S.A. - Fosfertil. E-mail: [e-mail]

^IIMestrando do Departamento de Geologia da Escola de Minas - UFOP. E-mail: [e-mail]

^IIIGeólogo da Minerações Brasileiras Reunidas S.A. - MBR. E-mail: [e-mail]

^IVProfessor do Departamento de Geologia da Escola de Minas - UFOP. E-mail: [e-mail]

^VProfessor do Departamento de Geologia da Escola de Minas - UFOP. E-mail: [e-mail]

RESUMO

O estudo da mineralogia, macro e microestruturas e anisotropia da susceptibilidade magnética do minério de hematita compacta da Mina do Tamanduá permitiu a identificação de três domínios litoestruturais. A investigação foi baseada em trabalhos de campo, amostragem (in situ e testemunhos de furo de sonda) e estudo de seções polidas por microscópio óptico. Foram selecionadas amostras de minério para estudo em microscópio eletrônico de varredura e para a medida da anisotropia da susceptibilidade magnética. O conhecimento das fácies do minério é de grande importância para a otimização dos trabalhos de lavra.

Palavras-chave: Formações Ferríferas Bandadas, hematita compacta, Quadrilátero Ferrífero.

ABSTRACT

The study of the mineralogy, macro and microstructures and anisotropy of magnetic susceptibility of hard hematite ore type of the Tamanduá Mine enabled to identify three litostructural domains. The investigation was based on fieldwork, sampling (in situ and boreholes) and on the study of polished sections using optic microscope. Ore samples were examined by electronic microscopy and selected specimens were prepared for measuring the anisotropy of magnetic susceptibility. The knowledge of the ore facies domains is of great importance for optimization of the mining works.

Keywords: Banded Iron Formation, Hard ore, Quadrilátero Ferrífero.

1. Introdução

Os minérios de ferro encontram-se hospedados em formações ferríferas bandadas (Banded Iron Formations - BIF), localmente chamadas de itabiritos. O termo BIF é uma nomenclatura internacionalmente usada para designar sedimentos e metassedimentos químicos finamente bandados constituídos por alternância de chert ou quartzo e óxidos de ferro (James, 1954). A principal época de formação de grandes depósitos de BIF se deu no Paleoproterozóico (Gross, 1965, James, 1983).

No Quadrilátero Ferrífero, em Minas Gerais, os minérios associados à Formação Cauê (Supergrupo Minas) são divididos em duas categorias principais: minério itabirítico e minério hematítico de alto grau (Dorr, 1965, Rosière, 1983). A hematita compacta é um tipo especial de minério de ferro de alto grau que contém características químicas e físicas especiais, alto teor em ferro, baixo teor de sílica e textura maciça (o termo textura, nesse trabalho, se refere ao arranjo geométrico dos minerais, fabric), que permitem que esse minério seja usado como granulado (lump ore) nos processos de obtenção do ferro via redução direta (DRI). A hematita compacta pode-se apresentar maciça, bandada ou laminada (Varajão et al., 2002).

A gênese desses minérios ainda é ainda motivo de controvérsia. São três as principais hipóteses para a sua origem: singenética (Harder, 1914; Harder & Chamberlin, 1915; Sanders, 1933; Varajão et al., 1997; Varajão et al., 2002), supergênica (Gathmann, 1913; Park, 1959) e sin-metamórfica/metassomática (Dorr et al., 1952, Dorr & Barbosa, 1963, Dorr, 1965). O objetivo do presente trabalho é o estudo petrográfico do minério de hematita compacta da Mina do Tamanduá e a definição das variações faciológicas, a fim de fornecer subsídios para a otimização dos trabalhos de lavra e, numa segunda etapa, possibilitar a compreensão dos parâmetros metalúrgicos das mesmas.

2. Localização e geologia

A Mina do Tamanduá localiza-se na porção oeste do Quadrilátero Ferrífero, estando distante 23 km da cidade de Belo Horizonte (Figura 1). O Quadrilátero Ferrífero contém importantes reservas de minério de ferro, sendo responsável por 70% da produção brasileira, sendo que 29% são minérios tipo lump ore para redução direta.

A estratigrafia da região foi primeiramente levantada por Derby (1910) e modificada sucessivamente por Harder e Chamberlin (1915), Dorr (1969) e, recentemente, por Marshak e Alkmim (1989). É constituída por quatro conjuntos litoestratigráficos: Complexos Metamórficos, compostos por terrenos granito-gnáissicos de idade arqueana; Supergrupo Rio das Velhas, formado por seqüência arqueana de rochas metavulcano-sedimentares tipo greenstone belt; Supergrupo Minas, formado por metassedimentos clásticos e químicos de idade proterozóica; e Grupo Itacolomi, formado por metassedimentos clásticos proterozóicos. Toda a seqüência é secionada por diques máficos, sendo que a idade de 906 Ma representa a principal época de intrusão destes (Silva, 1992, Silva et al., 1992).

Toda região foi palco de eventos extensionais e compressionais superpostos (Marshak & Alkmim, 1989; Chemale et al., 1992, Alkmim & Marshak, 1998), responsáveis pela formação de megaestruturas como sinclinais, anticlinais e megafalhamentos, sob condições de metamórficas de fácies xisto verde (porção oeste) a anfibolito (porção leste). Essas estruturas se desenvolveram em dois períodos orogenéticos principais: Transamazônico e Brasiliano.

Segundo Zaváglia (1995), o depósito do Tamanduá está inserido no flanco leste do Sinclinal da Moeda, sendo seu arcabouço estrutural (Figura 2) dominado por uma estrutura sinformal, com o flanco leste em posição normal e o flanco oeste invertido e rompido por zonas de cisalhamento reversas sinistrais. Diques e sills básicos são encontrados no depósito e teriam sido gerados no período Transamazônico (2100-1800 Ma). O sinforme do Tamanduá foi gerado em duas fases de deformação progressivas relativas a um único evento deformacional de idade brasiliana (750-450 Ma).

3. Métodos utilizados

Durante os trabalhos de campo, após um estudo prévio de mapas e seções geológicas elaborados pela MBR (Minerações Brasileiras Reunidas S.A.), foram coletadas amostras in situ e em testemunhos de furos de sondagem. Após a descrição macroscópica, foram selecionadas amostras para a confecção de seções e lâminas delgadas polidas. Amostras selecionadas foram analisadas em microscópio eletrônico de varredura com aparelho JSM - Jeol Scanning Microscope - modelo 5410, 15 Kv, no Laboratório de Engenharia da UFMG. Amostras representativas dos domínios litoestruturais foram serradas para a análise das características da susceptibilidade magnética, realizada no laboratório do CPMT (Centro de Pesquisas Manoel Teixeira da Costa) da UFMG, com aparelho Kapabridge-KLY-2.01.

4. Resultados

4.1 Domínios litoestruturais

Com base em diferenças na composição mineralógica, textura e macro/microestruturas, foram identificados diferentes tipos de minério que podem ser divididos em 3 domínios litoestruturais principais descritos a seguir (Figura 3):

Figura 3 - Clique para ampliar

Domínio A: Ocorre na parte central da Mina do Tamanduá, sendo os minérios compactos caracterizados por típico bandamento médio (0,2-0,4 cm) a grosso (0,5-1,0 cm), formado pela alternância de bandas ricas em martita subédrica (~30µm) com bandas ricas em hematita tabular (~18µm) (Figura 4). Os grãos de martita euédrica são constituídos por agregados de hematita granular (8 a 12µm). Cristais de hematita tabular podem apresentar-se orientados, desde paralelos até oblíquos ao bandamento, de acordo com a posição estrutural em que se encontram, respectivamente, nos flancos ou em zonas axiais de dobras.

Domínio B: Ocorre nas vizinhanças dos corpos de rochas metabásicas intrusivas. Os minérios são compactos, caracterizados por possuírem aspecto maciço e, localmente, apresentarem bandamento médio (0,2-0,4 cm). A mineralogia também é característica, sendo constituída, predominantemente, por grãos de martita euédrica. Esse domínio foi subdividido em dois subdomínios:

Subdomínio B-I: Os minérios se caracterizam principalmente por seu caráter maciço, podendo, localmente, se apresentar laminados ou brechados. São constituídos por cristais granulares de hematita. Às vezes, podem apresentar um bandamento granulométrico, sendo que a gradação varia em torno de 4 a 6 µm, 15-20µm e 23-35µm. Nos minérios finamente laminados, ocorre o desenvolvimento de cristais de hematita tabular (26µm) orientados segundo a foliação. Grãos de martita euédrica (80-150µm) são freqüentes e contêm núcleos de kenomagnetita (Figura 5).

Subdomínio B-II: Os minérios são caracterizados por típico bandamento formado pela alternância de grãos de martita subédrica (40µm) e hematita tabular (20µm) (Figura 6 A). Os grãos de martita subédrica são constituídos por agregados de hematita granular (13 a 18µm), enquanto que os cristais de hematita tabular encontram-se orientados. No interior dos grãos de martita, são freqüentemente encontrados núcleos de kenomagnetita com formatos anédricos a subédricos e tamanhos variados (Figura 6 B). Grãos de martita euédrica (50 µm) são raros e, quando encontrados, apresentam núcleos de kenomagnetita.

Domínio C: O domínio C corresponde à área delimitada pela zona de cisalhamento, a qual possui direção aproximadamente NS e espessura variando de 20-25m. Os minérios hematíticos são caracterizados por possuir uma nítida xistosidade em decorrência da forte orientação dos cristais de hematita tabular (Figura 7). Localmente, pode apresentar-se bandado-xistoso, com bandamento médio (0,3-0,5 cm). O bandamento é formado pela alternância de bandas ricas em martita (32µm) com bandas ricas em hematita tabular (22µm). Os grãos de martita são constituídos por agregados de hematita com formatos alongados (7 a 21µm). Nos locais onde a zona de cisalhamento corta corpos de minério localizados próximos a rochas metabásicas intrusivas, podem ser observados grandes grãos de martita euédrica (70µm), contendo núcleos de kenomagnetita. Às vezes, são encontradas sombras de pressão assimétricas adjacentes a esses grãos. Em geral estão preenchidas por cristais tabulares de hematita.

A alteração supergênica dos minérios de hematita compacta é evidenciada em superfície pela formação de canga. Em subsuperfície essa alteração é reconhecida pelo desenvolvimento de uma porosidade que se desenvolve principalmente nos contatos entre as bandas ricas em hematita e as bandas ricas em martita. Primeiramente, os cristais de hematita transformam-se em goethita, que, posteriormente, é dissolvida, gerando a porosidade. Os cristais de martita subédrica resultam da alteração supergênica da magnetita (Morris, 1980), com formação de estrutura em treliça e de fases intermediárias, maghemita e kenomagnetita. Esses minerais podem ser submetidos a processo de dissolução congruente (Varajão et al., 1996, Varajão et al., 2002), resultando na formação de esqueletos de martita e no desenvolvimento de uma porosidade conspícua, onde são formados poros de maior volume (Figura 8).

4.2 Características da anisotropia de susceptibilidade magnética

A susceptibilidade magnética, K, é definida por M= [K] x H, onde M é a magnetização induzida e H é o campo magnético induzido (Hrouda, 1982). Os componentes K1, K2 e K3 são chamados de susceptibilidades principais ou eixos de anisotropia de susceptibilidade magnética.

Nesse trabalho, para a descrição das características da susceptibilidade magnética, analogamente a Rosière et al. (1996), optou-se pelo fator q (Granar, 1958), para caracterizar o tipo da anisotropia, pelo fator e (Nadai, 1963), para caracterizar o grau de anisotropia. O fator q é definido pela relação:

q = (k1 + k2) / 2 - k3

Onde:

k1 = K1/Km, k2 = K2/Km e k3 = K3/Km.

Valores de q inferiores a 0,4 definem uma anisotropia tipo oblata, valores de q variando de 0,4 a 1, definem uma anisotropia tipo triaxial e valores de q maiores que 1, anisotropia tipo prolato.

O valor e é definido pela relação e = (3/2)^1/2 x, sendo g= 2/3 [(Ln L)² + (Ln F)² + (Ln P)²]^1/2 , onde, L= k1/k2 (lineação magnética); F = k2/k3 (foliação magnética) e P = k1/k3 (grau de anisotropia)

A correlação entre os fatores q e e (Figura 9) e os dados da susceptibilidade média (Tabela 1) mostraram que os minérios compactos característicos do domínio A apresentam baixo grau de anisotropia, baixo valor de susceptibilidade média e elipsóide de anisotropia tipo triaxial (0,4 <q < 1). Já os minérios característicos do domínio B apresentam baixo grau de anisotropia, alto valor da susceptibilidade média e elipsóide de anisotropia tipo oblato (0 < q < 0,4). Os minérios característicos do domínio C apresentam maior grau de anisotropia, baixo valor de susceptibilidade média e elipsóide de anisotropia tipo oblato (0 < q < 0,4).

5. Discussões

Mineralogia, textura e microestrutura características dos diversos domínios podem ser entendidas como conseqüência de processos de sedimentação, deformação e metamorfismo. A magnetita encontra-se totalmente martitizada, gerando grãos de martita subédrica, os quais, através de metamorfismo e deformação, se transformam em hematita tabular (Lagoeiro, 1998). Próximo à zona de cisalhamento, a martita subédrica é total ou parcialmente transformada para hematita tabular, enquanto que a hematita tabular se transforma localmente em especularita. Próximo ao contato com as rochas básicas intrusivas, os grãos de martita e/ou hematita são recristalizados para magnetita (martita subédrica). Pode ocorrer, ainda, o crescimento de núcleos de kenomagnetita no interior de grãos de martita.

Como conseqüência das transformações mineralógicas, ocorrem variações na trama dos minérios, sendo que, nos minérios formados pela intercalação de bandas de martita e hematita (Domínio A), prevalece trama granular e próximo à zona de cisalhamento a trama passa gradativamente a orientada e localmente a tabular orientada (Domínio C). Próximo aos corpos básicos intrusivos, o bandamento é incipiente ou o minério apresenta uma estrutura maciça, com textura granular contendo cristais esparsos de martita euédrica (Domínio B).

As diferenças nas características da anisotropia de susceptibilidade magnética refletem as diferenças na mineralogia e na microtrama, sendo que, nos domínios A e B, a anisotropia é condicionada pela mineralogia, formada por cristais de martita subédrica e martita euédrica, respectivamente. Nos minérios do domínio C, a anisotropia é condicionada pela forte orientação dos cristais de especularita.

6. Conclusões

Na Mina do Tamanduá, foram identificados, macroscopicamente, diferentes tipos de hematita compacta, os quais, com base na composição mineralógica, textural e microestrutural, foram divididos em três grandes domínios. Essa classificação foi corroborada pelas diferenças encontradas nas características da anisotropia de susceptibilidade magnética dos minérios.

7. Agradecimentos

À Minerações Brasileiras Reunidas (MBR) pelo apoio nos trabalhos de campo e liberação de dados geológicos e à FAPEMIG (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais, CRA 80440/01).

8. Referências bibliográficas

Artigo recebido em 28/11/2003 e aprovado em 20/09/2004.

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  26 Out 2004
• Data do Fascículo
  Set 2004

Histórico

• Recebido
  28 Nov 2003
• Aceito
  20 Set 2004