Curso de Especializao em Beneficiamento Mineral

Departamento de Engenharia de Minas Escola de Minas de Ouro Preto Universidade Federal de Ouro Preto

Fundamentao mineralgica para a produo mineral

Mdulo 1 - Introduo estrutura da Terra e origem dos elementos Mdulo 2 Mineralogia fundamental Mdulo 3 Formao de rochas e mineralizaes Mdulo 4 Reconhecimento prtico de minerais e rochas Mdulo 5 Mineralogia e geologia de gemas Mdulo 6 Minerais no-metlicos na indstria cermica Avaliao prova escrita

Mdulo 05 Mineralogia e geologia de gemas

Antonio Liccardo

Bibliografia mdulo 5 London D. 2008. Pegmatites. The Canadian Mineralogist. Special publications 10. Mineralogical Association of Canada. 347p. Correia-Neves, J. M. 1997. Provncia Pegmattica Oriental do Brasil. In SCHOBBENHAUS, C.; QUEIROZ, E.T. & COELHO, C.E.S. eds. Principais Depsitos Minerais do Brasil: Rochas e Minerais Industriais. Parte B. Brasilia DNPM/CPRM. V.4. Parte B. p. 343362 Juchem, P. L. 1999. Minerologia, geologia e gnese dos depsitos de ametista da regio do Alto Uruguai, Rio Grande do Sul. So Paulo: IGc-USP, 225p. Chaves, M.L. & Chambel L. 2003 Diamante: a pedra, agema, a lenda. Oficina de Textos, SP. 231 p.

Gemas e gemologia

Maior parte pertence ao reino mineral Minerais com caractersticas especiais como

raridade, beleza, brilho e dureza Maiores valores por volume na extrao mineral Brasil entre as maiores provncias do mundo ptica mineralgica anlise no-destrutiva

Propriedades pticas Importncia da cristalografia Cor e trao Brilho Diafaneidade Refrao Birrefringncia Pleocrosmo Disperso Luminescncia

Cristalografia Isotrpicos Anisotrpicos cbico hexagonal trigonal tetragonal ortorrmbico monoclnico triclnico

Cor

Resulta da absoro seletiva da luz

Idiocromticos: mesma cor Ex. Malaquita, rodocrosita, azurita...

Alocromticos: cor varia com impurezas que entram na estrutura do mineralEx. Corndon (rubi e safiras), turmalinas (rubelita, verdelita...), berilo (guamarinha, esmeralda)

Cor - idiocromticos

RodocrositaMalaquita

Enxofre

Azurita

gua marinha - Fe

Esmeralda - Cr

Cor - alocromticosCorndon Rubi Cr

Safira azul Fe e Ti

Cor - alocromticos

TurmalinaZoneamento de cor Vrias cores no mesmo cristal

Granada

Cor - alocromticos

Cor e variaes do branco em diamante escala Cape

Brilho

o reflexo da luz natural nas superfcies do mineral.Pode ser metlico ou no metlico. adamantino: minerais transparentes a translcidos de alto ndice de refrao. Ex: diamante, zirco, rutilo.

A grande maioria das gemas apresenta brilho no metlico:

vtreo: Semelhante ao vidro. quartzo, topzio, turmalina.

Diafaneidade Minerais transparentes: no absorvem ou absorvem pouco a luz. Ex. quartzo Minerais translcidos: absorvem a luz consideravelmente e dificultam o reconhecimento de imagens atravs deles. Ex. calcednia Minerais opacos: absorvem toda a luz. Ex: elementos nativos metlicos, xidos e sulfetos

Translcidos e opacos so mais adequados para cabocho

PleocrosmoDicroscpio

Em gemas coloridas, transparentes e anistropas pode ser observado o pleocrosmo com um dicroscpio. A gema apresenta cores diferentes conforme a direo cristalogrfica. O pleocrosmo pode ser diagnstico para algumas gemas

No pode ser observado em agregados cristalinos, gemas isotrpicas, incolores ou amorfas

BirrefringnciaEm cristais anistropos ocorre a dupla refrao, onde o raio de luz refratado divide-se em duas componentes em funo do comportamento diferente da luz conforme a direo dos eixos A diferena entre os ndices de refrao mximo e mnimo destes cristais resulta na birrefringncia, cujo valor um bom indicativo para diagnstico da gema.

Exemplos de birrefringncia alta: calcita, zirco, moissanita

ndice de Refrao

IR = V ar/V gema Exemplo: Veloc. luz no ar = 300.000 km/s Veloc. luz no diamante: 125.000 km/s IR diamante = 2,4 IR diamante = 300.000/125.000

O ndice de refrao uma assinatura de cada substncia o que fundamental na identificao de gemas. A compreenso da luz refletida tambm importante na lapidao

Luminescncia

Fluorescncia ao UV

Identificao de imitaes de diamantes em jias antigas ou em lotes

Contextos geolgicos dos minerais gemas

Pegmatitos berilos, turmalinas, espodumnios e minerais raros

Geodos em basaltos ametista, gata, zelitas...

Diamante kimberlito e depsitos secundrios

Veios hidrotermais - quartzo

PEGMATITOSPEGMATITOS so rochas holocristalinas que apresentam, pelo menos em parte, uma granulao muito grosseira, contendo como maiores constituintes minerais queles encontrados tipicamente em rochas gneas comuns, mas com a caraterstica de apresentarem extremas variaes no que se refere ao tamanho dos gros. Jahns (1955)

Termo aplicado hoje para textura e para definir um corpo de rocha proveniente de fonte gnea ou metamrfica.

quartzo

biotita mica

mica

feldspato

feldspato

Pegmatito em gnaisse - PR Pegmatito grfico Solonpole - CE Pegmatito clssico Galilia - MGmica

feldspato

turmalina

quartzo

mica

feldspato quartzo

Simplificao do mecanismo mais aceito na formao de pegmatitos

Ascenso do magma grantico

Incio do resfriamento do plton

Resfriamento do plton e fraturamento de encaixantes

Magma residual rico em volteis preenche fraturas

Magma residual rico em volteis preenche fraturas

Final de resfriamento

Concentrao de elementos raros

Cristalizao de minerais raros e eventual formao de bolses

Bolses ou pockets podem apresentar cristalizao de turmalinas, euclsio, brasilianitas e outros minerais raros

Importncia econmica

-Minerais industriais feldspato, caulim, mica, minerais de ltio -Minerais-minrio fontes de elementos raros (Li, Nb-Ta, Cs, ETR...), estanho e urnio -Minerais gemolgicos e coleo turmalina, berilo, espodumnio...

Cristal de tantalita e feldspato caulinizado com folhas decimtricas de muscovita Guanhes MG

Escapolita lapidada - MG

Pegmatito Alto do Giz RN Feldspato caulinizado e produo de megacristais de berilo

Pegmatito So Jos da Batalha PB Fenda ao longo da zona de explotao para a turmalina paraba.

Acari, RN Batlitos granticos existentes nas proximidades dos pegmatitos brasileiros. So as possveis fontes para a formao dos pegmatitos

Medina, MG

Quixad, CE

Zoneamento qumico

Zoneamento qumico do sistema se reflete como zoneamento de cor nos minerais

Turmalina multicolorida dos pegmatitos de Madagascar. Abaixo megacristal de turmalina verde de Araua - MG

Extrao de gemas em pegmatitos processos rudimentares

Pegmatitos no Brasil

Distribuio das principais provncias pegmatticas no territrio brasileiro Provncias Oriental e Nordeste

Minerao Brasil produz principalmente feldspato para indstria cermica. O feldspato de pegmatitos responde por cerca de metade da produo da matria prima para a indstria cermica.

So caractersticos em pegmatitos os megacristais de quartzo, pesando s vezes algumas centenas de quilos.

Imagens dos Pegmatitos do Sapo (MG) e Pedra Branca (BA)

Cristais de gua-marinha produzidos em pegmatitos de MG e expostos na Feira Internacional de Tefilo Otoni

Turmalinas produzidas em Araua e Gov. Valadares - MG

Berilos, brasilianita e cristais de quartzo fum de pegmatitos em MG

Morganitas produzidas em pegmatitos de Minas Gerais

Variedades gemolgicas de espodumnio Araua - MG

Ametista biterminada com agulhas de turmalina e micas brancas e violeta tpicos minerais de pegmatitos Minas Gerais

Pegmatitos so os fornecedores de Be para a cristalizao de esmeraldas em Minas Gerais. A interao com rochas metaultramficas proporciona a existncia de Cr para a cor verde. Mina Piteira - MG

Amostra de Anag - BA

Amostra Mina Belmont- MG

Minerais variados produzidos em pegmatitos da Sub-Provncia da Borborema

Espessartita - RN

Quartzo rosa produzido em Acari, RN Almandina - RN

Cristais de euclsio em quartzo Equador - RN

Turmalina melancia em matriz quartzo- feldsptica Parelhas - RN

Pegmatitos em So Jos da Batalha e Junco do Serid, PB

10 mil US$/ct

Turmalina paraba Cuprian-elbaite

Ocorrncia nica no mundo em pegmatitos de So Jos da Batalha - PB

BASALTOSGeodos mineralizados em rochas vulcnicas da Bacia do Paran

Panorama econmico No sul do Brasil encontram-se as maiores jazidas do mundo de gata e ametista/citrino

Certos nveis de derrame basltico do Mesozico apresentam amgdalas preenchidas por quartzo e outros (geodos). o segundo plo de produo de gemas do Brasil. Maior destaque: RS com 300 frentes de garimpo Toda a produo do PR e SC vai para o RS

Chopinzinho - PR

ametista

Ametista do Sul - RS

Ametista do Sul - RS

Ira - RS

Material produzido e lapidado em Chopinzinho - PR

Estoque de chapas de gata em Soledade - RS

Tingimento de gata a quente

Diamante

Mineral especial

DIAMANTE

Diamante encontrado em rochas vulcnicas especiais chamadas kimberlitos e em depsitos secundrios, tipos aluvies, colvios ou em conglomerados

Cristais eudricos a subdricos, cbicos.

Propriedades pticas

Istropo - Sistema isomtrico Cor - vrias Brilho - adamantino Diafaneidade - transparente a opaco ndice de refrao alto 2,42 Birrefringncia anmala Disperso alta 0,044 fogo Fluorescncia Permevel aos raios X Alta condutibilidade trmica

Histrico da extrao de diamante no mundo Citaes em textos indianos de 800 a.C. Golconda Alexandre em 350 a.C. Bornu citaes em 300 a.C Brasil 1725 frica 1866 Rssia 1954 Austrlia 1978 Canad 2001 Brasil reserva Roosevelt

ndia Reino de Goa - Golconda Presena de Portugueses

Diamantina Depsitos Aluvionares1725 - 1860

Descoberta de diamantes no Arraial do Tejuco Serro Frio Brasil 1725

frica descoberta nos rios Orange e Vaal - 1866

Campo de minerao no Vaal River (1873)

Extrao aluvionar atual - Angola

Kimberley frica do Sul descoberta do diamante em rocha 1871

Big Hole o maior buraco feito pelo homem no mundo

CULLINAN Bruto 3116 ct Encontrado em 1905 na Mina Premier, resultou em 9 gemas

Processamento industrial Extrao a cu aberto de kimberlitos Botswana, Lesotho...

Descoberta de kimberlitos mineralizados na Rssia 1954 Kimberlito Mir na Sibria

1978 Descoberta de diamantes em lamprotos na Austrlia Argyle Austrlia a maior mina do mundo diamantes rosa

Anos 90 Pesquisa e incio de produo em kimberlitos no Canad Diavik - extrao no gelo do rtico

Golconda, ndia

20 sc. para 12M ct150 anos para 15M ct 10 anos para 15M ct

Diamantina, 1725 frica do Sul, 1866

Sibria, 1954Austrlia, 1980

17M ct/ano40M ct/ano

Processos genticos-Em 1887 foi descrita rocha matriz do diamante como um peridotito porfirtico, logo em seguida denominado Kimberlito -A partir do reconhecimento da rocha centenas de corpos foram identificados na frica. -Anlises qumicas e dataes dos kimberlitos e de incluses no diamante mostraram que o diamante no se forma nesta rocha. -Kimberlito rocha vulcnica de composio mantlica alcalina que transportou o diamante das profundezas para a superfcie em erupo por chamins estreitas - pipes

Profundidades de 150 a 1200km T e P muito altas

Cristalizao do diamante P= 75 t/cm T= 1300 a 1500 C

Depsitos Primrios

Forma e tamanho de KCRs kimberlito e lamproto Kimberlito cenoura

Lamproto taa de champagneDimetro da cratera limitado em geral (centenas de metros)

Lamprotos so mais largos

Depsitos Primrios

Extrao subterrnea no kimberlito Premier, frica do Sul De Beers

Coromandel

Indai

Amostras de kimberlitos de Minas Gerais Coleo Svisero - Mineropar

Charneca

Limeira Forca

0

25km

AB = Abadia, AR = Abel Rgis, BB = Babilnia, BA = Bagagem, BO = Boqueiro de Cima, CE = Capo da Erva, CD = Cedro, EN = Elza Nunes, FO = Forca, FF = Fosfrtil, GL = Galeria, GR = Groto, JP = Japecanga, MA = Mateiro, MO = Morung, PS = Paraso, PV = Poo Verde, PF = Ponte Funda, RO = Rodrigues, SC = Santa Clara, SI = Santo Incio, TB = Tamborete 1 e 2, VG = Vargem 1, 2 e 3.

Prospeco de diamantes primrios> 1.000 kimberlitos descobertos desde 1966 (Redondo); < 5% esto localizados dentro de Archons

50

S 1% dos kimberlitos conhecidos tm teores econmicos

Menos de 20% dos kimberlitos decobertos contm diamantes

1000

Existem mais de 5000 kimberlitos descobertos no Mundo

5000

= 44 ppb1 ct. = 0.2 gramas

TEOR MDIO EM KIMBERLEY MINES SOUTH AFRICA (2004)22 cpht (carats/ 100 tons)20 ton. 2020 ton. ton. 20 ton. ton. 20 20 ton. 20 ton.

4,4 gramas/ 100 tons

Depsitos Secundrios

Sistema de extrao com peneiras utilizado desde 1754 na regio de Tibagi - PR

Depsitos SecundriosEluvial - Concentrao vertical Coluvial Pequeno transporte movimentos de massa

MESOZICO: Juna (Cretceo) Coromandel(Cretceo) PALEOZICO: Grupo Itarar (Tibagi) - Diamictitos Fm. Aquidauana Carbonfero - Conglomerados PROTEROZICO: Formao Sopa Brumadinho (Diamantina) - Conglomerados

Aluvial - Transporte a grandes distncias.

Brasil - depsitos Quaternrios sobre rochas sedimentares e metamrficas de idades variadas

Formao Tombador (Bahia) - Conglomerados

Intruso

Metaconglomerados

ColvioConglomerados Plancies aluvionares Terraos Leito ativo

Depsitos Secundrios

Extrao mais difcil e nica no mundo so construdas barragens de conteno do mar e as areias so lavradas para diamante 90% qualidade gema

Navio especial da Bonaparte Diamond Mining usado para minerao submarina (offshore ) de diamantes na costa da Nambia. Material extrado de profundidades de at 300m.

Diamantina (MG) Conglomerado Sopa

Extrao e lavra no Brasil

Minerao Rio Novo draga Chica da Silva a mais antiga em atividade no Brasil - 1965

Aplicaes do Diamante Serras e brocas diamantadas Ferramentas de corte de preciso Abrasivos P de polimento Filmes de diamante Gemas

Possui inmeras aplicaes tecnolgicas, entre elas foi utilizado como janela em nave espacial.

a susbstncia mais cara do mundo, custando cerca de 5 milhes de

dlares por grama!

Diamante vermelho com 0.90ct vendido em 1987 por US$ 880,000.00