TIPO DE CIMENTAÇÃO EM MATERIAIS DUROS DO PERFIL DE ALTERAÇÃO DA MINA DE FOSFATO DA ANGLO AMERICAN, CATALÃO-GO.

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1 UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA JULIO DE MESQUITA FILHO INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS E CIÊNCIAS EXATAS Relatório Final do Trabalho de Conclusão de Curso (TCC) Curso de Graduação em Geologia TIPO DE CIMENTAÇÃO EM MATERIAIS DUROS DO PERFIL DE ALTERAÇÃO DA MINA DE FOSFATO DA ANGLO AMERICAN, CATALÃO-GO. FELIPE SEGUIN Orientador: Prof. Dr. George Luiz Luvizotto Co-Orientador: Prof. Dr. José Affonso Brod Rio Claro (SP) 2015

2 UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA JULIO DE MESQUITA FILHO INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS E CIÊNCIAS EXATAS TIPO DE CIMENTAÇÃO EM MATERIAIS DUROS DO PERFIL DE ALTERAÇÃO DA MINA DE FOSFATO DA ANGLO AMERICAN, CATALÃO-GO. TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO FELIPE SEGUIN Área de Concentração: Petrografia, Geoquímica e Geologia Econômica Orientador: Prof. Dr. George Luiz Luvizotto Co-Orientador: Prof. Dr. José Affonso Brod Membros da Banca Examinadora: Prof. Dr. José Affonso Brod - UFG/UnB Geólogo Pleno Carlos Henrique de Oliveira Severino Peters Grupo Anglo American. Prof. Dr. Norberto Morales - Unesp 18/03/2015 RIO CLARO/SP

3 S456t Seguin, Felipe Tipo de cimentação em materiais duros do perfil de alteração da mina de fosfato da Anglo Amrerican, Catalão-GO / Felipe Seguin. - Rio Claro, f. : il., figs., tabs., fots., mapas Trabalho de conclusão de curso (Geologia) - Universidade Estadual Paulista, Instituto de Geociências e Ciências Exatas Orientador: George Luiz Luvizotto Coorientador: José Affonso Brod 1. Geologia de engenharia. 2. Cimentação no perfil intempérico. 3. Complexo alcalino de Catalão I. I. Título. Ficha Catalográfica elaborada pela STATI - Biblioteca da UNESP Campus de Rio Claro/SP

4 Dedico este trabalho de formatura a minha família: Antônio Carlos Seguin Guirau Maria Luisa Lopes Seguin Fabiana Seguin

5 Um passo à frente, e você não está mais no mesmo lugar Chico Science, 1996.

6 Agradecimentos À meu pai Antônio Carlos, minha mãe Maria Luísa e minha por serem exemplos de caráter, humildade, bondade e dedicação para com a minha formação pessoal e profissional, por estarem sempre ao meu lado nos momentos de dificuldade e de alegrias. À minha irmã Fabiana e meu cunhado Greison, por serem pessoas incríveis e pais de duas princesas Luísa e Laura. À minha namorada Amanda (Mands), por ser companheira, paciente, um exemplo de garra e determinação, além de me aguentar todo dia (rsrsrsrs). Aos meus avos paternos e maternos por me ensinarem o verdadeiro valor e momentos em família. À meu primo-irmão Vinicius (Vica) e sua esposa Luluca, por me ensinar que a grande malandragem desse mundo é viver. Aos meus professores da universidade, em especial meus orientadores e amigos Prof Dr George Luiz Luvizotto, Prof Dr. José Affonso Brod e sua esposa Tereza C. Junqueira-Brod, pela amizade e paciência e disposição para ensinar a pensar e crescer e agir como um geólogo. Aos geólogos e amigos Zeno Hellmeister e César D Abronzo Martinelli (Cézinha), por me mostrarem a geologia. À Anglo American Fosfatos pela oportunidade de estágio e dar a assistência que possibilitou o desenvolvimento deste trabalho. Aos meus amigos geólogos e técnicos da Anglo American Fosfatos Brasil Ltda, Aldo José Duarte Ferrari, Thales Nicoli, Cibeli Tunusi (Cí), Jaeder Pires ( o cara ) e Diego Paes por me assistir no que foi possível para realização do trabalho. Um agradecimento em especial ao geólogo Carlos H. Peters (linguiça) e ao coordenador da geologia Bruno P. Milanezi (Brunera), por me ensinarem tudo que aprendi durante o trabalho, pelas conversas geológicas que sempre me fizeram pensar e refletir, contribuindo e muito para o meu crescimento e amadurecimento como ser humano, geólogo e como profissional. Aos amigos geólogos Anglo American Nióbio Brasil Ltda, Sérgio Eduardo E Silva, Giséli Silva Ramos, Daniel Marinzek de Souza (Cabessorra), pela amizade e empréstimo da serra de testemunhos da empresa, e em especial ao meu amigo gerente de geociências Matheus Palmieri (Ploc), pelas risadas, ensinamentos geológicos no meio profissional e churrasquinhos em sua casa. (rsrsrs) À grandiosa Republica Mansão e todos seus moradores... A todos os meus amigos de curso, em especial ao João E. F. Ramires (Penelope), Vinicius Rocha (Chester), Caio Sergio Socchor (Boca), Antônio Ferreira de Melo Junior (Estopa), Júlio Silva (Julião), Pedro Luís luppi Foster (Bolacha), Marcos Tagliatti (Primão), Bruno Venâncio da Silva (Kikú), Daniel Marinzek de Souza (Alemão), Maria Luísa Carvalho (malu), Stefanie Aurelio (Cremosa), Camila Amélia Coelho, Samuel S. Reis (Bala), Pedro Luís Alcazas (Pedrão), Basilio Botura Neto,

7 Rodrigo Beluco (Piruzinho), Conrado (Conradanger), Yuri (Petruquio), Rafael Sargentini (Xana),Flavio de Paula (Filé), Sergio L. Viera de Toledo (modeloco), pela grande amizade, por me estimular e ajudar nos estudos, estágios, viagens realizadas, enegéis e bebedeiras da vida... A todos meus amigos de Pira, em especial, Alice Del Gossi, Paula Cella, Natalia Srair, Natalia Barela, Gustavo Ribeiro (Guspão), Rafael Gianvechio (San), Pedro (Pedrinho), Natalia Sobeck, Ricardo Bicudo, Ciro Bicudo, Thales Rocha, Guilherme Boareto, Danilo Carlin (chocoba), Rick Barradas Badra, Lumena Maria Mahn e Rafael Mahn Iori (Iori), por me ensinarem o verdadeiro sentido da palavra amizade..

8 RESUMO Um dos principais desafios do setor mineral na atualidade, relacionado à otimização de ativos minerais, consiste em encontrar a melhor proporção de cada material geológico que deve ser lavrado e homogeneizado para garantir alta produtividade e estabilidade nas usinas de beneficiamento de minério. A estabilidade de uma usina de beneficiamento mineral é fator obrigatório para obtenção da excelência operacional, ou seja, uma performance estável das usinas garante economia e aderência ao planejamento financeiro das empresas. Sabe se que a taxa de alimentação das usinas de beneficiamento é dependente da dureza e da qualidade do minério. Diante disso, a previsibilidade do comportamento do minério é a solução para garantir a estabilidade das usinas de beneficiamento mineral. O presente trabalho foi desenvolvido na Mina de Fosfato da Anglo American Fosfatos Brasil Ltda., denominada Mina do Chapadão, localizada na porção sudeste do Estado de Goiás, nos municípios de Catalão e Ouvidor. O minério de fosfato é o resultado de concentração supergênica de apatita no manto de intemperismo sobre rochas ultramáficas alcalinas flogopitizadas, intrudidas por rochas das séries foscorítica e carbonatítica. O perfil de alteração possui cerca de 100 metros de espessura e é subdividido em três tipos básicos, do topo para a base, coincidindo com intensidade decrescente de intemperismo: minério oxidado, minério micáceo e rocha alterada. Em cada porção deste perfil de alteração, principalmente próximo aos contatos entre essas três divisões, encontram-se materiais duros, cimentados por minerais como apatita, quartzo, gohetita, monazita e barita. As diferentes características apresentadas por esses materiais tornam vital a correta identificação, quantificação e localização dos diferentes materiais duros na área da mina, para maximizar o seu aproveitamento. O objetivo principal do presente estudo foi definir o tipo de cimentação dos materiais duros que predomina em cada porção do perfil de alteração da Mina do Chapadão, bem como a sua relação com o protolito. O trabalho envolveu mapeamento geológico, amostragens de canal, análises quimicas, testes metalúrgios, microscopia eletrônica e petrografia dos diferentes tipos de mateiras duros presentes no perfil de alteração intempérica da Mina Capadão. O produto gerado é um mapa que demonstra o tipo de cimentação predominante nas principais áreas da mina.

9 PALAVRAS-CHAVE: Complexo Alcalino de Catalão I, materiais duros, cimentação, perfil de alteração.

10 ABSTRACT One of the main challenges in the mining sector at present, related to the optimization of mineral assets, consists in to find the best proportion of each geological material to be mined and homogenized to ensure high productivity and stability in ore processing plants. The stability of a mineral processing plant is factor for achieving operational excellence, as a stable performance of the plants ensures economy and adherence to financial planning businesses. Is already well Know that the feed rate of the processing plants is dependent on the hardness and quality of the ore. Therefore, the ore behavior predictability is the solution to ensure the stability of mineral processing plants. This work was developed in Anglo American Phosphate Brazil Ltda., at the Fazenda Chapadão Phosphate Mine, located in the southeastern portion of the state of Goiás, in the municipalities of Catalão and Ouvidor. The phosphate ore is the result of supergene apatite concentration in the weathering profile of the alkaline ultramafic phlogopitized rocks, intruded by foscoritic and carbonatitic rocks series. The weathering profile has about 100 meters thick and is divided into three basic types, from top to bottom, coinciding with decreasing intensity of weathering: oxidized ore, micaceous ore and weathered rock. In each portion of this weathering profile, mainly near the contacts between these three divisions, are hard materials, cemented by minerals such as apatite, quartz, goethite, monazite and barite. The different features presented by these materials makes to be vital the correct identification, quantification and location of different hard materials in the mine area, to maximize its use. The main objective of this study was to define the type of cementation of hard materials which predominates in each portion of the weathering profile in the mine, as well as their relationship with the protolith. The work involved geological mapping, channel sampling, chemical analysis, metallurgy tests, electron microscopy and petrography of the different types of hard materials present in the weathering profile of the Chapadão Mine. The generated product is a map that shows the predominant type of cementing in the main areas of the mine. KEY-WORDS: Catalão I Alkaline Complex, Hard Materials, Cementation, weathering profile.

11 Sumário 1. INTRODUÇÃO OBJETIVO MÉTODOS E ETAPAS DA PESQUISA Etapa Teórica Etapa de Amostragem Etapa de Preparação das Amostras Coletadas Etapa de Análises Análises Químicas Caracterização Tecnológica (Testes metalúrgicos) Descrição de lâminas delgadas e MEV (microscópio eletrônico de varredura) Etapa de Integração de dados e Confecção do Relatório Final RESULTADOS E DISCUSSÕES Resultados Decorrentes da Revisão Bibliográfica Contexto Geológico Geologia Regional Geologia Local Séries petrogenéticas e litotipos do complexo Catalão I Perfil intempérico do complexo Catalão I Geologia da Mina Resultados Obtidos da Amostragem Resultados obtidos das Análises Análise Química em Laboratórios interno e externo Análises do Laboratório de Caracterização Tecnológica e Planta Piloto Descrição de lâminas delgadas e MEV (microscópio eletrônico de varredura) Discussões e Classificação dos Materiais duros de acordo com sua cimentação ÁREA Grupo A... 41

12 Grupo B Grupo C Resumo das composições da região Área-05: SOBRADO Grupo A Grupo B Comparação entre o Grupo A e o Grupo B Grupo C Grupo D Grupo E Comparação entre os Grupos C, D e E Resumo das composições da região do Sobrado BENGALA Grupo A Grupo B Grupo C Amostra Isolada Resumo das composições da região do Bengala NEM Grupo A Grupo B Grupo C Resumo das composições dos Grupos do Nem TETÉU Grupo A Grupo B Grupo C Resumo das composições do Grupo do Tetéu Tabela com todos os dados obtidos dos Materiais Duros Mapa esquemático da mina com a predominância de cimentações nas regiões amostradas CONCLUSÕES REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS... 84

13 ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1.1: Localização do município de Catalão-GO; Mapa adaptado do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE). Disponível em < Acesso em: 28 mar Figura 1.2: Mapa geológico da APIP mostrando os complexos alcalino-carbonatíticos plutônicos e inúmeras intrusões de kimberlitos e kamafugitos de pequeno porte, e a localização do Complexo Catalão I. Adaptado de Oliveira et al. (2004)...11 Figura Fluxograma das Etapas de Trabalho...13 Figura 3.1: Fluxograma da caracterização das etapas de ganho e perdas no processo realizadas durante o processo do minério na usina...17 Figura 4.1: Localização das províncias alcalinas às margens da Bacia do Paraná (Gibson et al 1995)...19 Figura 4.2: Província Ígnea do Alto Paranaíba, evidenciados em amarelo tracejado (Gibson et al., 1995)...21 Figura Localização dos complexos alcalinos pertencentes à Província Ígnea do Alto Paranaíba (Gibson et al., 1995)...21 Figura 4.4: Classificação informal das rochas da série bebedourítica. Flogopita pode ocorrer em todos os litotipos, como fase intercumulus. Fonte: Brod et al. (2004)...23 Figura 4.5: Esquema de classificação de rochas da série foscorítica segundo Yegorov (1993)...24 Figura 4.6: Tabela da classificação petrográfica de carbonatitos (baseada em Le Maitre, 2002). (*) Raro, descrito apenas em Oldoinyo Lengai, Tanzânia...25 Figura 4.7: Classificação química de rochas da série carbonatítica segundo Woolley & Kempe (1989)...25 Figura Modelo do perfil de intemperismo da mina de Catalão I proposto por Ribeiro (2008)...27 Figura 4.9: Regiões da mina onde foram coletadas as amostras...30 Figura 4.10: corpo sub-vertical de material duro, sendo evidenciado o contato com o material mais friável; Amostra Figura 4.11: Corpo sub-horizontal de material duro, sendo evidenciado o contato com o material mais friável; Amostra Figura 4.12: (4.12a) Amostra destacando a estrutura maciça e textura equigranular com predomínio de cimentação por apatita; (4.12b) Amostra serrada para testemunho para confecção de lamina delgada...33 Figura 4.13 (4.13a) Amostra destacando a estrutura compacta e com granulação muito fina e fraturas conchoedais, resultantes da substituição total por sílica; (4.13b) Amostra serrada para confecção de lamina delgada...33 Figura 4.14: (4.14a) Amostra destacando a estrutura maciça e textura em boxwork com substituição total por sílica; (4.14b) Amostra serrada para confecção de lâmina delgada...34

14 Figura 4.15: (4.15a) Amostra macroscópica , apresentando cimento apatítico e cavidades sendo preenchidas por apatita secundaria (botrioidal); (4.15b) Porção utilizada para confecção de lâmina delgada da amostra Figura 4.16: (4.16a) Amostra macroscópica , apresentando cimento de quartzo e textura boxwork; (4.16b) Porção da amostra para confecção da lâmina delgada...35 Figura 4.17: (4.17a) Amostra macroscópica , apresentando silicificação penetrativa com goethita e textura inequigranular; (4.17b) Porção da amostra utilizada para confecção da lâmina delgada...35 Figura 4.18: (4.18a) Amostra macroscópica , com cimentação por substituição penetrativa por quartzo, barita, monazita; (4.18b) Porção utilizada para confecção da lâmina da amostra Figura 4.19: (4.19a e 4.19b) Fotomicrografias da lamina delgada da amostra , onde (4.19a) com polarizadores descruzados e (4.19b) polarizadores cruzados; (4.19c e 4.19d) Fotomicrografias da microscopia eletrônica da amostra , mostrando apatita reliquiar com maiores teores de Sr e apatita secundária com baixo Sr...37 Figura 4.20 (4.20a e 4.20b) Fotomicrografias da lamina delgada da amostra mostrando cimentação por quartzo, onde (4.20a) com polorizadores descruzados e (4.20b) polarizadores cruzados; (4.20c e 4.20d) Fotomicrografias da microscopia eletrônica da amostra Figura 4.21: (4.21a e 4.21b) Fotomicrografias da lamina delgada da amostra mostrando cimentação por goethita e quartzo, onde (4.21a) com polorizadores descruzados e (4.21b) polarizadores cruzados; (4.21c e 4.21d) Fotomicrografias da microscopia eletrônica da amostra Figura 4.22: (4.22a e 4.22b) Fotomicrografias da lamina delgada da amostra mostrando cimentação por goethita, quartzo e Barita, onde (4.22a) com polorizadores descruzados e (4.22b) polarizadores cruzados; (4.22c e 4.22d) Fotomicrografias da microscopia eletrônica da amostra Figura 4.23: Diagrama ilustrando a composição química das amostras do grupo A da Área Figura 4.24: (4.24a) amostra macroscópica; (4.24b) porção utilizada para laminação da amostra ; (4.24c) fotomicografia da amostra com os polarizadores descruzados; (4.24d) fotomicrografia da amostra com polarizadores cruzados...42 Figura 4.25: Diagrama triangular ilustrando a composição química das amostras do grupo B da Área Figura 4.26: (4.26a) amostra macroscópica; (4.26b) porção utilizada para laminação da amostra ; (4.26c) fotomicografia de microscopia de varredura eletrônica da amostra onde se observa cimentação por goethita e por apatita pobre em Sr; (4.26d) fotomicrografia de microscopia de varredura eletrônica da amostra Figura 4.27: Diagrama triangular ilustrando a composição química das amostras do grupo C da Área Figura 4.29: (4.29a) amostra macroscópica; (4.29b) fotomicrogafia de microscopia de varredura eletrônica da amostra ; (4.29c) fotomicrogafia da amostra com os polarizadores descruzados; (4.29d) fotomicrogafia da amostra com polarizadores cruzados..46 Figura 4.30: Diagrama triangular ilustrando a composição das amostras da região da área-05, em relação ao seu nível de alteração...47 Figura 4.31: Diagrama triangular ilustrando a composição química das amostras do Grupo A da área do Sobrado...48

15 Figura 4.32: (4.32a) fotomicrografia da amostra com os polarizadores descruzados; (4.32b) fotomicrografia da amostra com os polarizadores cruzados; (4.32c) fotomicrografia de microscopia eletrônica de varredura da amostra ; (4.32d) fotomicografia de microscopia eletrônica de varredura da amostra Figura 4.33: Diagrama triangular ilustrando a composição química das amostras do Grupo B da área do Sobrado...50 Figura 4.34: (4.34a) fotomicrografia da amostra com os polarizadores descruzados; (4.34b) fotomicrografia da amostra com os polarizadores cruzados; (4.34c) fotomicrografia de microscopia eletrônica de varredura da amostra ; (4.34d) fotomicrografia de microscopia eletrônica de varredura da amostra Figura 4.35: Diagrama triangular comparando a composição química das amostras os Grupos A (azul) e B (amarelo) da área do Sobrado. A seta indica o sentido da evolução do perfil intempérico...,...52 Figura 4.36: Diagrama triangular ilustrando a composição química das amostras do Grupo C da região do Sobrado...52 Figuras 4.37: (4.37a) aspecto macroscópico da amostra ; (4.37b) fotomicrografia de microscopia eletrônica de varredura da amostra ; (4.37c) fotomicrografia da amostra com os polarizadores descruzados; (4.37d) fotomicrografia da amostra com polarizadores cruzados...53 Figura 4.38: Diagrama triangular ilustrando a composição química das amostras do Grupo D...54 Figuras 4.39: (4.39a) Porção utilizada para confecção da lâmina delgada da amostra ; (4.39b) fotomicrografia de microscopia de eletrônica varredura da amostra ; (4.39c) fotomicrografia da amostra com os polarizadores descruzados; (4.39d) fotomicrografia da amostra com polarizadores cruzados...55 Figura 4.40: Diagrama triangular ilustrando a composição química das amostras do Grupo E da região do Sobrado...56 Figura 4.41: (4.41a) Porção utilizada para confecção da lamina da amostra ; (4.41b) fotomicrografia de microscopia de varredura eletrônica da amostra ; (4.41c) fotomicrografia da amostra com os polarizadores descruzados; (4.41d) fotomicrografia da amostra com polarizadores cruzados...57 Figura 4.42: Diagrama triangular comparando a composição dos Grupos C (azul), D (laranja) e E (vermelho) da área do Sobrado. A seta preta indica aumento de cimentação por apatita...58 Figura 4.43 Diagrama triangular comparando a composição química dos Grupos 1 (em vermelho) e 2 (em amarelo)...59 Figura 4.44: Diagrama triangular ilustrando a composição química das amostras do Grupo A da região do Bengala...60 Figuras 4.46: (4.46a) Porção utilizada para confecção da lâmina da amostra ; (4.46b) fotomicrografia de microscopia eletrônica de varredura da amostra ; (4.46c) fotomicrografia da amostra com os polarizadores descruzados; (4.46d) fotomicrografia da amostra com polarizadores cruzados...61 Figura 4.47 Diagrama triangular ilustrando a composição química das amostras do grupo B...62 Figuras 4.48: (4.48a) Aspecto macroscópico da amostra ; (4.48b) fotomicrografia de microscopia eletrônica de varredura da amostra ; (4.48c) fotomicrografia da amostra com os polarizadores descruzados; (4.48d) fotomicrografia da amostra com polarizadores cruzados...63 Figura 4.49: Diagrama triangular ilustrando a composição química das amostras do Grupo C...64

16 Figuras 4.50: (4.50a) Porção utilizada para confecção da lâmina da amostra ; (4.50b) fotomicrografia de microscopia eletrônica de varredura da amostra ; (4.50c) fotomicrografia da amostra com os polarizadores descruzados; (4.50d) fotomicrografia da amostra com polarizadores cruzados...65 Figura 4.51: Diagrama triangular ilustrando a composição química da amostra isolada Figura 4.52: (4.52a) Aspecto macroscópico da amostra ; (4.52b) fotomicrografia de microscopia eletrônica de varredura da amostra ; (4.52c) fotomicrografia da amostra com os polarizadores descruzados; (4.52d) fotomicrografia da amostra com polarizadores cruzados...67 Figura 4.53: Diagrama triangular comparando os grupos da região do Bengala, onde a seta rosa indica o sentido de maior cimentação por apatita de acordo com aumento do grau intempérico...68 Figura 4.54: Diagrama triangular ilustrando a composição química das amostras do Grupo A...69 Figura 4.55: (4.55a) Aspecto macroscópico da amostra ; (4.55b) fotomicrografia de microscopia eletrônica de varredura da amostra ; (4.55c) fotomicrografia da amostra com os polarizadores descruzados; (4.55d) fotomicrografia da amostra com polarizadores cruzados...70 Figura 4.56: Diagrama triangular ilustrando a composição química das amostras do Grupo B...71 Figura 4.57: (4.57a) Porção utilizada para confecção da amostra ; (4.57b) fotomicrografia de microscopia eletrônica de varredura da amostra ; (4.57c) fotomicrografia da amostra com os polarizadores descruzados; (4.57d) fotomicrografia da amostra com polarizadores cruzados...72 Figura 4.58: Diagrama triangular ilustrando a composição química das rochas do Grupo C...73 Figuras 4.59: (4.59a) Aspecto macroscópico da amostra ; (4.59b) fotomicrografia de microscopia eletrônica de varredura da amostra ; (4.59c) fotomicrografia da amostra com os polarizadores descruzados; (4.59d) fotomicrografia da amostra com polarizadores cruzados...74 Figura 4.60: Diagrama comparando a composição química dos grupos da região do Nem, onde a seta rosa indica o sentido da evolução intempérica...75 Figura 4.61: Diagrama triangular ilustrando a composição química das amostras do Grupo A...76 Figura 4.62: (4.62a) Aspecto macroscópico da amostra ; (4.62b) Porção utilizada para confecção da lâmina da amostra ; (4.62c) fotomicrografia de microscopia eletrônica de varredura da amostra : (4.62d) fotomicrografia de microscopia eletrônica de varredura da amostra Figura 4.63: Diagrama triangular ilustrando a composição química das amostras do Grupo B...78 Figura 4.64: (4.64a) Porção utilizada para confecção da lâmina da amostra ; (4.64b) fotomicrografia de microscopia eletrônica de varredura da amostra ; (4.64c) fotomicrografia da amostra com os polarizadores descruzados; (4.64d) fotomicrografia da amostra com polarizadores cruzados...79 Figura 4.65 Diagrama triangular ilustrando a composição química das amostras do Grupo C...80 Figura 4.66: (4.66a) Aspecto macroscópico da amostra ; (4.66b) fotomicrografia de microscopia eletrônica de varredura da amostra ; (4.66c) fotomicrografia da amostra com os polarizadores descruzados; (4.66d) fotomicrografia da amostra com polarizadores cruzados...81 Figura 4.67: Diagrama comparativo da área do Tetéu. entre os três Grupo. Azul representa o Grupo A, amarelo o Grupo B e verde o Grupo C. A seta rosada indica o aumento do nível de alteração da rocha...82

17 Figura 4.68: Mapa esquemático, mostrando o perfil intempérico e o tipo de cimentação predominante em cada uma das diferentes áreas da mina ÍNDICE DE ANEXOS Anexo I: Tabela com todos os dados obtidos dos Materiais Duros Anexo II: Descrição de lâminas delgadas

18 10 1. INTRODUÇÃO A presente monografia é referente ao Trabalho de Conclusão de Curso (TCC), de graduação em Geologia, do Instituto de Geociências e Ciências Exatas, Universidade Estadual Paulista. O Trabalho foi desenvolvido, junto à empresa Anglo American Fosfatos Brasil e consistirá uma análise sobre a cimentação dos Materiais Duros que ocorrem na mina de fosfato (Mina do Chapadão) da empresa no município de Catalão, Estado de Goiás (Figura 1.1). Figura 1.1: Localização do município de Catalão-GO; Mapa adaptado do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE). Disponível em < Acesso em: 28 mar

19 11 A mina situa-se no Complexo Alcalino Catalão I, na Província Alcalina do Alto Paranaíba (APIP, Gibson et al., 1995), um conjunto de magmas neocretácios alcalinos intrusivos em metassedimentos neoproterozóicos da Faixa Brasília entre a borda NE da Bacia do Paraná e a borda SW do Craton do São Francisco (Gibson et al., 1995; Morbidelli et al.,1995b; Bizzi et al., 1995; Gibson, 1995a,b, 1997a; Comin- Chiaramonti & Gomes, 1996; Comin-Chiaramonti et al.,1997; Carlson et al., 1996; Thompson et al., 1998, Brod et al., 2000, 2001, Junqueira-Brod et al. 1998, 2000, 2002 ) (Figura 1.2). Figura 1.2: Mapa geológico da APIP mostrando os complexos alcalino-carbonatíticos plutônicos e inúmeras intrusões de kimberlitos e kamafugitos de pequeno porte, e a localização do Complexo Catalão I. Adaptado de Oliveira et al. (2004). A intensa atividade magmática que gerou a província é interpretada como o resultado do impacto da pluma mantélica de Trindade, sob a litosfera continental do Brasil Central a cerca de 90 Ma, ocasionando a fusão parcial do manto litosférico

20 12 metassomatizado sobrejacente e a produção volumosa de magmas ultrapotássicos (Gibson et al., 1995; Thompson et al.,1998; Brod et al. 2004; Gaspar et al 2000, Palmieri, 2011). Esse magmatismo gerou rochas intrusivas pertencentes a três séries petrogenéticas distintas: bebedourítica, foscorítica e carbonatítica (Brod et al., 2004; Palmieri, 2011), intimamente relacionadas entre si por uma complexa combinação de cristalização fracionada, imiscibilidade de líquidos e desgaseificação/metassomatismo.(brod, 1999; Cordeiro et al., 2010; Cordeiro et al., 2011a; Cordeiro et al., 2011b; Grasso, 2010; Barbosa, 2009; Ribeiro, 2008; Palmieri, 2011). A jazida mineral que constitui a Mina de fosfato é resultante da concentração supergênica de apatita durante o intemperismo de rochas ultramáficas alcalinas flogopitizadas, intrudidas pelas rochas das séries foscorítica e carbonatítica. No perfil de alteração que se estabeleceu nessas rochas ocorrem subdivisões relacionadas com o grau de intemperismo, e em cada porção distinta do perfil encontram-se materiais de alta resistência, denominados genericamente de Materiais Duros. 2. OBJETIVO Este trabalho tem como objetivo principal definir o tipo de cimentação dos Materiais Duros que predominam em cada porção do perfil de alteração da Mina do Chapadão, assim como a sua relação com seu protolito e com a intensidade de intemperismo. 3. MÉTODOS E ETAPAS DA PESQUISA Os procedimentos metodológicos utilizados no projeto consistem em cinco etapas de trabalho, descritas a seguir (Figura 3.1):

21 13 Figura Fluxograma das Etapas de Trabalho. 3.1 Etapa Teórica A etapa teórica consistiu no levantamento bibliográfico, ou seja, na reunião de informações referentes ao tema proposto, as quais serviram de base para todas as demais etapas da pesquisa. Foram realizadas pesquisas em teses, artigos e documentos obtidos em bibliotecas de universidades ou por meio de recursos online, como o sistema de periódicos da Capes, que forneceram informações acerca da geologia da área, familiarizando o aluno com o contexto geológico em que a área está inserida, assim como também dados fornecidos pela empresa, como fotos aéreas, imagens de satélite, mapas geológicos e folhas topográficas da Mina, buscando-se assim um melhor conhecimento da área estudada, como também o reconhecimento em campo dos litotipos e perfis de alteração, presentes na Mina; Ainda nessa etapa também ocorreu a identificação dos Materiais Duros na Mina a serem amostrados.

22 Etapa de Amostragem A coleta de amostras de Materiais Duros na mina consistiu na obtenção do maior número possível de diferentes tipos de materiais cimentados, distribuídos por todos os níveis de alteração intempérica em todas as localidades da Mina, os quais foram previamente identificados e delimitados em campo. No procedimento foram coletados 6 kg de material para fins de análises químicas, caracterização, laminação e para amostras de mão. Durante a amostragem foi também realizado o mapeamento, utilizando como base o mapa topográfico da mina, com a descrição dos protolitos e perfis de alteração que estão em contato com o material amostrado. Os dados foram registrados em uma ficha de campo, contendo a localização coordenadas obtidas por GPS, documentação fotográfica do talude e das amostras e o acondicionamento das últimas juntamento com etiquetas de identificação em sacos plásticos. 3.3 Etapa de Preparação das Amostras Coletadas A preparação das amostras foi realizada no laboratório de geologia da empresa e consistiu na secagem, britagem primária, quarteamento primário, britagem secundária, quarteamento secundário, pulverização e quarteamento terciário das amostras, para a posterior realização das análises além da serragem das amostras para laminação. Esta cadeia de processos contínuos tem o objetivo de reduzir de maneira representativa a massa e a granulometria do material proveniente da amostra. As amostras coletadas chegam ao laboratório de preparação aonde são organizadas por sequência de número sendo colocada em bandejas e levadas à estufa para secagem. Após a secagem, a amostra é levada ao britador de mandíbula onde é realizada a britagem primaria. Nessa etapa a amostra seca é submetida a primeira fase de redução granulométrica, devendo apresentar 50% da massa britada passantes em peneira de 6,30 mm; Em seguida à britagem primaria é realizado o quarteamento primário, onde a amostra processada em quarteador rotativo, que reduzirá a massa inicial da amostra, com finalidade de deixa-la mais homogênia.

23 15 Na etapa seguinte ao quarteamento primário, a amostra é novamente levada ao britador de mandíbulas, onde ocorre a britagem secundaria, na qual a amostra britada a 6,30mm da fase anterior é submetida a segunda fase de redução granulométrica, devendo apresentar 70% da massa britada passante em peneira de 2mm; Logo após a britagem secundaria, a amostra é submetida ao quarteamento secundário, cujo objetivo é reduzir a massa da amostra. A amostra britada a 2mm que sai do quarteamento secundário, é submetida a uma terceira fase de redução granulométrica, denominada de pulverização, onde a massa inicial se reduz a 95% da massa pulverizada com tamanho de grãos passantes em peneira de 140 mesh. A pulverização é realizada através do pulverizador, ou seja, o material é colocado em um recipiente de tungstênio semelhante ao formato de uma panela, no qual é encontrado um embulo, utilizado na cominuição do material. Para finalização do procedimento, a amostra que sai do pulverizador, é despejada no quarteador rotativo, onde ocorre o quarteamento terciário, também conhecido como quarteamento de polpa, que tem como objetivo reduzir a massa inicial da amostra a ser enviada aos laboratórios para as respectivas análises. Ainda nessa etapa de preparação das amostras, uma outra alíquota da amostra macroscópica inicial é cortada em serra diamantada, de maneira a obter uma porção representativa para a produção de lâminas delgadas. Procura-se obter cortes que evidenciam suas características petrogeneticas da amostra, sendo todo o procedimento fotografado, com indicação, na amostra e na foto da parte a ser laminada. 3.4 Etapa de Análises Nesta etapa foram feitas análises, tanto em laboratórios internos da empresa, como em laboratórios externos. Foram realizadas análises químicas, caracterização tecnológica, microscopia eletrônica e descrição petrográfica de lâminas delgadas das amostras. Os processos das análises são descritos a seguir:

24 Análises Químicas O procedimento de análise química foi realizado em dois laboratórios diferentes e consiste em determinar principalmente os teores de P 2 O 5, MgO, Nb 2 O 5, Fe 2 O 3, BaO, TiO 2, SiO 2, entre outros óxidos nas amostras pulverizadas. No laboratório de análise química, a amostra é colocada em uma estufa a 105 ⁰C a cerca de 30 minutos, para que haja certificação de que a amostra a ser analisada esteja totalmente seca. Logo após, mistura-se 3 gramas de tetraborato lítio (fundente), 3 gotas de Iodeto de Potássio (para o desmolde) e 0,5 gramas de amostra, aonde a mistura é pesada e levada a uma máquina de fusão, por 15 minutos; Após ser retirada da máquina de fusão, a pastilha fundida é levada para o espectrômetro de fluorescência de Raios-x, onde a composição química da amostra é determinada. Os dados são armazenados em planilhas em um programa de computador que registra os teores dos elementos. 3.5 Caracterização Tecnológica (Testes metalúrgicos) O procedimento de caracterização tecnológica tem como objetivo simular o comportamento esperado das amostras dos Materias Duros na usina (planta) de beneficiamento, utilizando um modelo de pequena escala. A quantidade de amostra utilizada foi 3 kg e o processo é ilustrado pelo fluxograma abaixo (Figura 3.1 ).

25 17. Figura 3.1: Fluxograma da caracterização das etapas de ganho e perdas no processo realizadas durante o processo do minério na usina Descrição de lâminas delgadas e MEV (microscópio eletrônico de varredura) O procedimento de descrição das lâminas delgadas consistiu na análise petrográfica e identificação dos minerais que constituem as amostras de Materiais Duros. Na maioria dos casos esses materiais são de granulometria muito fina, com isso a utilização do MEV permite fornecer rapidamente informações sobre a morfologia, identificação e diferenciação dos minerais analisados. Nesta etapa foram descritos a composição modal dos minerais, as feições mineralógicas, tamanho dos grãos, texturas e estruturas observadas em microscópio, indicando a localização de exemplos dessas feições no mapa da lamina, sempre relacionado com o protolito e o grau de alteração da rocha.

26 Etapa de Integração de dados e Confecção do Relatório Final Nesta etapa foram analisados os resultados obtidos, a fim de compreender a abundância de cada tipo de cimento descrito, discutir as suas características, e extrair as conclusões e confeccionar o texto que contempla os produtos do trabalho de conclusão do curso. Foram gerados também uma tabela com todos os resultados das análises e um mapa da distribuição dos tipos de cimento predominantes em diferentes locais da mina e sua relação com o protolito e com o grau intempérico. 4. RESULTADOS E DISCUSSÕES 4.1 Resultados Decorrentes da Revisão Bibliográfica Os resultados obtidos na Etapa de pesquisa bibliográfica permitiram caracterizar o contexto geológico da área de estudo e estão divididos em: Geologia Regional, Geologia local (séries petrogenéticas, litotipos e perfil intempérico do complexo) e Geologia da Mina Contexto Geológico No intervalo do Eocretáceo ao Eoceno ocorreu intensa atividade magmática na porção central e sul do Brasil e no Paraguai oriental, incluindo os basaltos da Formação Serra Geral (Sistema Paraná-Etendeka) e diversas províncias alcalinas que ocorrem nas margens da Bacia do Paraná. A disposição geográfica das províncias e de suas idades permite agrupá-las em três categorias. As províncias ao norte (Poxoréu, Goiás, Alto Paranaíba) são de idade Neocretácea (Morbidelli et al.,1995b; Bizzi et al., 1995; Gibson, 1995a,b, 1997a; Comin-Chiaramonti & Gomes, 1996; Comin-Chiaramonti et al.,1997; Carlson et al., 1996; Thompson et al., 1998, Brod et al., 2000, 2001, Junqueira-Brod et al. 1998, 2000, 2002). As províncias mais para sul, tanto na margem oeste (Província do Paraguai Oriental) quanto na margem leste (Província Ponta Grossa) da bacia, têm um espectro de idades variável, onde parecem predominar rochas do Neocretáceo (contemporâneas aos basaltos da Formação Serra Geral), mas rochas

27 19 neocretáceas também ocorrem (por exemplo, na Província Ponta Grossa e, mais para o sul, nas regiões de Piratini e Lages). A província mais oriental (Serra do Mar) contém as rochas mais jovens, variando do Neocretáceo ao Eoceno (Figura 4.1). Figura 4.1: Localização das províncias alcalinas às margens da Bacia do Paraná (Gibson et al 1995). A formação dos basaltos de platô da Bacia do Paraná e a das províncias alcalinas circundantes é geralmente atribuída à influência térmica ou química de plumas mantélicas que impactaram a base da litosfera continental (Herz, 1977; Toyoda et al., 1994; Gibson et al.1995a,b, 1997a; Bizzi et al., 1995, VanDecar et al.,1995; Thompson et al.,1998, Brod,2002). Interpretação semelhante tem sido adotada para rochas correlacionáveis da África ocidental (Milner et al.,1995; Milner &

28 20 Le Roex, 1996; Lanyon & Le Roex, 1995; Le Roex & Lanyon, 1998). Neste contexto, o magmatismo do Eocretáceo, incluindo os basaltos do sistema Paraná-Etendeka e as rochas alcalinas contemporâneas é atribuído ao impacto da pluma de Tristão da Cunha (Gibson et al., 1997a, Milner et al., 1995; Milner & Le Roex, 1996; Le Roex & Lanyon, 1998), enquanto o magmatismo Neocretáceo a Eoceno, nas margens norte e nordeste da Bacia do Paraná, é tido como resultado da pluma de Trindade (Crough et al., 1980; Gibson et al., 1995b, 1997b; Thompson et al., 1998). As províncias de Poxoréu, de Goiás e do Alto Paranaíba estariam relacionadas ao impacto inicial desta pluma sob a litosfera do Brasil Central, enquanto a Província Serra do Mar, mais jovem, representaria o "vazamento" de manto anomalamente quente para o sul, à medida que a litosfera espessa do Cráton do São Francisco passava sobre o local da pluma, durante a migração do Continente Sul-Americano para oeste (Thompson et al.,1998; Brod, 2002) Geologia Regional A Mina da Anglo American Fosfatos Brasil situa-se no Complexo alcalino Catalão I, inserido no contexto tectônico da Província Ígnea do Alto Paranaíba (PIAP) Gibson et al., 1995) (Figura 4.2). Catalão I junto com os complexos de Catalão II, Serra Negra, Tapira, Araxá e Salitre, forma uma série de intrusões alcalinas neocretácias de filiação kamafugítica com associações carbonatiticas e ultramaficas (Brod et al., 2000). Os magmas alcalinos intrudem em metassedimentos neoproterozóicos da Faixa Brasília, entre a borda NE da Bacia do Paraná e a borda SW do Craton do São Franciscoem uma faixa que se estende por cerca de km 2 (Figura 4.3).

29 21 Figura 4.2: Província Ígnea do Alto Paranaíba, evidenciados em amarelo tracejado (Gibson et al., 1995). Figura Localização dos complexos alcalinos pertencentes à Província Ígnea do Alto Paranaíba (Gibson et al., 1995).

30 22 A intensa atividade magmática que gerou a província é interpretada como o resultado do impacto da pluma mantélica de Trindade, sob a litosfera continental do Brasil Central a cerca de 90 Ma, ocasionando a fusão parcial do manto litosférico metassomatizado sobrejacente e a produção volumosa de magmas ultrapotássicos (Gibson et al., 1995; Thompson et al.,1998; Brod et al. 2004; Gaspar et al. 2000, Palmieri, 2011). Esses complexos alcalino-carbonatíticos da PIAP de caráter ultrapotássico e afinidade kamafugítica (Brod et al., 2000; 2004,), são cogenéticos com os numerosos diatremas e plugs kamafugíticos que ocorrem na província, bem como com as lavas e piroclásticas kamafugíticas do Grupo Mata da Corda (Leonardos et al.,1991; Sgarbi & Gaspar, 2002; Sgarbi et al., 2004; Araújo et al., 2001; Palmieri) Geologia Local Séries petrogenéticas e litotipos do complexo Catalão I O complexo Catalão I, assim como os demais complexos alcalinos da PIAP, consiste de rochas intrusivas pertencentes a três séries petrogenéticas distintas: bebedourítica, foscorítica e carbonatítica (Brod et al., 2004; Palmieri, 2011), intimamente relacionadas entre si por uma complexa combinação de cristalização fracionada, imiscibilidade de líquidos e desgaseificação/ metassomatismo.(brod, 1999; Cordeiro et al., 2010; Cordeiro et al., 2011a; Cordeiro et al., 2011b; Grasso, 2010; Barbosa, 2009; Ribeiro, 2008; Palmieri, 2011). A série bebedourítica representa as rochas produzidas por cristalização fracionada de um magma silicático ultrapotássico (flogopita picrito) e inclui dunitos, clinopiroxenitos e bebedouritos, assim como sienitos, que representam os termos finais da diferenciação, podendo ser produto de imiscibilidade de líquidos (Brod,1999). Os bebedouritos são cumulados caracterizados por ampla variação modal de seus constituintes essenciais: olivina, clinopiroxênio, flogopita, perovskita, magnetita e apatita (Brod et al., 2004; Barbosa et al., 2011, Palmieri,2011). (Figura 4.4)

31 23 Figura 4.4: Classificação informal das rochas da série bebedourítica. Flogopita pode ocorrer em todos os litotipos, como fase intercumulus. Fonte: Brod et al. (2004). Segundo Brod et al. (2004), as rochas ultramáficas da série bebedourítica são precoces na evolução dos complexos alcalinos da APIP, e estão frequentemente intrudidas por stockworks de carbonatito e foscorito, o que ocasiona um metassomatismo potássico de intensidade variável e transforma as rochas ultramáficas da série bebedourítica em flogopititos. Este litotipo é uma rocha composta essencialmente por flogopita, com pequenas quantidades de magnetita, carbonato, apatita e raros relictos de perovskita e piroxênio. A série foscorítica foi definida por Yegorov (1993), por variações modais de apatita, magnetita e olivina. Mais tarde, Krasnova et al. (2004) propuseram adicionar ao vértice superior do diagrama outros silicatos magnesianos, como diopsídio ou flogopita. A série foscorítica é formada por rochas cristalizadas a partir de resfriamento de magmas fosfáticos e representada nesses complexos por foscoritos, nelsonitos, magnetititos e apatititos (Figura 4.5).

32 24 Figura 4.5: Esquema de classificação de rochas da série foscorítica segundo Yegorov (1993). Os foscoritos observados no complexo são basicamente rochas de granulação média a grossa, compostos essencialmente por apatita, magnetita e um silicato magnesiano (flogopita primária, pseudomorfos de serpentina, clinohumita ou flogopita sobre olivina primária); Segundo Brod (2004), Nelsonitos podem ser considerados um equivalente do foscorito, porém mais pobre em silicatos podendo conter ou não o mineral pirocloro (mineral de minério do Nióbio), Carbonato (calcita e/ou dolomita) é comum, como material intersticial e como bolsões centimétricos; Já o Apatitito é rocha composta essencialmente de apatita, com pequenas quantidades de magnetita, flogopita e carbonato. A série carbonatítica consiste de rochas compostas por mais de 50% em volume de carbonatos, essencialmente dolomita, calcita, calcita+dolomita, ou dolomita+fe-dolomita/ankerita, com grande variedade de acessórios (Brod, 2004); Em princípio a nomenclatura desses carbonatitos é caracterizada segundo Le Maitre (2002), de acordo com o carbonato predominante na rocha (Tabela 4.6); Porém nem sempre é possível determinar a proporção e/ou o tipo de carbonato predominante, utilizando apenas técnicas petrográficas. Nesses casos pode ser utilizado o sistema

33 25 de classificação química proposto por Woolley & Kempe (1989), com base na percentagem em peso de CaO, MgO, FeO, Fe 2 O 3 e MnO, desde que a percentagem de SiO 2 seja inferior a 20% (Figura 4.7). Carbonato principal Nome da rocha Nomes tradicionais (equivalentes) aceitos Calcita calcita carbonatito sövito (granulação grossa) alvikito (granulação fina) Dolomita dolomita carbonatito Beforsito carbonatos ricos em Fe (ankerita, siderita) ferrocarbonatito carbonatos de Na, K e Ca Natrocarbonatito(*) Tabela 4.6: Classificação petrográfica de carbonatitos (baseada em Le Maitre, 2002). (*) Raro, descrito apenas em Oldoinyo Lengai, Tanzânia. Figura 4.7: Classificação química de rochas da série carbonatítica segundo Woolley & Kempe (1989).

34 26 Na maioria dos casos, os carbonatitos do complexo Catalão I são constituídos por misturas de dolomita e calcita em proporções variáveis. Os carbonatitos ricos em calcita e dolomita apresentam diferenças fundamentais no modo de ocorrência da apatita. Nos calcita carbonatitos, a apatita forma, predominantemente, cristais prismáticos curtos, com terminações arredondadas, disseminados na rocha. Mais raramente, ocorre associada com flogopita e magnetita, em pequenas faixas e lentes de composição foscorítica e nelsonítica e contornos difusos. Nos carbonatitos dolomíticos, a apatita ocorre preferencialmente em bolsões monominerálicos, às vezes de contornos amebóides, sugerindo tratar-se de um produto de imiscibilidade de um líquido fosfático a partir do magma carbonatítico. De maneira mais restrita podem ocorrer também associados com o cabonatito dolomitico, geralmente mais próximos ao centro do complexo, monazititos, constituído essencialmente de monazita, magnetita, ilmenita e carbonatos ricos em magnésio (dolomita, às vezes convertida em magnesita). No complexo em geral ocorrem também brechas de conduto, as quais são produzidas por incorporação de fragmentos (xenólitos) de rochas preexistentes durante eventos de magmatismo explosivo. Sua composição varia amplamente em função da carga de xenólitos. A matriz pode ser constituída predominantemente por carbonatito ou flogopita picrito Perfil intempérico do complexo Catalão I A grande maioria das rochas de complexo esta completamente intemperizadas, constituindo um manto laterítico que chega atingir mais de 100 m de profundidade, devido aos padrões radias centrípetos de drenagem, resultado da diferença de alteração entre as rochas alcalinas e encaixantes em conjunto ao forte intemperismo tropical. O perfil de alteração laterítica de Catalão I é extremamente complexo, contendo abundantes quantidades de apatita, pirocloro, monazita, minerais de titanio (perovskita, ilmenita e anatásio) e vermiculita. Oliveira e Imbernon (1998), com base em características petrológicas e químicas, definem quatro horizontes distintos, a saber, Rocha Alterada, Saprólito Isoalterítico, Saprólito Aloterítico e Solo (material alóctone). Destes, apenas os níveis Rocha Alterada e Saprólito Isoalterítico são

35 27 explorados como minério (principalmente de fosfatos) (Azzone R.G. & Ruberti E., 2010). (Figura 4.8). Figura Modelo do perfil de intemperismo da mina de Catalão I proposto por Ribeiro (2008). A partir da base para o topo, a rocha fresca passa gradualmente para níveis de rocha alterada, saprolito isalterítico e saprolito aloterítico. Esta transformação é acompanhada de uma mudança na cor do material, que passa de cinza esverdeado, na rocha alterada, para amarelo amarronzado e depois para amarelo avermelhado, enquanto a coesão diminui progressivamente neste mesmo sentido (Brod, 2004). No Horizonte da Rocha Fresca é encontrado todo o espectro litológico do Complexo de Catalão I, onde o Flogopitito é a rocha encaixante para os enxames de diques e veios dos demais tipos de rochas. Já no Horizonte denominado de Rocha Alterada, ainda se encontram as feições e características geométricas, estruturais e texturais da Rocha Fresca, se diferenciando pela sua coloração verde amarelado ou verde acinzentado, possivelmente decorrente da presença de serpentina e clorita; Contudo ainda ocorre a presença de carbonatos preservados, pela baixa taxa intensidade de intemperismo que ocorre nesse horizonte. No Saprolito Isalteritico, ainda podem ser reconhecidas as feições da Rocha Fresca, porem neste nível não ocorre mais a presença de carbonatos, evidenciado por uma coloração acinzentada na base e amarronzada nas porções mais superiores, mostrando um baixo conteúdo de MgO e SiO 2 e alto conteúdo de P 2 O 5 e CaO. Neste horizonte o mineral predominante é a apatita, junto com goetita, quartzo e pequenas quantidades de fosfatos aluminosos hidratados.

36 28 O saprolito aloterítico é uma evolução gradual do horizonte isalteritico e é composto por um material mais homogêneo e inconsolidado de coloração ora mais escura (amarronzada), ora alaranjada, ora ocre, onde já não se identifica mais nenhuma feição do protolito. A composição mineralógica, neste horizonte, consiste de goethita, fosfatos aluminosos e quartzo. Os constituintes menores são o anatásio, magnetita, barita, hematita e óxidos de Mn (Brod, 2004; Ribeiro, 2008). O horizonte solo ou cobertura lateritica variaem espessura de 0 a 10 m, apresenta coloração vermelha, com composição rica em caolinita, e tem sua formação atribuída à contribuição de material alóctone de tipos rochosos mais ricos em alumínio (Oliveira e Imbernon, 1998). Do ponto de vista geoquímico, o processo de intemperismo é tipicamente laterítico e é caracterizado pela remobilização do Ca, Mg, K e Si e por acumulação de Fe e Ti. O fósforo, que possui um comportamento particular, é concentrado no horizonte intermediário (saprolito isalterítico) onde a apatita é o principal mineral (Ribeiro, 2008) Ainda no perfil de alteração são encontrados materiais cimentados denominados por grande parte dos autores de Silexitos, que podem ser encontrados em todos os níveis de intemperismo do modelo do perfil de alteração proposto Geologia da Mina A jazida mineral de ocorrência na Mina de fosfato é formada por dois tipos de processos geológicos fundamentais: em um primeiro estágio, é necessário que uma série de processos magmáticos, tais como cristalização fracionada e imiscibilidade de líquidos, convirja para a geração de concentrações primárias dos minerais e elementos químicos de interesse; num segundo estágio, a ação do intemperismo sobre as mineralizações primárias podem gerar concentrações supergênicas, elevando ainda mais o teor dos depósitos. Exemplos frescos das rochas alcalinas do complexo Catalão I somente podem ser encontradas na Mina em profundidade por meio de furos de sondagem ou pontualmente nos níveis inferiores das frentes de lavra; Esses litotipos, incluem dunito, clinopiroxenito, bebedourito, carbonatitos (dolomítico e calcitico), flogopitito, nelsonito, apatitito e foscorito, dos quais somente os três últimos são mineralizados.

37 29 O centro do complexo é dominado por carbonatitos e foscoritos, enquanto as porções externas são de rocha ultramáfica, convertida em flogopitito metassomático. A predominância de flogopititos sobre os demais litotipos testemunha o caráter particularmente intenso do metassomatismo que afetou as rochas ultramáficas primárias. (Brod, et al. 2004). Segundo Brod et al. (2004), tanto os carbonatitos quanto os foscoritos ocorrem preferencialmente na forma de diques finos, com espessura centimétrica a decimétrica, raramente métrica, que se recortam em diferentes direções, formando uma estrutura conhecida como stockwork. Apenas ocasionalmente podem ser encontrados pequenos corpos mais homogêneos, verticais ou com alto ângulo de mergulho, lateralmente contínuos por até algumas dezenas de metros. Neste contexto a Mina não apresenta corpos contínuos e homogêneos de uma única litologia, mais sim zonas de predominância de diques, veios ou plugs; Da mesma forma em que o perfil de alteração apresenta, além das variações verticais esperadas na intensidade do intemperismo, uma complexidade lateral, que reflete a heterogeneidade dos protolitos sobre os quais ele se desenvolveu. Segundo Brod et al. (2004), o minério supergênico de Catalão I é classificado em três tipos básicos, do topo para a base, coincidindo com intensidade decrescente de intemperismo: minério oxidado, minério micáceo e rocha alterada (minério sílicocarbonatado). Os dois primeiros tipos correspondem ao Saprolito Isalterítico e o último ao horizonte de Rocha Alterada, na subdivisão de Oliveira e Imbernon (1998). O minério micáceo pode ser subdividido em micáceo de topo e micáceo de base; O micáceo de base representa a parte inferior do saprolito Isalterítico, está assentado sobre a rocha alterada e é caracterizado pela ausência de carbonatos e presença de restos de flogopita preservada junto com vermiculita. Já o micáceo de topo corresponde à porção média do saprolito isalterítico e sua associação mineralógica típica é composta por apatita, óxidos e hidróxidos de ferro (magnetita, goethita, hematita), vermiculita e argilas; Neste horizonte são características a presença de vermiculita e ausência de flogopita. O minério denominado oxidado, corresponde às porções mais evoluídas do saprolito isalterítico possuindo uma coloração variando do ocre, róseo a marrom escuro terroso e consiste fundamentalmente de apatita e de óxidos e hidróxidos de ferro (magnetita, hematita e goethita), sem a presença de micas.

38 30 Nota-se que entre cada intervalo destes horizontes pode encontrar blocos, diques ou veios de rochas cimentadas por apatita, quartzo, gohetita, monazita e barita, que são o objeto principal deste trabalho. 4.2 Resultados Obtidos da Amostragem Durante a amostragem, foram coletadas 75 amostras de materiais duros encontrados em todo perfil intempérico, distribuídos em 6 regiões distintas (Figura 4.9) da mina (Area-05, Sobrado, Bengala, Nem, Tetéu e Fundo de mina), onde foi possível observar macroscopicamente diferenças na cimentação, no protolito e nas relações entre o protolito e grau de alteração. Figura 4.9: Regiões da mina onde foram coletadas as amostras. A cor verde representa a primeira campanha de amostragem, amarela segunda e vermelha terceira. O material duro apresenta-se morfologicamente na forma de corpos tabulares (subverticais e subhorizontais), veios e lentes, e ocorre em contato com todos litotipos e em todos os níveis de alteração ocorrentes na mina (Figuras 4.10 e 4.11).

39 31 Figura 4.10: corpo sub-vertical de material duro derivado de protolito apatita carbonatito no nível intempérico oxidado, sendo evidenciado o contato com o material mais friável; Amostra coletada na Área-05.

40 32 Figura 4.11: Corpo sub-horizontal de material duro derivado de protolito carbonatito dolomitico no nível intempérico micáceo de topo, sendo evidenciado o contato com o material mais friável; Amostra coletada no Nem. Texturalmente ocorrem rochas tanto equigranulares e/ou inequegranulares (Figura 4.12a e 4.12b), afanitica (Figura 4.13a e 4.13b) ou formando boxwork (Figura 4.14a e 4.14b), que podem ser preenchidos por cimentos de coloração variada com o predomínio de estrutura maciça ou compacta.

41 33 Figura 4.12: (4.12a) Amostra destacando a estrutura maciça e textura equigranular com predomínio de cimentação por apatita; (4.12b) Amostra serrada para testemunho para confecção de lamina delgada. Figura 4.13 (4.13a) Amostra destacando a estrutura compacta e com granulação muito fina e fraturas conchoedais, resultantes da substituição total por sílica; (4.13b) Amostra serrada para confecção de lamina delgada.

42 34 Figura 4.14: (4.14a) Amostra destacando a estrutura maciça e textura em boxwork com substituição total por sílica; (4.14b) Amostra serrada para confecção de lâmina delgada. A cimentação ocorre de forma variada, de acordo com o tipo de protolito e a posição do perfil intempérico a qual a amostra foi submetida. Macroscopicamente podem ser identificados cimentos de apatita (Figura 4.15), quartzo (Figura 4.16), Goethita (Figura 4.17), Monazita (Figura 4.18) e Barita (Figura 4.18), nas diferentes regiões da mina. Figura 4.15: (4.15a) Amostra macroscópica , apresentando cimento apatítico e cavidades sendo preenchidas por apatita secundaria (botrioidal); (4.15b) Porção utilizada para confecção de lâmina delgada da amostra

43 35 Figura 4.16: (4.16a) Amostra macroscópica , apresentando cimento de quartzo e textura boxwork; (4.16b) Porção da amostra para confecção da lâmina delgada. Figura 4.17: (4.17a) Amostra macroscópica , apresentando silicificação penetrativa com goethita e textura inequigranular; (4.17b) Porção da amostra utilizada para confecção da lâmina delgada.

44 36 Figura 4.18: (4.18a) Amostra macroscópica , com cimentação por substituição penetrativa por quartzo, barita, monazita; (4.18b) Porção utilizada para confecção da lâmina da amostra Resultados obtidos das Análises Análise Química em Laboratórios interno e externo Os resultados obtidos tanto no laboratório interno como no externo confirmaram as evidências petrográficas e de campo, sobre a composição do cimento dos diferentes tipos de materiais duros. Os teores óxidos de elementos maiores e elementos traço são apresentados na tabela contida no Anexo I Análises do Laboratório de Caracterização Tecnológica e Planta Piloto Os resultados obtidos no teste de geometalurgia na planta piloto foram registrados em fichas e tabelas identificando todos os processos de perdas e concentração do minério ocorridos em cada etapa. Os resultados são apresentados no Anexo I. 4.4 Descrição de lâminas delgadas e MEV (microscópio eletrônico de varredura) Os resultados obtidos na descrição petrográfica de lâminas delgadas e observações do microscópio eletrônico de varredura foram registrados em fichas das

45 37 amostras laminadas, contidas no Anexo II, onde se podem observar as principais cimentações de todos os materiais duros da Mina: A análise microscópica da amostra revelou a cimentação característica por apatita onde esse mineral, além de constituir o cimentos entre os demais grãos, também preenche cavidades como agregados de aspecto colomorfo. A apatita primaria (Reliquiar) pode ser distinguida da secundária (Recristalizada) pelo seu aspecto mais límpido e seu maior teor de Sr (Figura 4.19). Figura 4.19: (4.19a e 4.19b) Fotomicrografias da lamina delgada da amostra , onde (4.19a) com polarizadores descruzados e (4.19b) polarizadores cruzados; (4.19c e 4.19d) Fotomicrografias da microscopia eletrônica da amostra , mostrando apatita reliquiar com maiores teores de Sr e apatita secundária com baixo Sr.

46 38 Na análise petrográfica da amostra , observa-se a cimentação por quartzo, que se diferencia em lâmina da apatita por apresentar relevo muito inferior; Na lamina ainda reconhece cristais reliquiares de Apatita com Goethita em suas bordas além de Monazita preenchendo pequenas cavidades (Figura 4.20). Figura 4.20 (4.20a e 4.20b) Fotomicrografias da lamina delgada da amostra mostrando cimentação por quartzo, onde (4.20a) com polorizadores descruzados e (4.20b) polarizadores cruzados; (4.20c e 4.20d) Fotomicrografias da microscopia eletrônica da amostra

47 39 Ao microscópio petrográfico as amostras e são caracterizadas por dois tipos de cimentação: por Quartzo e predominantemente por Goethita. Cristais eudricos de pirocloro e apatita também estão presentes (Figura 4.21) Figura 4.21: (4.21a e 4.21b) Fotomicrografias da lamina delgada da amostra mostrando cimentação por goethita e quartzo, onde (4.21a) com polorizadores descruzados e (4.21b) polarizadores cruzados; (4.21c e 4.21d) Fotomicrografias da microscopia eletrônica da amostra

48 40 Na microscopia da amostra pode-se constatar três tipos de cimentação: por goethita, quartzo e predominantemente por barita; O quartzo ainda preenche as cavidades lixiviadas no perfil de alteração da rocha, formando veios centimetricos (Figura 4.22). Figura 4.22: (4.22a e 4.22b) Fotomicrografias da lamina delgada da amostra mostrando cimentação por goethita, quartzo e Barita, onde (4.22a) com polorizadores descruzados e (4.22b) polarizadores cruzados; (4.22c e 4.22d) Fotomicrografias da microscopia eletrônica da amostra

49 Discussões e Classificação dos Materiais duros de acordo com sua cimentação Uma vez que o tipo de cimentação dos materiais duros é condicionado pela ação conjunta do protólito e do perfil intempérico do mesmo e considerando as seis áreas pré-selecionadas da Mina, os materiais duros são classificados abaixo por grupos dentro de cada área: ÁREA 05 Na região da Area-05 foram classificados três grupos de materiais diferentes, com predomínio de cimentação em apatita: Grupo A O Grupo A é representado pelas amostras , , e tendo como protólito apatita carbonatito e grau intempérico equivalente ao minério micáceo de base. São compostas por 80 a 90% de apatita, tendo ainda magnetita e flogopita ainda em sua composição (Figura 4.23). Figura 4.23: Diagrama ilustrando a composição química das amostras do grupo A da Área-05.

50 42 As amostras macroscópicas apresentam textura inequigranular e em box work, preenchidas por apatita em suas cavidades de granulação fina a média. Tipicamente formam corpos tabulares sub-verticais no talude; Microscopicamente observa-se a apatita recristalizada cimentando todo material. A flogopita está ainda em processo de alteração parcial neste nível de intemperismo (Figura 4.24). Figura 4.24: (4.24a) amostra macroscópica; (4.24b) porção utilizada para laminação da amostra ; (4.24c) fotomicografia da amostra com os polarizadores descruzados; (4.24d) fotomicrografia da amostra com polarizadores cruzados.

51 Grupo B O Grupo B da área-05 é composto pelas amostras , , , , e , possuindo como protolito apatita carbonatito e inserida em horizonte de grau de alteração intempérica equivalente ao minério micáceo de topo. O principal cimento é apatita, porém podem ocorrer partes cimentadas com quartzo, goethita e rara monazita. As amostras são essencialmente compostas por mais de 50% de apatita, 20 a 30% de magnetita/goethita, menos de 10% de Quartzo e Flogopita (cristais muito ou totalmente alterados para vermiculita) e traços de Monazita (Figura 4.25). Figura 4.25: Diagrama triangular ilustrando a composição química das amostras do grupo B da Área- 05. Macroscopicamente as amostras apresentam uma textura inequigranular com granulação media a fina, estrutura maciça, dispostos em corpos tabulares verticais; Microscopicamente são observados cristais de apatita reliquiares assim como apatita recristalizada cimentando o material (Figura 4.26).

52 44 Figura 4.26: (4.26a) amostra macroscópica; (4.26b) porção utilizada para laminação da amostra ; (4.26c) fotomicografia de microscopia de varredura eletrônica da amostra onde se observa cimentação por goethita e por apatita pobre em Sr; (4.26d) fotomicrografia de microscopia de varredura eletrônica da amostra Grupo C O Grupo C da Área-05, representado pelas amostras , , , , , e O protólito é um apatita carbonatito e o grau de alteração corresponde ao minério do tipo oxidado maciço. As amostras são compostas por mais de 50% de Apatita, 40 a 30% de Magnetita, menos de 10% de quartzo. O cimento predominante é de apatita (Figura 4.27).

53 45 Figura 4.27: Diagrama triangular ilustrando a composição química das amostras do grupo C da Área- 05. Macroscopicamente as amostras apresentam textura inequigranular de granulação média a grossa com apatita secundária botrioidal. Em afloramento formam corpos tabulares sub-verticais e sub-horizontais; A análise petrográfica revela cristais euédricos de apatita, magnetita e quartzo além de traços de baddeleyita, zirkelita e filmes de goethita, monazita e pirocloro em apatita (Figura 4.28).

54 46 Figuras 4.29: (4.29a) amostra macroscópica; (4.29b) fotomicrogafia de microscopia de varredura eletrônica da amostra ; (4.29c) fotomicrogafia da amostra com os polarizadores descruzados; (4.29d) fotomicrogafia da amostra com polarizadores cruzados Resumo das composições da região Área-05: Na região da Área-05, ocorre o predomínio de cimentação por apatita com pouca presença de sílica e goethita substituindo o carbonato anterior. Observa-se que o aumento na concentração de apatita decresce de acordo com o aumento no nível de alteração da rocha, enquanto aumentam sílica e óxidos de ferro (Figura 4.30).

55 47 Figura 4.30: Diagrama triangular ilustrando a composição das amostras da região da área-05, em relação ao seu nível de alteração SOBRADO Na região da mina denominada de Sobrado foram identificados 5 grupos de materiais duros diferentes, sendo eles subdivididos em dois grandes grupos, com predomínio de quartzo no Grupo 1 e apatita no Grupo 2, como principal mineral de cimentação Grupo A O Grupo A é representado pelas amostras , , , e , tendo como protólito apatita carbonatito e grau intempérico correspondente ao minério micáceo de base. São compostas por 40 a 60% de quartzo, possuindo ainda magnetita e flogopita (Figura 4.31) como constituintes essenciais.

56 48 Figura 4.31: Diagrama triangular ilustrando a composição química das amostras do Grupo A da área do Sobrado. As amostras macroscópicas apresentam textura equigranular com granulação média a grossa, estrutura maciça, dispostos em corpos tabulares sub-verticais que representam antigos diques; Ao microscópio observam-se cristais de magnetita, apatita e pirocloro, cimentados por substituição penetrativa do carbonato por barita, Monazita e, principalmente, por quartzo, além de filmes de hollandita e monazita preenchendo cavidades (Figura 4.32).

57 49 Figura 4.32: (4.32a) fotomicrografia da amostra com os polarizadores descruzados; (4.32b) fotomicrografia da amostra com os polarizadores cruzados; (4.32c) fotomicrografia de microscopia eletrônica de varredura da amostra ; (4.32d) fotomicografia de microscopia eletrônica de varredura da amostra Grupo B O Grupo B é representado pelas amostras , , , , e , tendo como protólito uma mistura de foscorito com carbonatito e grau intempérico correspondente ao minério micáceo de topo. São compostas essencialmente por mais de 80% de quartzo (Figura 4.33)

58 50 Figura 4.33: Diagrama triangular ilustrando a composição química das amostras do Grupo B da área do Sobrado. As amostras macroscópicas apresentam textura inequigranular com granulação fina, estrutura compacta e formam corpos tabulares sub-verticais e subhorizontais; Ao microscópio, as amostras apresentam substituição e cimentação por quartzo, goethita e monazita. Hollandita ocorre preenchendo cavidades pequenas e barita ocorre como veios. Cristais euédricos de Pirocloro também foram observados (Figura 4.34).

59 51 Figura 4.34: (4.34a) fotomicrografia da amostra com os polarizadores descruzados; (4.34b) fotomicrografia da amostra com os polarizadores cruzados; (4.34c) fotomicrografia de microscopia eletrônica de varredura da amostra ; (4.34d) fotomicrografia de microscopia eletrônica de varredura da amostra Comparação entre o Grupo A e o Grupo B Na região do Sobrado, os Grupos A e B são caracterizados por o predomínio de cimentação por Quartzo substituindo o carbonato anterior, com pouca presença de cristais de Apatita. Observa-se que com o aumento no grau de alteração da rocha, aumenta o teor de SiO 2 (Figura 4.35).

60 52 Figura 4.35: Diagrama triangular comparando a composição química das amostras os Grupos A (azul) e B (amarelo) da área do Sobrado. A seta indica o sentido da evolução do perfil intempérico Grupo C O Grupo C é representado pelas amostras , e , que estão no mesmo nível de alteração das amostras do Grupo A (micáceo de base), porém apresentam como protolitos misturas de foscoritos e carbonatitos; São compostas essencialmente por apatita e magnetita (Figura 4.36). Figura 4.36: Diagrama triangular ilustrando a composição química das amostras do Grupo C da região do Sobrado.

61 53 Macroscopicamente as amostras apresentam textura inequigranular de granulação grossa com matriz cimentada por apatita e goethita, com pouca barita e monazita, ainda apresentando traços de flogopita; Microscopicamente se reconhece cristais euédricos de apatita, pirocloro e traços de quartzo com monazita e hollandita preenchendo cavidades (Figura 4.37). Figuras 4.37: (4.37a) aspecto macroscópico da amostra ; (4.37b) fotomicrografia de microscopia eletrônica de varredura da amostra ; (4.37c) fotomicrografia da amostra com os polarizadores descruzados; (4.37d) fotomicrografia da amostra com polarizadores cruzados Grupo D As amostras do Grupo D do Sobrado são , , e Seu grau de alteração corresponde ao minério no micáceo de topo. Os protolitos são nelsonitos e foscoritos, predominando uma cimentação por apatita (Figura 4.38).

62 54 Figura 4.38: Diagrama triangular ilustrando a composição química das amostras do Grupo D. Macroscopicamente as amostras do grupo D apresentam textura inequigranular com estrutura compacta, matriz cimentada por Apatita e Goethita com Magnetitas bem preservadas; Microscopicamente observa-se cimentação por apatita, com posterior substituição penetrativa por sílica e Goethita, filmes de monazita e cristais de Pirocloro e Fosfatos de Th e Ca (Figura 4.39)

63 55 Figuras 4.39: (4.39a) Porção utilizada para confecção da lâmina delgada da amostra ; (4.39b) fotomicrografia de microscopia de eletrônica varredura da amostra ; (4.39c) fotomicrografia da amostra com os polarizadores descruzados; (4.39d) fotomicrografia da amostra com polarizadores cruzados Grupo E O Grupo E do Sobrado é representado pelas amostras , , e , que possuem foscorito como protólito e situam-se no grau de alteração correspondente ao minério oxidado, com predomínio em cimento por apatita (Figura 4.40).

64 56 Figura 4.40: Diagrama triangular ilustrando a composição química das amostras do Grupo E da região do Sobrado. As amostras macroscópicas apresentam textura inequigranular com granulação fina (matriz) a grossa, estrutura compacta e disposta em corpos tabulares sub-horizontais e sub-verticais; Microscopicamente as amostras apresentam cimentação por apatita. Gorceixita e hollandita ocorrem preenchendo cavidades e como produtos de alteração do pirocloro. Monazita ocorre localmente (Figura 4.41).

65 57 Figura 4.41: (4.41a) Porção utilizada para confecção da lamina da amostra ; (4.41b) fotomicrografia de microscopia de varredura eletrônica da amostra ; (4.41c) fotomicrografia da amostra com os polarizadores descruzados; (4.41d) fotomicrografia da amostra com polarizadores cruzados Comparação entre os Grupos C, D e E. Nos Grupos C, D e E da região do Sobrado ocorre o predomínio de cimentação por Apatita. A concentração desse mineral aumenta com o aumento do grau de alteração (Figura 4.42).

66 58 Figura 4.42: Diagrama triangular comparando a composição dos Grupos C (azul), D (laranja) e E (vermelho) da área do Sobrado. A seta preta indica aumento de cimentação por apatita Resumo das composições da região do Sobrado. A região do Sobrado apresenta dois grandes grupos principais, sendo o Grupo 1 composto pelos Grupos A e B, e outro grande Grupo (Grupo 2) composto pelos Grupos C, D e E. No Grupo 1 com o aumento do nível de alteração, ocorre o predomínio de cimentação por Quartzo; Já no Grupo 2, corre predomínio de Apatita com o aumento do nível de alteração (Figura 4.43).

67 59 Figura 4.43 Diagrama triangular comparando a composição química dos Grupos 1 (em vermelho) e 2 (em amarelo) BENGALA Na região da mina denominada de Bengala foram identificados três grupos de materiais duros diferentes, com predomínio de cimentação em quartzo e apatita, e uma amostra isolada cimentada por apatita Grupo A O Grupo A é representado pelas amostras , e , que possuem Foscoritos e Nelsonitos como protolitos, encontram-se no grau de intemperismo da rocha alterada, e tem apatita e quartzo como principais minerais de cimento (Figura 4.44).

68 60 Figura 4.44: Diagrama triangular ilustrando a composição química das amostras do Grupo A da região do Bengala. As amostras macroscópicas possuem texturas equigranular e boxwork, com granulação fina a média, estrutura maciça e dispostas corpos tabulares verticais, indicando controle por estruturas primárias do tipo diques. Microscopicamente as amostras apresentam cristais de apatita, magnetita, goethita e pirocloro, disseminados por toda a lamina, com cimentação por apatita e principalmente por quartzo (Figura 4.45).

69 61 Figuras 4.46: (4.46a) Porção utilizada para confecção da lâmina da amostra ; (4.46b) fotomicrografia de microscopia eletrônica de varredura da amostra ; (4.46c) fotomicrografia da amostra com os polarizadores descruzados; (4.46d) fotomicrografia da amostra com polarizadores cruzados Grupo B O Grupo B da área Bengala é representado pelas amostras , , e Os protolitos são brechas e carbonatitos, o grau de alteração corresponde ao minério micáceo de base, e quartzo é o mineral cimentante (Figura 4.47)

70 62 Figura 4.47 Diagrama triangular ilustrando a composição química das amostras do grupo B. As amostras macroscópicas possuem textura afanitica, com fraturas conchoidais e estrutura compacta, dispostos em corpos tabulares verticais; Microscopicamente observa-se a substituição total do carbonato por quartzo além de cristais euédricos de pirocloro e filmes de hollandita e barita preenchendo veios (Figura 4.48).

71 63 Figuras 4.48: (4.48a) Aspecto macroscópico da amostra ; (4.48b) fotomicrografia de microscopia eletrônica de varredura da amostra ; (4.48c) fotomicrografia da amostra com os polarizadores descruzados; (4.48d) fotomicrografia da amostra com polarizadores cruzados Grupo C O Grupo C da área Bengala é representado pelas amostras , 20.12, e que são inseridas no no perfil de alteração correspondente ao minério micáceo de topo, possuindo foscoritos e nelsonitos como protolitos e predomínio de cimentação por quartzo e goethita (Figura 4.49).

72 64 Figura 4.49: Diagrama triangular ilustrando a composição química das amostras do Grupo C. As amostras do Grupo C apresentam texturas inequigranulares de granulações fina a media, com estruturas maciça. Ocorrem como corpos tabulares e lentes métricas; Microscopicamente as amostras apresentam cristais de apatita, magnetita, barita, badeleyita, pirocloro, filmes de hollandita disseminados por toda lâmina com cimentação quartzo e goethita (Figura 4.50)

73 65 Figuras 4.50: (4.50a) Porção utilizada para confecção da lâmina da amostra ; (4.50b) fotomicrografia de microscopia eletrônica de varredura da amostra ; (4.50c) fotomicrografia da amostra com os polarizadores descruzados; (4.50d) fotomicrografia da amostra com polarizadores cruzados Amostra Isolada A amostra isolada encontra-se em grau de intemperismo equivalente ao minério oxidado maciço e tem foscorito como seu protolito, possuindo cimentação predominantemente por apatita (Figura 4.51).

74 66 Figura 4.51: Diagrama triangular ilustrando a composição química da amostra isolada Macroscopicamente a amostra apresenta textura inequigranular com granulação fina a grossa e estrutura maciça. Ocorre na forma de um corpo tabular sub-vertical indicando derivação a partir de um antigo dique; Microscopicamente observa-se uma matriz cimentada de apatita com fenocristais de magnetita e cristais euédricos de badeleyita (Figura 4.52).

75 67 Figuras 4.52: (4.52a) Aspecto macroscópico da amostra ; (4.52b) fotomicrografia de microscopia eletrônica de varredura da amostra ; (4.52c) fotomicrografia da amostra com os polarizadores descruzados; (4.52d) fotomicrografia da amostra com polarizadores cruzados Resumo das composições da região do Bengala. Na região do Bengala, ocorre o predomínio de cimentação por Quartzo no Grupo A (Micáceo de Base), quartzo e goethita no Grupo B (Micáceo de Topo) e apatita na amostra isolada (Oxidado). Portanto, com o que com aumento no grau de alteração, aumenta a cimentação por apatita (Figura 4.53).

76 68 Figura 4.53: Diagrama triangular comparando os grupos da região do Bengala, onde a seta rosa indica o sentido de maior cimentação por apatita de acordo com aumento do grau intempérico NEM Na região da mina denominada de Nem foram identificados três grupos de materiais duros diferentes, tendo o predomínio de cimentação por quartzo Grupo A O Grupo A é representado pelas amostras e , que são no nível de alteração correspondente ao minério micáceo de base e têm como protolitos brechas e foscoritos. A cimentação ocorre por sílica, goethita e principalmente por apatita (Figura 4.54).

77 69 Figura 4.54: Diagrama triangular ilustrando a composição química das amostras do Grupo A. Macroscopicamente as amostras apresentam textura inequigranular de granulação fina a grossa, estrutura maciça, cristais centimetricos de magnetita preservados e ocorrem como corpos tabulares dispostos sub-verticamente; Microscopicamente apresentam uma matriz apatitica com cristais euédricos bem preservados de pirocloro, baddeleiyta e quartzo com filmes de goethita preenchendo cavidades (Figura 4.55).

78 70 Figura 4.55: (4.55a) Aspecto macroscópico da amostra ; (4.55b) fotomicrografia de microscopia eletrônica de varredura da amostra ; (4.55c) fotomicrografia da amostra com os polarizadores descruzados; (4.55d) fotomicrografia da amostra com polarizadores cruzados Grupo B O Grupo B é representado pelas amostras , , , e O grau de alteração é equivalente ao minério micáceo de topo e tem como protolitos brechas e foscoritos Os principais cimentos são por sílica e goethita (Figura 4.56).

79 71 Figura 4.56: Diagrama triangular ilustrando a composição química das amostras do Grupo B. Macroscopicamente as amostras apresentam textura afanitica a inequigranular de granulação muito fina, estrutura compacta. O grupo B ocorre em corpos tabulares sub-horizontais; Na microscopia observam-se cristais de apatita, magnetita, pirocloro e baddeleyita, com silicificação penetrativa e goethita preservando os antigos contatos dos grãos (Figura 4.57).

80 72 Figuras 4.57: (4.57a) Porção utilizada para confecção da amostra ; (4.57b) fotomicrografia de microscopia eletrônica de varredura da amostra ; (4.57c) fotomicrografia da amostra com os polarizadores descruzados; (4.57d) fotomicrografia da amostra com polarizadores cruzados Grupo C O Grupo C representado pelas amostras e , que possuem Carbonatito como protolito e estão inseridas no grau de alteração correspondente ao minério do tipo oxidado. Mais de 90% de sua composição é constituida por sílica (Figura 4.58).

81 73 Figura 4.58: Diagrama triangular ilustrando a composição química das rochas do Grupo C. Macroscopicamente as amostras apresentam textura afanitica com fraturas conchoidais, estrutura compacta Este grupo ocorre como lentes e corpos tabulares sub-horizontais; Na microscopia observou-se substituição total ao carbonato anterior por sílica (silicificação penetrativa), com goethita preservando os antigos contatos de grãos (Figura 4.59).

82 74 Figuras 4.59: (4.59a) Aspecto macroscópico da amostra ; (4.59b) fotomicrografia de microscopia eletrônica de varredura da amostra ; (4.59c) fotomicrografia da amostra com os polarizadores descruzados; (4.59d) fotomicrografia da amostra com polarizadores cruzados Resumo das composições dos Grupos do Nem Na região do Nem, ocorre o predomínio de cimentação por sílica e goethita no Grupo A (micáceo de Bbase) e no Grupo B (micáceo de topo), já no Grupo C (Oxidado) ocorre a silicificação total das amostras indicando que com aumento no nível de alteração da rocha, aumenta a cimentação por Sílica (Figura 4.60).

83 75 Figura 4.60: Diagrama comparando a composição química dos grupos da região do Nem, onde a seta rosa indica o sentido da evolução intempérica TETÉU Na região da mina denominada de Tetéu foram classificados três grupos de materiais diferentes duros, com predomínio de cimentação em quartzo e goethita Grupo A O Grupo A é representado pelas amostras e , que possuem apatita carbonatito e flogopitito como protolito e estão inseridas no perfil de alteração na categoria de rocha alterada. Mais de 90% de sua composição é constituída por sílica (Figura 4.61).

84 76 Figura 4.61: Diagrama triangular ilustrando a composição química das amostras do Grupo A. Macroscopicamente as amostras apresentam textura afanitica a inequigranular de granulação muito fina, textura compacta, apresentando fratura conchoidal. Estão dispostas em corpos tabulares sub-verticais; Na microscopia apresentam matriz cimentada por barita, monazita, goethita e principalmente quartzo (Figura 4.62).

85 77 Figura 4.62: (4.62a) Aspecto macroscópico da amostra ; (4.62b) Porção utilizada para confecção da lâmina da amostra ; (4.62c) fotomicrografia de microscopia eletrônica de varredura da amostra : (4.62d) fotomicrografia de microscopia eletrônica de varredura da amostra Grupo B O Grupo B representado pelas amostras , , e Os protolitos são carbonatito com foscorito e flogopitito, e o grau de alteração corresponde ao minério micáceo de base (Figura 4.63).

86 78 Figura 4.63: Diagrama triangular ilustrando a composição química das amostras do Grupo B. Macroscopicamente as amostras apresentam texturas afanitica e inequigranulares de granulação fina com feno cristais de magnetita, estrutura compacta e maciça. Estão dispostas em corpos tabulares sub-verticais; Microscopicamente apresentam uma matriz cimentada em sílica, goethita e barita contendo cristais de apatita, magnetita, pirocloro e filmes de Monazita e Barita preenchendo cavidades (Figura 4.64).

87 79 Figuras 4.64: (4.64a) Porção utilizada para confecção da lâmina da amostra ; (4.64b) fotomicrografia de microscopia eletrônica de varredura da amostra ; (4.64c) fotomicrografia da amostra com os polarizadores descruzados; (4.64d) fotomicrografia da amostra com polarizadores cruzados Grupo C O Grupo C é representado pelas amostras , e , encontradas em nível de alteração correspondente ao minério Micáceo de Topo e tem como protolitos brecha e apatita carbonatito, possuindo predomínio de cimentações por sílica e goethita (Figura 4.65).

88 80 Figura 4.65 Diagrama triangular ilustrando a composição química das amostras do Grupo C. Macroscopicamente as amostras apresentam textura inequigranular de granulação fina a grossa, estruturas maciças e acamadas, e estão dipostas em corpos tabulares sub-verticais e sub-horizontais; Microscopicamente apresentam cristais de apatita, magnetita, pirocloro e baddeleiyta e filmes de goethita que preenchem as cavidades. Os principais cimentos são goethita e também substituição penetrativa por quartzo e apatita (Figura 4.66).

89 81 Figura 4.66: (4.66a) Aspecto macroscópico da amostra ; (4.66b) fotomicrografia de microscopia eletrônica de varredura da amostra ; (4.66c) fotomicrografia da amostra com os polarizadores descruzados; (4.66d) fotomicrografia da amostra com polarizadores cruzados Resumo das composições do Grupo do Tetéu Na região do Tetéu, ocorre o predomínio de cimentação por Quartzo no Grupo A (Rocha Alterada), quartzo, goethita e barita no Grupo B (Micáceo de Topo) e quartzo, goethita e apatita no Grupo C (Oxidado). Portanto, com aumento no nível de alteração da rocha aumenta a cimentação por Apatita (Figura 4.67).

90 82 Figura 4.67: Diagrama comparativo da área do Tetéu. entre os três Grupo. Azul representa o Grupo A, amarelo o Grupo B e verde o Grupo C. A seta rosada indica o aumento do nível de alteração da rocha. 4.6 Tabela com todos os dados obtidos dos Materiais Duros A tabulação (tabela geral) de todos os dados obtidos nos resultados e descrições realizadas das amostras apresenta-se no Anexo I.

91 Mapa esquemático da Mina com a predominância de cimentações nas regiões amostradas Figura 4.68: Mapa esquemático, mostrando o perfil intempérico e o tipo de cimentação predominante em cada uma das diferentes áreas da mina 5. CONCLUSÕES A tenacidade dos materiais duros da Mina de Fosfato de Catalão I é condicionada pelo tipo de cimentação que por sua vez é função do protolito e da posição deste no perfil de alteração. Os principais tipos de cimento são compostos pelos seguintes minerais: apatita, quartzo, goethita e barita. O cimento de apatita predomina no grau de intemperismo mais alto, dentro das áreas do Sobrado, Bengala e Tetéu, que corresponde ao minério oxidado, e tende a se desestabilizar em graus de intemperismo menos evoluídos, como os minérios do tipo micáceo de topo, micáceo de base, rocha alterada e fresca. A exceção pode ser