Universidade Estadual Paulista Instituto de Geociências e Ciências Exatas “Campus de Rio Claro” ESTUDO DE UM DEPÓSITO DE ARGILA BALL CLAY DE TAMBÁU (SP), PARA APLICAÇÃO NA INDUSTRIA CERÂMICA DE REVESTIMENTOS. Helber Roberto Thomazella Orientador: Prof. Dr. Antenor Zanardo Tese de Doutorado elaborada junto ao Curso de Pós- Graduação em Geociências – Área de Concentração em Geologia Regional, para obtenção do Título de Doutor em Geociências. Rio Claro (SP) 2003 Comissão Examinadora Prof. Dr. José Carlos Bressiani Prof. Dr. Paulo Miranda de Figueiredo Filho Profa. Dra. Maria Margarita Torres Moreno Dr. Marcos Roberto Masson Prof. Dr. Antenor Zanardo (orientador) Autor Helber Roberto Thomazella Rio Claro, 28 de Novembro de 2003 Malu mãe, Jaime pai, Erica, Milena, Érica e Especialmente, ao pequeno Luca. Agradecimentos A conclusão deste trabalho representa a satisfação de findar um período de dificuldade, esforço, suor, paciência e muita fé. Meu e dos muitos que me acompanharam de perto. Ao Prof. Antenor, orientador, amigo, incentivador maior. Muito obrigado. À Universidade Estadual Paulista - UNESP, através Departamento de Petrologia e Metalogenia do IGCE. Aos Amigos do Grupo Qualidade em Cerâmica Vermelha. E em especial memória ao Prof. Valarelli, idealizador e fundador deste grupo. Ao professores Jairo e Margarita. Aos Amigos Adilson, Claudinho, Paco, Alan, Wladimir, Mirtis, do corpo técnico. Aos colegas Anderson, Carol, Aninha, Paulão, Wendel, e Chico Motta. E aos demais professores e funcionários Ao CNPq pelo auxílio financeiro. A Villagres, empresa de ponta também em consciência da importância da pesquisa científica. Aos Srs. Vanderli e Douglas. E também a Michel e kiko, Rui, Ricardo, Tati, Simone, Simoni, Pia, Paulinho, Cristian, João, Juninho, Sérgio, Leo, Marcelo, Silvio, Laerte, etc. Aos meus queridos amigos da D3, Gustavo, Rose, Sérgio, Geovana, Kelson, Mario, Diego, Ike, Brike, Xuxa e a galera toda que destrói. Aos “parceiro” do Jeep Clube, Casão, Luis, Nelson, Carlinho, Palotta, Camão, Fabinho, Ricardo, Edinho e em especial ao Mingo, nosso maluco beleza e que hoje nos falta. E todos não citados e nem por isso menos importantes. A minha família, meu firme alicerce. Mãe, Pai, Milena, Érica, Erica e o Luca. Também a Hugo, Gleidy, Nicolás, Karen, Beto, Jocy, Ize, Priscila. E a Tita, Chucky, Bony, Tango, Luna, Buda, Pingo, Loro e Pirita. Agradecimentos imensuráveis a Masson, Sandrão, Marcel, Pirajú, Líneo, Juninho, Torrinha, A todos enfim, que de alguma forma me emprestaram sua luz, quando minha vela havia terminado. ACREDITE! TENHA FÉ! SEMPRE... SUMÁRIO Índice i Índice de Figuras iv Índice de tabelas vi Resumo vii Abstract viii 1. INTRODUÇÃO 1 2. OBJETIVOS 5 3. METODOLOGIA 6 4. REVISÃO DOS CONHECIMENTOS 9 5. APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS 52 6. DISCUSSÃO DOS RESULTADOS 90 7. CONCLUSÕES 93 8. BIBLIOGRAFIA 94 ANEXO I - Mapa ANEXO II - Metodologia ANEXO III - Fluxograma do Processo Cerâmico ANEXO IV - Difratogramas ANEXO V - Propriedades Cerâmicas ANEXO VI - Perfis de Sondagem i ÍNDICE 1 - INTRODUÇÃO 01 1.1 - ASPÉCTOS GERAIS 01 1.2 - LOCALIZAÇÃO DA ÁREA 03 2 - OBJETIVOS 05 3 - METODOLOGIA 06 3.1 - ASPECTOS PRELIMINARES 06 3.2 - PESQUISA BIBLIOGRÁFICA 06 3.3 - ATIVIDADES DE CAMPO 06 3.4 - CARACTERIZAÇÕES MINERALÓGICAS E QUÍMICAS E CERÂMICAS 08 4 - REVISÃO DOS CONHECIMENTOS 09 4.1 - ASPECTOS ECONÔMICOS DO SETOR DE REVESTIMENTOS 09 4.2 - PROCESSO CERÂMICO 11 4.2.1 - Fabricação de Pisos e Revestimentos – Aspectos Tecnológicos 12 A) Preparação da Massa 15 A1)Composição da Massa 15 A2) Moagem 15 A3) Atomização 16 B) Prensagem 16 C) Secagem 17 D) Preparação de Esmaltes 17 E) Preparação de Pastas 18 F) Esmaltação 19 G) Queima 19 H) Escolha do Produto Cerâmico Final 21 H1) Seleção Visual 22 H2) Classificação Geométrica 22 I) Inspeção da Qualidade 22 4.2.2 - Matérias-primas Cerâmicas 22 A) Argilas 22 B) Outras Matérias-Primas 24 B1) Feldspatos 24 B2) Carbonatos 25 ii B3) Talco 27 4.3 - ASPECTOS FISIOGRÁFICOS E GEOMORFOLÓGICOS 27 4.4 - SÍNTESE DOS CONHECIMENTOS GEOLÓGICOS 31 4.4.1 - Generalidades 31 4.4.2 - Aspectos Geológicos Regionais 33 A) PRÉ-CAMBRIANO 33 A1) Complexo Guaxupé e Grupo Caconde 36 A2) Complexo Barbacena 37 A3) Greenstone-Belt Morro do Ferro 38 A4) Grupos Araxá, Andrelândia e São João Del Rei 39 A5)Grupo Amparo 40 A6) Grupo Itapira 41 B) PALEOZÖICO 41 B1) Subgrupo Itararé 41 B2) Formação Tatuí 43 B3 )Formação Corumbataí 44 B4) Formação Pirambóia 46 C) MESOZÖICO 47 C1) Rochas Básicas 47 C2) Complexo Alcalino de Poços de Caldas 47 D) CENOZÖICO 48 D1) Coberturas Cenozóicas ou Formação Rio Claro 48 D2) Depósitos Aluvionares 48 4.4.3 - Tectônica e Sedimentação 49 5 - APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS 52 5.1 - GENERALIDADES 52 5.2 - ASPECTOS GEOLÓGICOS LOCAIS 52 5.3 - TIPOLOGIA DOS MATERIAIS 55 5.4 - MINERALOGIA 58 5.5 - GÊNESE DA JAZIDA 61 5.6 - CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS 65 5.7 - PLASTICIDADE 67 5.8 - CARACTERÍSTICAS FÍSICAS CERÂMICAS 69 5.8.1 - Desempenho de Moagem 69 5.8.2 - Determinação das Propriedades Cerâmicas 72 5.9 - UTILIZAÇÃO COMERCIAL DAS ARGILAS ESTUDADAS 76 5.9.1 - Utilização Para Engobes 77 5.9.2 - Utilização Para Massas 79 5.10 - ANÁLISE DE COMPOSIÇÕES DE MASSA 83 5.11 - AVALIAÇÃO QUANTITATIVA 88 iii 6 - DISCUSSÃO DOS RESULTADOS 90 7 - CONCLUSÕES 93 8 - BIBLIOGRÁFIA 94 ANEXO I - Mapa ANEXO II - Metodologia ANEXO III - Fluxograma do Processo Cerâmico ANEXO IV - Difratogramas ANEXO V - Propriedades Cerâmicas ANEXO VI - Perfis de Sondagem iv ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1 - Mapa simplificado de acesso à área. A linha em vermelho representa o trajeto a partir da capital 04 Figura 2 - Metodologia utilizada. Os ensaios de caracterização dos materiais argilosos e as composições de massa massas foram baseados na proposta de Souza Santos (1989). 07 Figura 3 - Mapa de localização dos 3 maiores pólos cerâmicos do Estado de São Paulo. 12 Figura 4 - Fluxograma do processo de fabricação de pisos e revestimentos, por processo de atomização (moagem a úmido e secagem por spray drier). 14 Figura 5 - Principais depósitos de argilas Ball Clay inglesas e suas composições mineralógicas. 25 Figura 6 - Compartimentação do relevo no estado de São Paulo. 32 Figura 7 - Mapa geológico Regional. Modificado da Carta Geológica do Projeto Sapucaí, escala 1:25.000 – Folha de Ribeirão Preto (Cavalcanti, 1979). 35 Figura 8 - Foto Mostrando o contato da bacia com o embasamento cristalino. O sedimento é um siltito laminado e avermelhado, com pequenas marcas onduladas nas lentes arenosas. O embasamento é representado um granitóide semi-alterado. Localização: Rodovia Casa Branca – Mococa, Km 172. 53 Figura 9 - Foto Mostrando arenito com vários níveis conglomeráticos. A coluna deste ponto encontra-se mais detalhada em anexo (anexo VI). 54 Figura 10 - Vista do leito do Rio Pardo a jusante. Neste trecho o rio tem aproximadamente 60 metros de largura. Ponto 45. 54 Figura 11 - Mapa Geológico da Região de São Simão e Tambaú (SP). Modificado de Tanno et. al., 1997 e Folha de Ribeirão Preto (SF.23-V-C) escala 1:250.000. Projeto Sapucaí (Cavalcanti et al., 1979). 55 Figura 12 - Modelagem em 3D mostrando o largo vale do Rio Pardo na área de estudo. 56 Figura 13 - Fotos da área da várzea, mostrando seu relevo plano e extenso, A) Vista para SE a partir do ponto 31. B) Vista para N a partir do ponto 16. C) Vista para NE a partir do ponto 31. D) Vista para W a partir do ponto 30. E) Vista para E a partir do ponto 10. F) Vista para E nas proximidades do ponto 44. 57 Figura 14 - Perfil AB mostrando as sucessões sedimentares na área de estudo. 63 Figura 15 - Resultados da análise de amostra total por fluorescência de raios x. 66 Figura 16 - Caulins espanhóis e ingleses para fabricação de massas cerâmicas brancas (% em peso) Barba et al. (1997). 68 Figura 17 - Constituintes químicos em porcentagem, de argilas plásticas de queima branca comercializadas no Estado de São Paulo. 68 v Figura 18 - Foto dos corpos de prova queimados. Observar as cores de queima para os diferentes tipos de argilas testadas. 75 Figura 19 - Média dos principais índices físicos das argilas estudadas. Absorção de água, (AA), Reatração de queima (RQ), MRF (Módulo de Ruptura a Flexão) e PF (Perda ao Fogo). 77 Figura 20 - Placas com aplicação de engobe formulado com argilas de testes. 80 Figura 21 - Localização dos grupos de seleção das amostras constituintes dos blends das amostras-base 1,2 e 3. 81 Figura 22 - Composição química entre as amostras utilizadas como referência para o desenvolvimento do minério, e as três argilas do mercado paulista. 82 Figura 23 - Corpos de prova das amostras AB-1, AB-2 e AB-3 comparadas as principais argilas do mercado paulista. 83 Figura 24 - Critérios para seleção de matérias-primas para fabricação de suportes cerâmicos. Barba et al. (1997). 83 Figura 25 - Corpos de provas mostrando as cores das matérias-primas utilizadas para complementar as formulações de massa. FL – Filito, AT – Argila Taguá, AP – Argila Plástica e AL – “Argila” Leucítica. 85 Figura 26 - Corpos de prova das formulações cerâmicas. 88 Figura 27 - Mapa da área mostrando as seções para cálculo do depósito. 89 vi ÍNDICE DE TABELAS Tabela 1 - Ranking dos países produtores. 10 Tabela 2 - A evolução da produção brasileira, dos mercados interno e externo e o faturamento. 11 Tabela 3 - Produção nacional por seguimento regional. 11 Tabela 4 - Mecanismos de aumento da resistência durante ao processo de secagem. 18 Tabela 5 - Classificação das argilas. Apresentada por Barba et. al. (1997). 26 Tabela 6 - Distribuição mineralógica das argilas estudadas. 59 Tabela 7 - Resultado da análise microscópica da fração silte e areia muito fina em porcentagem de grãos contados. 60 Tabela 8 - Resultados de determinação da plasticidade para algumas amostras da argila estudada. 67 Tabela 9 - Plasticidade para diferentes minerais argilosos em estado puro, segundo Barba et al. (1997). 69 Tabela 10 - Resultados da etapa de moagem para preparação dos corpos de prova, para algumas amostras testadas. 71 Tabela 11 - Resultado de caracterização do material pesquisado. 72 Tabela 12 - Composições químicas em porcentagem, das principais argilas comerciais para composições de engobe. JP2 – Magnesita SA. – Mogi das Cruzes. São Simão –Estiva Refratários Ltda 77 Tabela 13 - Formula padrão de engobe, para verificação da utilização das argilas. 78 Tabela 14 - Argilas selecionadas para testes de engobe e seus resultados de moagem. 79 Tabela 15 - Resultados cerâmicos das amostras-base. 81 Tabela 16 - Requisitos para materiais argilosos para uso em massa de queima branca, segundo Barba et al. (1197). 84 Tabela 17 - Matérias-primas utilizadas para composições de massa de teste. 85 Tabela 18 - Formulação orientativa para massa de pavimentos gresificados. Barba et al. (1997) 86 Tabela 19 - Composição química em porcentagem, dos materiais utilizados para as formulações. 86 Tabela 20 - Composição química em porcentagem, das formulações de massa desenvolvidas. 87 Tabela 21 - Resultados cerâmicos das formulações de massa. 88 vii Resumo Este estudo trata de aspectos ligados a duas grandes áreas do conhecimento científico, a geologia e a ciência dos materiais, em especial a área cerâmica. A arte de se fazer cerâmica representa a tangência entre estas duas ciências. O ponto do trabalho principal é a descrição e a avaliação de um depósito de argila plástica branca, também conhecida como ball clay, na região de Tambaú (SP), às margens do Rio Pardo. Este tipo de argila tem especial utilidade da industria cerâmica de revestimentos, atuando como componente suspencionante, plastificante e clareador de massas fabricadas por processo via úmida. Também pode ser um nobre componente para fabricação de engobes. O depósito estudado é uma extensa várzea, cujo rico depósito contém argilas plásticas comparáveis as argilas hoje disponíveis e abastecendo o parque industrial de revestimentos do sudeste brasileiro. Os estudos mineralógicos revelaram aspectos interessantes sobre áreas fontes para estes sedimentos e aspectos ligados à deposição destas argilas. Os ensaios individuais e de formulação mostraram o desempenho das argilas estudadas, e quando comparadas às argilas disponíveis no mercado, mostraram a sua viabilidade técnica com qualidade destacada. viii Abstract This study deals with aspects linked to two great areas of knowledge: Geology and The Science of Materials, particularly the ceramic. The art of making ceramic represents the tangency between these two sciences. The main point of this work is the description and the evaluation of the white plastic clay deposit; also know as ball clay, in the region of Tambaú (SP), on the riversides of the Pardo River. This kind of clay has a special utility in the ceramic industry of revestment, acting as a suspending, molding and bleaching component of powders made throughout a spray drayer process. It can also be a noble component of making engobe. The deposit studied is a locate on de vast, low and flat land alongside the river whose rich deposit contains plastic clay compared with the clay which is available and supplies the revestment industries in southeast Brazil. The mineralogical studies reveal interesting aspects about areas which are sources for these sediments and aspects concerning this clay deposition. The individual and formulation tests have shown the studied clay performance, and when is already in the market, the studies have shown its technical feasibility with distinguished quality. 1 1 - INTRODUÇÃO 1.1 - ASPECTOS GERAIS No mercado mundial de pisos e revestimentos cerâmicos, o Brasil ocupa lugar de destaque entre os maiores produtores, (Itália, Espanha e China), apresentando contínuo crescimento no panorama produtivo internacional. Graças aos avanços tecnológicos das duas últimas décadas, a capacidade produtiva do setor aumentou muito, sendo a China o país que apresenta o maior crescimento nos últimos 5 anos. A preocupação com a produção em massa prejudicou, em parte, a imagem dos produtos brasileiros no exterior pois, enquanto outros países buscavam um produto final de boa qualidade, aliando este mesmo avanço tecnológico com pesquisas de ponta e parcerias entre instituições de pesquisa e empresas, as empresas brasileiras se fixavam, basicamente, em produzir quantidades cada vez mais elevadas, e a custos mais baixos, em detrimento da qualidade como um todo. O caso espanhol pode ser tomado como exemplo, pois uma parceria entre o ITC - Instituto de Tecnologia Ceramica e a Associación de Investigación da las Industrias Ceramicas, trouxe enormes benefícios ao Pólo Cerâmico de Castellón, fortalecendo o setor e melhorando a qualidade dos produtos. A prática brasileira da produção em massa viabilizou-se, em parte, devido à instabilidade política do país e ao consumo relativamente elevado dos produtos que não enfrentavam concorrência externa à altura. No entanto, nos últimos anos, esse quadro vem se transformando com a globalização, que leva as empresas brasileiras a se defrontarem com um mercado externo altamente competitivo. Uma nova visão vem alterando esse horizonte e as empresas brasileiras estão se empenhando na busca de tecnologia de processamento, caracterização e desenvolvimento de matérias-primas e aperfeiçoamento de seus recursos humanos, para melhorar a qualidade dos seus produtos. Essas medidas constituem os primeiros passos estratégicos para se alcançar os principais concorrentes tornando- se, assim, competitivas tanto no mercado interno quanto no externo. Devido à importância da região de Santa Gertrudes-Cordeirópolis no setor de revestimentos cerâmicos, em termos nacionais, tornam-se necessários cada vez 2 mais, estudos e parcerias que alavanquem o desenvolvimento, como novas técnicas de processamento, melhor caracterização de suas matérias-primas e aprimoramento de recursos humanos. Atualmente, algumas indústrias nacionais possuem qualidade comparável à dos mais tradicionais do setor, e neste sentido, a indústria da região vem tentando adaptar-se a este mercado competitivo, buscando, ainda que timidamente, a melhoria da qualidade e, principalmente, a redução de custos de produção. Além de todas as ações e técnicas, no que diz respeito ao processo de fabricação, desenvolvidas e aplicadas pelas empresas para redução de custos e melhorias para garantir esta qualidade no processo produtivo, sabe-se que a proximidade das fontes de matéria-prima é um dos fatores básicos para garantir um custo operacional baixo. A existência desse pólo e, especialmente, o seu vertiginoso crescimento se deve à abundância e qualidade de matérias-primas, provenientes da Formação Corumbataí, que possibilitam a produção de revestimentos cerâmicos pelo processo de via seca, portanto com custos mais baixos de produção. Em contra-partida, devido a estes aspectos, as indústrias que produzem por via úmida têm uma grande necessidade de competitividade e diversificação, e necessitam destas e de outras matérias-primas, em especial as plásticas e de queima branca. Assim, a pesquisa e caracterização destes e outros materiais semelhantes próximos é de extrema importância para o desenvolvimento deste mesmo pólo, e até dos demais. Também fica evidente a importância de projetos que possam contribuir para otimizar e racionalizar ao máximo a utilização das matérias-primas, para que sejam atendidas as exigências de qualidade que o mercado atual necessita, e com o mais baixo custo de produção. A produção de cerâmica de massa “branca”, na região de Santa Gertrudes, parece ter estabilizado seu crescimento. Porém, uma tendência à diversificação de produtos, como as massas monoporosa e porcelânica, pode alavancar uma retomada no crescimento para as empresas que produzem com massa atomizada. Uma das maiores carências, no momento, em relação às matérias-primas cerâmicas é a de argilas plásticas com queima branca (“argila branca” ou “argila de várzea”), e este trabalho discute sobre as particularidades destes materiais, tanto 3 geológicas quanto tecnicamente, com o objetivo de contribuir para o seu aproveitamento racional, na extração e na indústria. Esses tipos de argilas têm comportamento muito plástico e apresentam cores claras (do branco ao creme) quando queimadas, constituindo um importante componente dentro de formulações cerâmicas de processo atomizado, e como matéria-prima para outros produtos dentro do processo cerâmico (engobes, esmaltes, etc.). No entanto, em outros produtos cerâmicos também se utilizam esses tipos de argilas, como em sanitários, porcelanas, porcelanas elétricas. A identificação de depósitos desses tipos de argila, sua caracterização e o entendimento de seu comportamento cerâmico é muito importante, e espera-se com este estudo contribuir para isso. 1.2 - LOCALIZAÇÃO DA ÁREA A área de estudo constitui uma planície de inundação na margem esquerda do Rio Pardo, no Município de Tambaú (SP) (figura 1). Esta várzea tem condições potenciais (técnicas e econômicas) ao abrigar um depósito de argila, de comportamento plástico e queima branca, para uso na fabricação de placas cerâmicas de revestimento por moagem a úmido e atomização. Tambaú situa-se ao norte da capital do estado a uma distância aproximada de 262 km. Sua economia estrutura-se principalmente em atividades agrícolas e pecuárias, seguidas pela indústria, principalmente cerâmica, além de comércio e mineração. Detentora de longa tradição no setor cerâmico a cidade de Tambaú possui um parque industrial voltado à cerâmica vermelha estrutural (tijolos, lajotas, telhas, manilhas etc.), Além disso, a região constitui também uma importante área extratora de matérias-primas que abastece o setor industrial cerâmico paulista e local com argilas de várzea, taguás, além de brita, areia e saibro para construção civil. De Tambaú, pela SP – 340, que liga esta cidade a Mococa, percorre-se cerca de 28 km até a Fazenda Mosquito, local onde foi realizado o estudo. 4 SP Brasil Campinas Ribeirão Preto São Paulo Pirassununga Limeira Rio Claro 20°00' 20°00' 52°00' 47°00' 47°00' 24°00'24°00' 52°00' Mococa Tambaú P. Ferreira Figura 1 – Mapa simplificado de acesso à área. A linha em vermelho representa o trajeto a partir da capital. 5 2 – OBJETIVOS Esta tese tem como objetivo principal a caracterização mineralógica, química, genética e tecnológica de um determinado depósito de argila plástica de queima clara, visando a sua utilização pelas indústrias cerâmicas de toda região sudeste, bem como o fornecimento de dados que fomentem ou direcionem a descoberta ou caracterização de novos depósitos similares na Depressão Periférica Paulista. Por meio de análises químicas e testes para caracterização de propriedades cerâmicas, foi possível estabelecer a relação entre as características in situ das argilas estudada e seu comportamento industrial. Os resultados mostram um material de extrema flexibilidade de trabalho, com inúmeras possibilidades de blends e misturas, em que os benefícios para a indústria são evidentes do ponto de vista de estabilidade de propriedades, com ganhos de qualidade em curto prazo. E ainda, por meio da elaboração de um modelo genético específico, torne-se claro diferenciar várzeas com argilas vermelhas das que contém argilas de queima brancas, para a região estudada, principalmente argilas de queima branca com certos teores de fundêntes. O objeto de estudo trata-se de uma extensa várzea presente na margem esquerda do Rio Pardo, localizada no extremo norte do município de Tambaú (SP) a jusante da cidade de São José do Rio Pardo. Nessa várzea foi detectada a presença de argila plástica de queima branca, matéria-prima denominada no meio como “argila branca” ou “argila de várzea”, aproveitadas pelas indústrias paulistas de revestimentos que utilizam o processo de fabricação conhecido como via úmida ou atomização e, também, pelas que utilizam o processo via seca, neste caso para o acabamento (engobes e esmaltes). 6 3 – METODOLOGÍA 3.1 - ASPECTOS PRELIMINARES Os dados obtidos e apresentados neste estudo resultaram da soma de métodos, ensaios e análises que englobam ensaios exclusivos para caracterização de materiais argilosos para uso em cerâmica, além de outras análises de apoio (químicas, mineralógicas, etc.) e também de pesquisa mineral (sondagem amostragem, etc.). As etapas basicamente foram: coleta de material, confecção de corpos de prova e caracterização química, mineralógica e para uso cerâmico. Na figura 2 pode ser observado o conjunto das atividades realizadas para a execução do estudo. 3.2 - PESQUISA BIBLIOGRÁFICA Inicialmente foi preciso fazer um levantamento de dados da literatura sobre os vários aspectos abordados neste trabalho como, a geologia da região, aspectos geológicos locais, mineralogia das rochas e matérias-primas utilizadas, tecnologias e metodologias de caracterização e processamento de matérias-primas cerâmicas. 3.3 - ATIVIDADES DE CAMPO O local da amostragem é uma área de várzea situada no município de Tambaú (SP), próximo ao limite com o município de Mococa (SP). A escolha do local foi resultado da análise de fatores como a importância de argilas de queima clara, para a produção de barbotinas e massas por processo atomizado e porque a área representa um depósito potencial, que pode ser mais um a abastecer o mercado paulista. A amostragem constituiu-se de sondagem a trado manual até 4 metros de profundidade, locados topograficamente em uma malha de 400X400 metros, aproximadamente, como pode ser observado no mapa em anexo (ANEXO I). Eventualmente, algumas distorções nesta malha foram necessárias para poder 7 acomodar os furos em regiões onde a várzea é mais estreita, ou onde, por motivos diversos, a execução da sondagem a trado é impedida. Durante a sondagem os poços foram acompanhados e descritos visando confeccionar perfis e determinar a geometria dos corpos encontrados. As informações levantadas, juntamente com dados da literatura sobre este tipo de depósito, serviram para construir um quadro genético do depósito. T ho m a ze lla ( 20 0 3 ) Figura 2 - Metodologia utilizada. Os ensaios de caracterização dos materiais argilosos e as composições de massas foram baseados na proposta de Souza Santos (1989). 8 Para cada furo realizado, a coleta de amostras foi definida de modo a se amostrar os níveis argilosos plásticos, independente de sua espessura. A amostra coletada representa toda a extensão da espessura de uma determinada fácies, definida no local, através das características e aspectos in natura, como cor, textura, plasticidade (qualitativa), etc. 3.4 - CARACTERIZAÇÕES MINERALÓGICAS, QUÍMICAS E CERÂMICAS O conjunto de atividades realizado para a caracterização mineralógica, química e determinação das propriedades cerâmica, compreende análises e ensaios bastante conhecidos, assim podendo ser resumidos conforme apresentado a seguir: CARACTERIZAÇÕES MINERALÓGICAS E QUÍMICAS. • Determinação mineralógica e quantificação por microscopia óptica • Determinação mineralógica Por Difração de Raios X • Análise Química Por Fluorescência de Raios X DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES CERÂMICAS • Determinação do Índice de Plasticidade • Desempenho de Moagem • Ensaios de Amostras Individuais • Amostra Padrão • Desempenho em Formulação • Determinação das Propriedades Cerâmicas: A) Umidificação e Prensagem dos Corpos de Prova B) Queima C) Perda ao Fogo D) Retração de Queima E) Módulo de Ruptura a Flexão F) Absorção de Água H) Normatização AVALIAÇÃO QUANTITATIVA Em anexo, estes tópicos são discutidos em detalhes, onde são apresentadas fórmulas, aspectos conceituais e suas importâncias (ANEXO II). 9 4 - REVISÃO DOS CONHECIMENTOS 4.1 - ASPECTOS ECONÔMICOS DO SETOR DE REVESTIMENTOS O segmento de cerâmica de revestimentos no Brasil é um dos mais importantes do setor e apresenta crescente desempenho tecnológico, sendo representado por 127 unidades industriais, o qual produziu revestimentos, pisos e pastilhas no montante de 428 milhões de m2 em 1999, o que corresponde a 87% dos 492 milhões de m2 de capacidade instalada nacional. O Brasil, desde 1993, vem mantendo-se como 4º produtor mundial após a China, Itália e Espanha (tabela 1). O valor da produção nacional atingiu, em 1999, a casa dos US$ 1,3 bilhões, com uma exportação de US$ 170 milhões, para 42,6 milhões de m2 exportados. O setor cerâmico nacional emprega diretamente 23.000/ano e seu parque industrial está dividido por processo produtivo em 40% para via seca e 60 % para via úmida. No Brasil, o consumo per capita de pisos e revestimentos é algo em torno de 2,2 m2/hab., enquanto na Itália é de 3,1; em Portugal, 4,9; em Taiwan e Espanha, 5,5. Nota-se um grande potencial de crescimento no país. O Brasil vem melhorando sua participação no mercado externo e com perspectivas otimistas, pois enquanto Itália e Espanha exportam aproximadamente 78% do mercado mundial, a participação brasileira é de cerca de 5%. A América do Norte, a Europa e a América Latina, com exceção dos países do Mercosul compram aproximadamente 69% das exportações brasileiras. Os países do Mercosul ficam com 24% das exportações. (ABC, 2003). Como se pode observar, a maioria dos países experimentou aumento na sua produção, no período de 1993 a 1998. Itália e Espanha aumentaram, juntos, 130 milhões de metros quadrados no ano de 1994 para 1995. A exceção ficou para o Brasil que, em 1995, teve queda de 10 % na sua produção neste mesmo período. Em 1998 China, Espanha, Brasil e Turquia (esta última em menor escala) tiveram sua porcentagem de participação aumentada, no total da produção mundial. A Itália, por outro lado, diminuiu. O acréscimo na produção destes países foi em sua maior parte impulsionada pelo aumento nas exportações. 10 Tabela 1 - Ranking dos países produtores. Ranking País Produção 1993 1 milhões de m2 Produção 19941 milhões de m2 Produção 19951 milhões de m2 Produção 19982 milhões de m2 % da produção Mundial em 19951 % da produção Mundial em 19982 1 China 400 400 900 1400 26,9 33,0 2 Itália 453 510 562 589 16,8 13,9 3 Espanha 281 320 400 564 12,0 13,3 4 Brasil 234 290 266 401 8,0 9,5 5 Turquia 84 93 107 154 3,2 3,6 Subtotal 66,9 73,3 Produção Mundial (milhões de m2) 3341 4240 Fontes: 1 - Revista Mundo Cerâmico, Ano IV, n. 33, 1997. 2 - ANFACER – Dados Estatísticos. 1999. Na tabela 2 pode-se observar a evolução da produção dos mercados interno e externo e o faturamento nacional. No período de 1996 a 1999, a porcentagem da capacidade produtiva instalada e utilizada permaneceu constante, porém a produção aumentou 27%, e com uma queda progressiva na taxa de crescimento. O mercado interno experimentou um aumento 24% contra 52,7% do mercado externo. Estes valores mostram a importância que as exportações vem adquirindo neste setor industrial nacional, acompanhado por um aumento progressivo em seu crescimento. A produção por segmento regional no Brasil pode ser observada na tabela 3, destacando que os valores regionais mostram a importância da região sudeste, seguida pela região sul, na produção nacional, pois juntas respondem por 75% da produção do país. O Estado de São Paulo contribui de maneira importante nesta busca pela competitividade, uma vez que abriga três dos quatro maiores pólos cerâmicos de revestimentos do Brasil. São eles: o pólo cerâmico de Santa Gertrudes- Cordeirópolis, o pólo de Mogi-Guaçu, e o pólo da grande São Paulo (figura 3). O quarto maior pólo cerâmico encontra-se em Criciúma (SC). Em 1997 o pólo de Santa Gertrudes-Cordeirópolis contribuía com 50 % da produção nacional de pisos e revestimentos apresentando uma produção de 10 milhões de m2/mês e fechando este mesmo ano com uma capacidade instalada de 15 milhões de m2/mês. 11 Tabela 2 – A evolução da produção brasileira, dos mercados interno e externo e o faturamento. Ano 1996 1997 1998 1999 Obs.: Capacidade Instalada 385,0 432,0 455,0 492,0 (milhões de m2) Utilização da capacidade 87,38 88,73 88,07 87,09 (%) Produção nacional 336,4 383,3 400,7 428,5 (milhões de m2) Crescimento % 13,94 4,54 6,94 Média 8,4% aa Mercado Interno – Vendas 309,1 339,8 358,7 383,3 (milhões de m2) Crescimento % 9,93 5,56 6,86 Média 7,4% aa Mercado Externo 27,9 29,6 34,6 42,6 (milhões de m2) Crescimento % 6,09 16,89 23,12 Média 15,1% aa Faturamento total 1650 1900 2100 2365 (milhões de R$) Mercado Interno 1508 1740 1950 2065 (milhões de R$) Crescimento % 15,38 12,07 5,90 Média 11,0% aa Mercado Externo 142 150 155 170 (milhões de US$) Crescimento % 5,63 3,33 9,68 Média 6,2% aa Fonte: ANFACER – Dados Estatísticos. 1999 Tabela 3 – Produção nacional por segmento regional. Segmentação Geográfica Ano: 1999 Sudeste 58,00% Sul 33,00% Nordeste 6,00% Centro-Oeste 2,00% Norte 1,00% Fonte: ANFACER – Dados Estatísticos. 1999 in: home-page ABC 2003. 4.2 - PROCESSO CERÂMICO Este estudo trata de aspectos ligados a duas grandes áreas do conhecimento científico, a geologia e a ciência dos materiais (em especial a área cerâmica). A arte de se fazer cerâmica representa o ponto de tangência entre estas duas ciências, mas a existência de matéria-prima não é suficiente para se fazer cerâmica, por isso deve-se entender o comportamento destas matérias-primas, diante do processamento, a fim de que se atinjam as propriedades pretendidas. 12 Limeira Peixe Rio do Marília Tupã Rio Aguapeí Ou Feio Rio Tietê Rio Paranapanema Rio Pa ra n á 20 S 22 S 53 W 51 W 24 S 49 W 47 W 20 S 22 S 24 S 45 W 49 W 47 W53 W 51 W Rio Sorocaba Rio Pir acicaba Presidente Prudente Bauru Botucatu Sorocaba Ribeira Campinas Americana Ubatuba Araraquara Ribeirão Preto São José do Rio Preto Araçatuba Legenda: Rio G rande São Carlos Jacaré-Guaçu 45 W 1 2 3 1 - Polo Cerâmico de Sta. Getrudes-Cordeirópolis 2 - Polo Cerâmico da Grande São Paulo 3 - Polo Cerâmico de Mogi-Guaçu São Paulo Mogi-Mirin Mogi-Guaçu Rio Claro Araras São Paulo Figura 3 - Mapa de localização dos 3 maiores pólos cerâmicos do Estado de São Paulo. Assim, enquanto a geologia se encarrega de descobrir depósitos e caracterizá- los a ciência dos materiais, estuda o processamento e comportamento das matérias- primas. Este intercâmbio sempre foi acompanhado de perto pela tecnologia, que recebe as informações e as devolve na forma de novas técnicas de caracterização de matérias-primas e de processamento. Como este trabalho objetiva estudar matérias-primas com vistas ao emprego cerâmico, será importante comentar um pouco sobre o processo cerâmico em questão. 4.2.1 - Fabricação de Pisos e Revestimentos – Aspectos Tecnológicos A palavra "cerâmica" é derivada do grego kerameikos, que significa "feito de terra" ou "terroso". Esta palavra é facilmente associada a produtos, como: tijolos, telhas, ladrilho de pisos, manilhas, elementos vazados, cerâmica utilitária, entre outros, e aos processos de fabricação a estes associados que, no Brasil, chama-se de "cerâmica vermelha". 13 No entanto, esta palavra pode ser definida de várias formas. De modo geral, materiais cerâmicos são produtos fabricados a partir de matérias-primas, em geral não metálicas, naturais, beneficiadas (exemplos comuns são areia, argilas diversas e algumas rochas) e sintéticas (como alumina, óxidos metálicos, etc.). Por meio de processamento adequado, as características dessas matérias- primas são alteradas em composição química e em suas fases cristalinas. Essa alteração se processa quando os materiais são submetidos a temperaturas elevadas para que propriedades úteis desejadas sejam obtidas. As principais matérias-primas utilizadas pelas cerâmicas de pisos e revestimentos são os materiais argilosos ou argilas, encontradas com relativa abundância na natureza. O termo argila é usado para designar materiais não consolidados, por exemplo, argila de várzea, cujos constituintes mineralógicos apresentam-se em granulometria menor que 4µm, ou para se referir a alguma espécie mineral do grupo dos filossilicatos (argilominerais). As principais etapas no processamento de materiais cerâmicos, visando a produção de pisos e revestimentos por processo atomizado, podem ser agrupadas simplificadamente, da seguinte forma: I - Preparação da matéria-prima: é a etapa em que as matérias-primas são misturadas para comporem a massa ou pó. Esta etapa inclui a moagem e a atomização. II - Conformação (moldagem) e esmaltação: é a etapa em que se confere ao pó preparado na etapa anterior o formato desejado por meio de prensagem, e em seguida são aplicadas as decorações (esmaltação, serigrafias, etc.). III – Queima ou sinterização: nesta etapa as peças cerâmicas são aquecidas (queima) a altas temperaturas (de 1000 a até 1200 °C, dependendo do produto) com a finalidade de adquirirem as propriedades definitivas e desejadas de um produto cerâmico. IV - Acabamento final e Classificação: dependendo do processo e produto utilizado, as peças queimadas podem ainda passar novamente por outra etapa de queima (produtos biqueima). Mas geralmente, após o processamento térmico, as peças são classificadas (bitolas e tonalidades) e são descartadas aquelas com defeitos (classificação). Conhecer o comportamento das matérias-primas durante o processamento é 14 de vital importância para o desenvolvimento de novos insumos processos e produtos cerâmicos. O Fluxograma do processo de fabricação de pisos e revestimentos é apresentado na figura 4 e, em seguida, são apresentadas as etapas segundo esta figura. Em anexo (ANEXO III) encontra-se o fluxograma mais completo do processo que poderá ser observado para maiores detalhes, incluindo controles de processos das propriedades importantes. A seguir são apresentadas, detalhadamente, as etapas do processo de fabricação de cerâmica por via úmida. Matéria-prima (argila) Preparação do Esmaltes e Pastas Moagem Atomização Prensagem (Conformação) Secagem EsmaltaçãoQueima Seleção Visual Classificação Geométrica Produto Final Inspeção Final Expedição (Sinterização) (Embalagem) A A3A2 H1 H2 B C DEFG H I PADRÃO X Figura 4 - Fluxograma do processo de fabricação de pisos e revestimentos, por processo de atomização (moagem a úmido e secagem por spray drier). 15 A) Preparação da Massa O processo via úmida consiste na preparação de massa na presença de água, ou seja, as matérias primas são misturadas e moídas a úmido para, posteriormente, passarem pelo processo de atomização quando ocorre a retirada da água e formação de grânulos que compõem a massa atomizada. É um eficiente processo de preparação do pó, em comparação com a via seca, em que as argilas são moídas a seco. Além da composição de várias matérias-primas, o produto resultante do processo via úmida possui alta uniformidade. A1) Composição da Massa: todo o processo de produção da base cerâmica se inicia com a formulação da massa, que é composta por várias matérias-primas, escolhidas de forma a obter o produto desejado, em proporções pré definidas a seco. Cada matéria-prima integrante do composto deve possuir características pré- determinadas como: absorção de água, retração de queima, módulo de ruptura e resistência à flexão, expansão por umidade, dilatação, cor de queima (que influencia diretamente na cor do produto final), etc., pois assim proporcionará um produto com as características pré-definidas e desejadas, mediante dosagem adequada. Estabelecida a composição da massa, realiza-se a pesagem a seco e em seguida a carga é transportada até os moinhos de barbotina. A2) Moagem: o moinho é um cilindro disposto horizontalmente e, em seu interior, existem esferas de porcelana ou sílex (elemento de moagem) que, ao girar, chocam-se com o material, promovendo a moagem. Para iniciar a moagem são adicionados defloculante e água a fim de completar a carga. A água é o meio para a moagem a úmido, e o defloculante é utilizado para proporcionar maior dispersão entre as partículas facilitando a ação dos meios de moagem. O produto resultante da moagem é denominado barbotina, que é composta de partículas sólidas, em suspensão num meio aquoso. Após o término da moagem, a barbotina é descarregada em grandes tanques com agitadores, estando pronta para o processo de atomização. Os controles, a serem efetuados no processo de moagem são a densidade e viscosidade da barbotina, e o resíduo de moagem. Essas características possuem 16 padrões pré-estabelecidos para que o produto seja o mais homogêneo possível, proporcionando melhor eficiência na etapa seguinte. Logicamente, esses padrões dependem dos produtos a serem fabricados, dos equipamentos e das matérias- primas. Esta etapa e as seguintes variam de uma empresa para outra. A3) Atomização: o processo de atomização é realizado por um equipamento denominado atomizador ou spray-dryer, semelhante a um grande funil, e consiste basicamente na pulverização da barbotina, por meio de lanças e bicos de spray, em uma zona de ar quente circulante, a alta temperatura e alta pressão, na parte superior do funil. A água existente na barbotina é retirada sob a forma de vapor e as partículas sólidas sofrem um processo de nucleação (em contato com o ar quente) e crescimento, resultando no pó atomizado que por gravidade cai para bico do funil, onde é coletado e silado. Essa massa possui uma determinada distribuição granulométrica (tamanho dos grânulos) e umidade residual, ambas controladas e definidas de acordo com o desejado. O perfeito controle da curva granulométrica do pó atomizado e sua umidade garantem uma prensagem plenamente satisfatória. O produto resultante desta etapa é então transportado até os silos de armazenagem, onde permanece em descanso por determinado período, estando pronto para o processo de prensagem. Os controles a serem efetuados no processo de atomização são a umidade e a granulometria do pó. B) Prensagem É a etapa do processo em que ocorre a conformação do pó em formatos pré- definidos. É realizado por grandes prensas hidráulicas/pneumáticas que definem a forma e resistência mecânica do corpo cerâmico para as etapas subseqüentes. Quanto maior a pressão de prensagem mais resistente se torna a placa cerâmica a verde (nome dado às peças recém-prensadas). Os controles a serem efetuados no processo de prensagem são a umidade e granulometria do pó (controles sobre a massa), espessura, peso, resistência a verde e densidade aparente (controles sobre a peça prensada) 17 Em uma formulação de massa por processo de atomização, a argila de várzea tem sua primeira grande importância durante a conformação. Estas argilas têm como característica típica sua grande plasticidade in natura quando contém certa quantidade de água, devido à presença de matéria orgânica coloidal. Assim, para uma conformação eficiente, a presença de materiais com estas características se faz importante para evitar a produção de peças frágeis, que não suportem as demais etapas de produção. C) Secagem O processo de secagem é importante, pois retira a água residual ainda contida na peça após a prensagem. Realizado por meio de secadores, que podem ser horizontais ou verticais, este processo é responsável pela redução dos valores de umidade da peça para menos de 1%. Nesta etapa também ocorre a elevação da temperatura da placa, condição de extrema importância para a boa esmaltação. Os controles a serem efetuados no processo de secagem são o peso, resistência a seco, umidade de saída e retração de secagem. Os componentes da massa, como a argila plástica, que ajudam na conformação das placas conferem a estas um ganho considerável de resistência, quando passam pelo secador. A resistência mecânica seca é aumentada devido a uma série de mecanismos e algumas variáveis ligadas a estes. A tabela 4 resume estes mecanismos. Observando-os percebe-se que, entre os tipos de matérias-primas cerâmicas, as que mais se destacam na contribuição ao aumento da resistência a seco são, logicamente, os materiais argilosos por seu reduzido tamanho de partículas, e suas características de superfície (variada densidade de cargas elétricas, capacidade de troca catiônica e superfície específica). D) Preparação de Esmaltes Os esmaltes são compostos químicos que se aplicam sobre o produto, conferindo decoração e resistência à abrasão. Todos os esmaltes utilizados em produção são preparados de acordo com a sua formulação, por meio da moagem. 18 Antes desse processo faz-se a pesagem das matérias-primas, etapa das mais importantes, pois qualquer erro neste sentido pode influenciar diretamente as propriedades do produto final. Uma vez realizada a pesagem, transporta-se a carga até um moinho, semelhante ao de matérias-primas, porém menor, onde se adicionam água e alguns aditivos químicos. O composto é moído por tempo pré-determinado ou até que as características exigidas se enquadrem dentro dos padrões estabelecidos. Os controles a serem efetuados no processo de moagem de esmaltes são densidade e viscosidade do esmalte, resíduo de moagem e teste de queima (textura). Em seguida o esmalte é transportando até a linha de esmaltação onde deverá ser aplicado sobre as placas cerâmicas. Tabela 4 – Mecanismos de aumento da resistência durante o processo de secagem. Mecanismo Variáveis que determinam a eficiência Força de Van der Walls Tamanho e distância entre as partículas Forças eletrostáticas Tamanho e distância entre as partículas Densidade de carga Forças Capilares Tamanho e distância entre as partículas Conteúdo de líquido Tensão superficial do líquido Ligações sólidas Tamanho e distância entre as partículas Conteúdo de ligantes Natureza do ligante Fonte: Sanchez (1997). E) Preparação de Pastas Pastas são tintas para a decoração do produto cerâmico. Sua preparação constitui um processo mais simples que, geralmente, envolve apenas uma homogeneização de corantes e aditivos. Em certos processos são utilizados equipamentos que proporcionam uma micronização, isto é eliminação de grânulos grandes deixando a pasta mais homogênea. Os controles a serem efetuados no processo de preparação da pasta são densidade, viscosidade, resíduo e teste de queima (análise da cor x padrão 19 estabelecido). Após a preparação e aprovação do lote, a pasta segue para a linha de esmaltação onde posteriormente será aplicada nas placas cerâmicas. F) Esmaltação O termo esmaltação ou linha de esmaltação é empregado geralmente para descrever todo o processo que envolve a aplicação de esmaltes e tintas sobre as placas cerâmicas e situa-se imediatamente após a secagem. Dependendo do produto ou modelo em processo, podem ser utilizadas diferentes aplicações de esmaltes e tintas serigráficas, além de equipamentos de aplicação ou decoração diferenciados. Normalmente, a esmaltação se processa em 3 aplicações consecutivas: 1° - Aplicação de Engobe: composto aplicado que sela a superfície da peça, preparando-a para a aplicação da base (esmalte). 2° - Aplicação de Base: composto que funciona como fundo para a decoração e, após se fundir na queima, proporciona resistência à abrasão na superfície da peça. 3 ° - Aplicação de Tinta (decoração). Eventualmente algumas linhas de produtos utilizam camadas extras de esmalte de cobertura e granílhas que objetivam tornar os mesmos ainda mais resistentes quanto à abrasão. Outros produtos podem não apresentar aplicação de tintas (exemplo: produtos monocromáticos). A decoração dos produtos é realizada por telas serigráficas planas ou rotativas, que são os equipamentos mais utilizados, embora existam outros. Os controles na linha de esmaltação são a densidade e viscosidade dos esmaltes e tintas, resíduo dos esmaltes e tintas e peso da aplicação de esmaltes e tintas (quantidade aplicada). G) Queima Após passar pela linha de esmaltação, as placas seguem para o forno onde sofrerão o processo de sinterização. Nesta etapa ocorrem reações que vão desde a fusão de alguns componentes da massa e esmalte até a eliminação de gases 20 carboxílicos (CO, CO2, etc.) água livre e estrutural. O produto geralmente sofre uma retração em seu tamanho e perde parte de seu peso, além de ter a sua resistência mecânica significativamente aumentada. A superfície das placas cerâmicas passa a apresentar, além de colorações definidas, um aspecto brilhante proporcionado pela vitrificação dos esmaltes. É nesta fase que as placas cerâmicas adquirem as propriedades definitivas desejadas. O processo de queima é composto basicamente de três etapas, que compõem a curva de queima: 1º - zona de aquecimento lento; 2º - zona de queima; 3º - zona de resfriamento. As temperaturas são controladas em todas as etapas, pois sendo assim, uma curva de queima é traçada para cada produto. Esta curva depende das características da massa, esmalte, do ciclo de queima e do produto desejado e, é nesta etapa do processo que se pode controlá-la. A cor de queima final que a massa apresenta é um balanço das cores de queima individual de seus componentes. A seleção de uma argila plástica para fim cerâmico deve levar em conta sua cor de queima, além de suas propriedades, é claro, na faixa de temperatura em que se pretende usar. As cores de interesse normalmente variam do branco ao creme claro. Em quantidades significantes da formulação, estas argilas de queima clara ajudam a esmaecer o matiz amarronzado das massas, passando a marrons claros, beges, etc. Dependendo da cor dos demais materiais, como os filitos e talcos este efeito “clareador” pode ser mais ou menos efetivo. Os tons mais próximos ao branco tendem a tornar o material mais nobre pois indica uma maior pureza referente aos óxidos corantes como o Fe2O3, TiO2, MnO, principalmente, entre outros elementos. Nestes casos o material pode ser utilizado para a confecção de engobes, que exige uma brancura extrema. 21 H) Escolha do Produto Cerâmico Final A etapa de escolha é geralmente composta de duas operações básicas: a primeira envolve a seleção visual das placas; e a segunda, a classificação automática quanto às dimensões geométricas e deformações. H1) Seleção Visual: na linha de escolha as placas cerâmicas são classificadas, através de seleção visual, em produtos qualidade A, B e C. Os critérios para classificação, definidos pela Norma ISO 13006, são: Produto Qualidade A: o produto pertence à qualidade A quando o observador à distância de 1m da face da peça não verificar defeito algum. Permite-se no máximo 5 % de peças defeituosas no tamanho do lote. Os produtos qualidade A são os únicos garantidos pela Norma Brasileira de Regulamentações NBR 13.818. Produto Qualidade B: o produto pertence à qualidade B quando o observador, à distância de 1 m da face da peça, observar defeitos que a 3 metros não foram observados. Não apresenta separação de tonalidade e tamanho, mas pode apresentar deformações maiores (empeno, curvatura, etc.). Produto Qualidade C: é o produto que apresenta grandes defeitos geralmente visíveis a uma distância de 3 metros. Não possui separação de tamanho e tonalidade e pode apresentar grandes deformações (empeno, curvatura, etc.). H2) Classificação Geométrica: a classificação geométrica das placas é realizada, na maioria das empresas, por equipamentos de controle automatizado. Os controles realizados na classificação geométrica são: Tamanho: durante o processo de queima, as placas cerâmicas sofrem retrações em suas dimensões, e algumas podem sofrer uma retração maior que as outras. Devido a este fato, as placas cerâmicas são separadas em diferentes tamanhos atualmente conhecidos por bitolas. Estes tamanhos estão especificados em suas embalagens, assim como suas tolerâncias são estabelecidas pela norma. Ortogonalidade: a ortogonalidade demonstra se a peça está dentro ou fora de esquadro, ou seja, se os seus lados são perpendiculares e possuem o mesmo tamanho. 22 Retitude: a retitude define a curvatura dos lados da peça, se estão voltados para dentro ou para fora. Curvatura Central: é o desvio vertical do centro da peça em relação a uma diagonal da placa. Curvatura Lateral: é o mesmo tipo de deformação da anterior, só que em relação aos lados da peça. Empeno: é caracterizado pelo desvio de pelo menos um dos vértices da peça em relação ao plano estabelecido pelos outros três. Os padrões de tolerância para a classificação são especificados pela norma NBR 13.818 e determinados em relação ao tamanho de fabricação da placa cerâmica em análise. I) Inspeção da Qualidade Após embalagem e paletização os produtos são inspecionados e testados em laboratório para, em seguida, os lotes serem liberados. Os controles de inspeção do produto acabado são: a análise visual, absorção de água (grupo BIIb), carga de ruptura, módulo de resistência à flexão, expansão por umidade, resistência à abrasão (PEI), resistência ao manchamento, resistência ao ataque químico, resistência ao gretamento, resistência ao choque térmico, características geométricas e coeficiente de atrito. Muitas destas características são analisadas em relação à especificação e declaração do fabricante. A NBR13.818 especifica valores dentro dos quais os produtos devem estar inseridos, e os métodos apropriados para a realização destes ensaios. 4.2.2 - Matérias-primas Cerâmicas A) Argilas Normalmente, quando se pensa em matérias-primas para a fabricação de cerâmica, costuma-se generalizá-las como argila, embora na fabricação de revestimentos por via úmida sejam também usados outros materiais como filitos, 23 talcos, etc. Esta generalização é comumente feita por pessoas não ligadas à atividade cerâmica. A denominação “argilas” é usada para se fazer referência a um material de granulação fina que manifesta comportamento plástico quando misturada com água em quantidade limitada, podendo aparecer na natureza de muitas formas, como rochas consolidadas (litificadas) ou materiais inconsolidados (com pouca ou nenhuma litificação ou transformações pós-deposição), de origem muito variada e associada a um número de minerais diferentes, como quartzo, feldspatos, carbonatos e minerais pesados. O termo “argila” traz consigo uma certa confusão quanto à sua aplicação, da mesma forma que entre “minerais de argila” e “argilominerais”. Segundo Wentworth (1922), folhelhos e argilitos são rochas siliciclásticas compostas por material na fração granulometria menor que 0,004 mm ou 4 µm (fração argila), com estruturação visível ou não. Para outros autores, o limite da fração argila estaria em tamanhos menores que 0,002 mm ( ou < 2 µm). Já os siltitos são composições entre grãos de tamanho argila com areia muito fina, ou seja entre 4 µm e 625 µm. Sedimentos finos ainda inconsolidados, depositados em várzeas, lagos e mares, podem ser chamados de argila, porém as rochas lutáceas – siltitos, folhelhos e argilitos – já mencionadas, não o podem. Isso porque, apesar de serem depositadas nesses ambientes, elas passaram por processos diagenéticos – sujeitas a todas as mudanças, como, perda de água, consolidação, diminuição do volume, cimentações diversas, etc. – passando a ser argilitos, folhelhos, lamitos ou ritmitos. Com relação aos “minerais de argila” e “argilominerais”, podem-se encontrar duas situações: - minerais presentes na natureza que constituem a fração argila; - minerais do grupo dos filossilicatos presentes em rochas argilosas que, às vezes, podem constituir cristais maiores que 2 µm, ficando fora da fração argila. Segundo Souza Santos (1989), o limite granulométrico ideal é a dimensão adotada pela escola alemã, que é < 2 µm, porque nesta fração a quantidade de não- argilominerais é praticamente nenhuma. 24 Até o advento dos raios X, muita confusão havia na determinação da mineralogia de rochas de granulação fina, ou seja, os argilitos, folhelhos, siltitos, etc.. Com a difração de raios X, pode-se constatar que grande parte da fração argila (10 a 20 %) não se constituía de minerais do grupo dos filossilicatos, mas por quartzo, carbonatos, óxidos metálicos, etc. (Velde, 1995). Masson (1998) sugere, como simplificação terminológica, que o termo “minerais de argila” poderia ser usado para se referir a todo mineral que se encontrasse em granulometria argila, e que “argilominerais” ficasse reservado aos minerais da família dos filossilicatos. Neste trabalho será considerado 2 µm como limite. Os argilominerais são muito numerosos, mas podem-se destacar os mais comuns como a caulinita, a illita, a montmorilinita, a clorita e os interestratificados. Barba et al. (1997) apresenta um resumo da classificação geológica de matérias-primas argilosas, de acordo com a localização e natureza (tabela 5). A argila estudada neste trabalho se enquadra, segundo a classificação de Barba (1997), no tipo sedimentar acumulada por inundações de cursos de água, de cor de queima branca tipo Ball Clay. Em termos mundiais, os maiores produtores são os EUA (1milhão de t/ano) e a Inglaterra (650 mil t/ano). (Motta, 1991). Neste contexto a Inglaterra tem pioneirismo no aproveitamento econômico dessas argilas. Aspectos gerais sobre três importantes depósitos ingleses podem ser observados na figura 5. B) Outras Matérias-Primas B1) Feldspatos: Feldspatos são aluminossilicatos de Na, Ca, K e Ba, constituindo diferentes soluções sólidas e diversos graus de ordenamento. Os termos extremos são albita (NaAlSi3O8), anortita (CaAl2Si2O8), ortoclásio/microclínio (KalSi3O8) e celsiana (BaAl2Si2O8). É o grupo mineralógico mais abundante da crosta terrestre e constitui, com freqüência, mais de 50% de muitas rochas, aparecendo misturado com quartzo e micas. Devido a essa freqüência de ocorrência, é usado para classificar os tipos 25 ígneos, metamórficos e filonianos. São raros em ultrabásicas e majoritários em granitos, gnaisses, pegmatitos, etc. Com respeito à terminologia comercial, são incluídos nos feldspatos, desde materiais com grande pureza mineralógica até materiais com elevadas porcentagens de quartzo e outros, como os filitos, por exemplo, que no Brasil é largamente empregado na fabricação de massas por processo atomizado. A função dos feldspatos e rochas que o contém é servir como fundente, pois garante quantidade suficiente de fase líquida e com viscosidade adequada para a sinterização do produto sem deformações durante o processo. Porém, essa função será mais ou menos bem desempenhada dependendo da temperatura e ciclo de queima utilizados. Ainda os feldspatos in natura, em uma massa, agem como desplastificantes, compensando a alta plasticidade das argilas, evitando problemas na etapa de conformação (prensagem). MIneralogia Área Característica do Jazimento Petrografia Ca Qz Mc M.O. Arg. Plásticas Arg. Quartozosas Calcáreos Areias Norte Devon Depósitos pequenos Não linhitos 33-68 15-48 0-22 0-3 Argilas Areias Sul Devon Depósitos Grandes Linhitos 20-90 0-60 0-40 0-16 Argilas Areias Margas Dorset Depósitos mais extensos mas de menor potência Linhitos 22-83 5-60 0-30 0-8 Nota: Ca=Caulinita, Qz=Quartzo, Mc=Mica, M.O.=Matéria Orgânica. Fonte: Modificado de Sanchez (1997). Figura 5 – Principais depósitos de argilas Ball Clay inglesas e suas composições mineralógicas. B2) Carbonatos: O carbonato de cálcio (calcita) e o cálcio-magnesiano (dolomita) são os principais componentes das rochas carbonatadas sedimentares. A existência dos carbonatos em misturas de matérias-primas argilosas muda o rumo das reações, em temperaturas mais altas, para favorecer a formação de fases cristalinas que normalmente não ocorrem sem eles. Sua utilização para a fabricação de pisos e 26 revestimentos se justifica pela dupla função das fases cálcicas, pois regulam a porosidade, proporcionando um intervalo de queima mais largo e reduzem a expansão por umidade. Tabela 5 - Classificação das argilas. Apresentada por Barba et. al. (1997). GEOLÓGICA A Argilas Residuais – Formadas por alteração in situ A.1.1 - Filões em pegmatitos. A.1.2 - Depósitos em capas, em rochas ígneas ou metamóficas. A.1 – Caulins ou arg. Cauliníticas (queima branca). A.1.3 - Bolsões em calcários. A.2 – Resíduos que dão queima vermelha, derivados de vários tipos de rochas. B Argilas Coluvionares – acumulada pela lavagem das residuais C Argilas Transportadas ou Sedimentares. C.1.1.1 – Argilas de queima branca. C.1.1.2 – Argilas refratárias. C.1.1 - Argilas marinhas. Depósitos de grande extensão. C.1.1.3 – Argilas impuras, calcáreas ou não. C.1.2.1 – Argilas refratárias. C.1.2.2 – Argilas impuras de queima vermelha. C.1.2 – Argilas lacustres. Lagos ou pântanos. C.1.2.3 – Argilas calcáreas C.1.3 - Argilas de inundações de canais. São impuras ou natureza arenosa. C.1 – Argilas depositadas em água. C.1.4 - Argilas depositadas em estuários. Quase sempre impuras e laminadas. C.2 – Argilas glaciais. C.3 – Depósitos formados pelo vento (Loess). C.4 – Depósitos de origem química INDUSTRIAL A Caulins ou China Clays – Queima branca, obtida a partir do caulim bruto. B Argilas de Queima Branca. B.1 – Ball Clays. Argilas Caulinitico-illíticas de alta plasticidade, rica em mat.org., fácil dispersão em água. B.2 – Fire Clays. Argilas refratárias, em massas compactas, que por moagem podem chegar a ser plásticas B.3 – Flint Clays. Argilas duras, massivas, densas e não plásticas constituídas por caulinita bem ordenada e cristalizada, de tamanhos extremamente pequenos. C Argilas de Queima Vermelha . C.1 – Argilas refratárias. Propriedades muito variáveis, apenas com a refratariedade em comum. C.2.1 – Argilas com Baixo conteúdo de carbonatos (<5 % em peso). C.2.2 – Argilas com Médio conteúdo de carbonatos (5-15 % em peso). C.2 – Argilas Fundentes. Também com características muito diferentes, com a fundência em comum. C.2.3 – Argilas com Alto conteúdo de carbonatos (>15 % em peso). 27 Para massas gresificadas a presença de carbonato é prejudicial, pois diminui o intervalo de vitrificação e formam fases líquidas de baixa viscosidade que deformam as peças. Isto acontece porque a temperatura para produzir porcelanatos é muito maior, fazendo com que mais fase líquida seja formada e permaneça líquida por tempo suficiente para deformar as placas. Os carbonatos são muito utilizados para a fabricação de produtos porosos. B3) Talco O Talco é um filossilicato de composição Mg3Si4O10 (OH)2. No entanto esta fórmula teórica é muito rara já que o Al substitui com freqüência o Si, e o Mg é trocado pelo Fe+2 (até 2%). Emprega-se o talco, até 8%, quando se deseja aumentar a fundência das massas para pavimentos gresificados de cor branca. Em presença de feldspatos alcalinos, são produzidos eutéticos de baixa temperatura de fusão. Em revestimentos porosos, a presença de talco aumenta o coeficiente de dilatação e diminui a expansão por umidade do produto queimado. 4.3- ASPECTOS FISIOGRÁFICOS E GEOMORFOLÓGICOS A região de estudo, numa visão mais ampla, está compartimentada em duas porções distintas, com características fisiográficas marcantes e próprias, com forte condicionamento litoestrutural. A primeira é a porção constituída pelos domínios cristalinos Pré-Cambrianos; e a segunda, pelas rochas sedimentares e magmáticas básicas pertencentes à Bacia do Paraná. A área de pesquisa para fonte de matéria-prima está na Bacia do Rio Pardo, com direção WNW à NW. Esta bacia de drenagem está posicionada entre as bacias dos rios Mogi-Guaçu, a sul e Grande, a norte. O depósito está situado na unidade geomorfológica denominada Depressão Periférica Paulista, na porção norte da Zona do Mogi-Guaçu, tendo a leste o Planalto Atlântico representado pelas zonas Serrania de Lindóia (a leste e sudeste) e Planalto Alto Rio Grande (mais a leste e nordeste), com a Subzona Planalto de Caldas; e a oeste, as Cuestas Basálticas (Ponçano et al., 1981). O curso do Rio Pardo possui orientação W-NW, drena a porção oeste do Planalto Atlântico, com seu 28 alto curso posicionado na Subzona do Planalto de Caldas, unidade da Zona do Planalto do Rio Grande. Esta subzona situa-se nos limites entre os estados de São Paulo e Minas Gerais, constituindo o divisor d’águas entre as bacias dos rios Pardo, Grande e Mogi-Guaçu. Recobrindo as maiores elevações, normalmente encontram- se perfis lateríticos com gibbsita (bauxita), como no Planalto de Poços de Caldas e/ou goethita/limonita. Nas porções menos drenadas, ou meias encostas, na base do perfil de alteração ou mesmo em seu todo, pode dominar a caulinita. Apenas nos fundos dos vales mal drenados aparecem minerais do grupo da Montmorillonita e/ou interestratificados. Nesse contexto geomorfológico, o Rio Pardo corre de sudeste para noroeste exibindo forte gradiente. A sua bacia, no alto curso, logo a leste da ocorrência, aparece desmantelando os remanescentes da Superfície Sul-Americana ou Japi e Velhas, e escavando as rochas cristalinas e seus produtos de intemperismo de maneira bem energética. Na Depressão Periférica, o relevo é bem menos acidentado, com topografia colinosa suave, sendo que nesta porção a bacia hidrográfica do Rio Pardo não apresenta declive acentuado e, localmente, deposita a sua carga gerando depósitos aluvionares e erodindo rochas do Grupo Itararé, formações Corumbataí e Pirambóia, além de intrusivas básicas (diabásios da Formação Serra Geral, Sill Borda da Mata) e coberturas cenozóicas. A oeste/sudoeste do depósito, os afluentes da margem esquerda do rio Pardo estão drenando a unidade geomorfológica denominada de Cuestas Basálticas, uma das mais marcantes feições do relevo paulista, caracterizada por apresentar um relevo escarpado nos limites com a Depressão Periférica, seguido de grandes plataformas estruturais de relevo suavizado, levemente inclinados para o interior em direção à calha do Rio Paraná. (Ponçano et al. 1981). Nesse domínio as drenagens fortemente encaixadas estão desmantelando rochas e solos referentes às formações Pirambóia, Botucatu e Serra Geral, ou seja, arenitos com pouco cimento montmorillonítico a caulinítico e, às vezes, limoníticos, e basaltos e seus produtos de alteração (nontronita, sepiolita, montmorillonita, gibbsita, caulinita, goethita, hematita). 29 Terrenos Cristalinos Segundo mapa geológico do projeto Sapucaí (Cavalcanti, et al.,1979), geomorfologicamemente estes terrenos são extremamente complexos e constituem uma parcela do Planalto Atlântico. Dentro deste Planalto são agrupados os seguintes domínios: A) Planalto Sul de Minas de relevo suavemente ondulado (folha Varginha) a mais movimentado formando lineamentos de serra não muito vigorosos. Na porção mais sudeste aparece o planalto de Poços de Caldas, marcado por seqüências cristalinas de disposição anelar com nivelamento acima de 1000 metros. B) Zona Cristalina do Norte, com relevo em rochas do Complexo Varginha especialmente os termos migmatito-graníticos. Na faixa ocidental suas feições chegam a se confundir com a depressão periférica, condicionada entre 550 e 720 metros. Estas regiões cristalinas apresentam climas tipos Cwa e Cwb, segundo a classificação de Köppen (Köppen, 1948), baseada nos valores médios da temperatura do ar e pluviometria. O tipo Cwa – mesotérmico de inverno seco, com verões quentes e estação chuvosa no verão. A temperatura média no mês mais frio é inferior a 18 °C e passa de 22 °C no mais quente. Este padrão climático é constatado dentro do estado de São Paulo e também é chamado de tropical de altitude, cobre a região de ocorrência das rochas da Bacia do Paraná, continuamente até a linha divisória entre os estados de Minas Gerais e São Paulo, na região de São João da Boa Vista, no vale do Paraíba do Sul. Só não aparece ao longo do Rio Pardo onde domina o tipo Aw, na região de Ribeirão Preto. A pluviometria varia de 1.000 a 1.700 mm. A estação seca ocorre entre abril e setembro e o mais chuvosa entre janeiro e fevereiro. Na região que compreende as cidades de Lavras, Muzambinho, Poços de Caldas, Campos do Jordão e São Lourenço o clima é do tipo Cwa e grada para o Cwb. O tipo Cwb Clima mesotérmico de inverno seco, com verões brandos e estação chuvosa no verão, apresentam menos de 22 °C no mês mais quente, ficando a precipitação entre 1.300 e 1.700 mm. O mês mais seco é julho, sendo também o mais frio (em torno de 16,5 °C). A estação seca vai de maio a setembro e a estação chuvosa é, em geral, o mês de janeiro 30 A vegetação na região de estudo, segundo o relatório do Projeto Sapucaí (Cavalcanti et al., 1979), era composta pelos seguintes tipos: Floresta Mesófila – Ocorria na maior parte da área englobando as manchas dos demais tipos. Corresponde a uma formação florestal latifoliada, subcaducifolia, tropical fluvial, onde seus principais representantes eram a peroba, cedro, figueira e o pau d’álho Cerrado – Formação não florestal herbáceo-lenhosa, herbáceo-arbustiva, com árvores perenifólias, correspondia ao segundo tipo vegetal mais abundante. Ocorria de São Carlos, em uma faixa alongada no sentido ENE (de Mococa a Alfenas.) e em outra EW a norte de Varginha. Tipicamente o cerrado é constituído pelo barbatimão, o pau-santo, o cajueiro-do-campo, o ipê-amarelo, o pequi, peroba-do-campo e outras. Campo Limpo – Aparecia na forma de mancha, ao sul de Poços de Caldas (a mais próxima) dentro da floresta mesófila e correspondia a uma formação não florestal herbácea nunca inundada. Cabe ressaltar que as coberturas vegetais referidas nos trabalhos mais antigos foram quase todas destruídas. Inicialmente, pelo avanço da pecuária; depois, pelo café; e, hoje, nas regiões mais planas, observa-se o avanço da cana-de-açúcar. Desta forma, das coberturas vegetais nativas restam apenas pequenas manchas isoladas, nas margens de algumas drenagens e encostas bem acidentadas. Terrenos Sedimentares Segundo os trabalhos sobre o relevo paulista, agrupados no mapa geomorfológico do estado (IPT, 1981), 5 províncias podem ser encontradas. A área pesquisada está no limite entre as províncias III – Depressão Periférica e IV - Cuestas Basálticas, segundo a figura 6. A Depressão Periférica é composta por colinas amplas, médias e morrotes alongados paralelos. Nas Cuestas Basálticas (ou Cuestas Arenito-Basálticas) podem-se encontrar encostas íngremes, com cânions locais e morros testemunhos, formados pela intercalação de derrames basálticos juntamente com arenitos litificados, Segundo a classificação de Köppen, o clima na região pode ser enquadrado no tipo Aw – tropical úmido com verões quentes e chuvosos e, invernos secos. A temperatura média anual é de 23 °C. 31 Este clima tipo Aw está associado ao curso do Rio Pardo dentro da Bacia. A pluviosidade média anual varia de 1.100 a 1.300 mm, sendo que a estação seca ocorre entre os meses de maio e setembro, sendo julho o mês mais seco. A cobertura vegetal original da região é composta por dois tipos de vegetação: uma floresta latifoliada tropical, composta por espécimes florestais com porte de até 30 metros de altura onde predominam membros da família leguminosae; e o cerrado, composto por vegetação lenhosa, arbustos e árvores de aspecto tortuoso, caules recobertos por espessas cascas e folhas cociáceas. Da mesma forma que nos terrenos cristalinos, devido à ação antrópica, essa vegetação primitiva é encontrada apenas em pequenas manchas ao longo das drenagens em áreas de difícil acesso e em regiões não propensas ao cultivo. 4.4 - SÍNTESE DOS CONHECIMENTOS GEOLÓGICOS 4.4.1 - Generalidades A região alvo da pesquisa situa-se numa das mais importantes bacias sedimentares brasileiras: a Bacia do Paraná. Trata-se de uma bacia grande, muito rica em recursos minerais e de grande potencialidade. A Bacia do Paraná, sendo uma extensa bacia intracratônica, cobre a porção sul da América do Sul. Ela possui cerca de 6.000 metros de espessura máxima e é constituída de sedimentos e rochas vulcânicas, abrangendo a porção SW do Brasil, nordeste da Argentina, norte do Uruguai e oeste do Paraguai, cobrindo uma área total de 1.700.000 km2. No Brasil ela ocorre na porção sul, abrangendo vários estados, como São Paulo, sul de Minas Gerais, sul e leste do Mato Grosso do Sul, sul de Goiás, Paraná, Santa Catarina e Rio Grande do Sul. No Estado de São Paulo ela cobre um área de 160.000 km2. As unidades geológicas presentes nesta bacia têm idades que vão desde o Ordoviciano até o Recente, e seu preenchimento se deu em vários ciclos de sedimentação (Fúlfaro, 1972). 32 Peixe Rio do Marília Rio Aguapeí Rio Tietê Rio Paranapanema R io Par an á 20 S 22 S 53 W 51 W 24 S 49 W 47 WÁrea de Estudo Planalto Ocidental Minas Gerais OCEANO ATLÂNTICO 20 S 22 S 24 S 45 W 49 W 47 W53 W 51 W M at o G ro ss o D o Su l Paraná Rio Sorocaba Rio Piracicaba Presidente Prudente Bauru Botucatu Sorocaba Campinas São Paulo Rio Claro Araraquara Ribeirão Preto São José do Rio Preto Araçatuba Legenda: Cuestas Basálticas Depressão Periférica Planalto Atlântico Província Costeira Rio Grande São Carlos Jacaré-Guaçu 45 W V V IV IV IV IV III III II II II I II I III IV V Mococa Tambaú Figura 6 – Compartimentação do relevo no estado de São Paulo. (IPT, 1981) Na década de 70, os trabalhos se intensificaram, muitos deles clássicos, sendo até hoje referidos. Entre eles, podem ser citados os de Landim (1970), Soares (1972), Fúlfaro (1972), Vieira (1973), Soares & Landim (1973), Schneider et al. (1974), Soares (1974), Gama Jr. (1979), Almeida (1981), entre outros. Os trabalhos mais recentes que se destacam são os de Zalan et al. (1987), Sepe (1990), Gama Jr. et al. (1991), Hachiro (1991), Hachiro & Coimbra (1991), Riccomini et al. (1991), Chamani et al. (1992), Perinotto (1992), Assine (1993), Cunha & França (1993), Hachiro et al. (1993), Rohn & Lavina (1993), Brighetti (1994) e Matos (1995). Nos últimos anos, muitos trabalhos enfocaram os recursos minerais e sua utilização, especialmente a aplicação das unidades argilosas para a fabricação de revestimentos cerâmicos: Masson (1998), Thomazella (1999), Christofoletti (1999), Souza (1999), Gaspar Jr. (1999), entre outros. A região de estudo se encontra nos limites oeste da bacia onde afloram rochas cristalinas Pré-Cambrianas que formam seu embasamento. (Figura 7). O Pré- Cambriano é de interesse para este trabalho por se constituir em área fonte provável 33 para a matéria-prima em estudo. A bacia do Rio Pardo, a montante da área de estudo, está praticamente toda sobre rochas do Complexo Guaxupé, que se trata da crosta inferior de um bloco continental que cavalga por sobre a borda sul do Cráton São Francisco (Zanardo, 1992). Esta unidade é limitada ao norte pela zona de cisalhamento Varginha do Complexo Campos Gerais, (Cavalcanti, 1979) ou litologias meta-vulvano-sedimentares atribuídas ao grupo Araxá - São João del Rei e Andrelândia (Zanardo, 1992, Trouw et al. 1984), e ao sul pela faixa Itapira – Amparo. A bacia do Rio Pardo posiciona-se quase totalmente sobre o Complexo Guaxupé, drenando apenas uma pequena porção do Complexo Campos Gerais ou Barbacena. A jusante da área, o Pardo, encontra-se com o Rio Canoas, onde aumenta sua vazão e carga sedimentar, proveniente da porção imediatamente ao norte de Mococa. 4.4.2 - Aspectos Geológicos Regionais A região estudada apresenta um substrato geológico bastante simplificado no domínio da Bacia do Paraná. Na área afloram rochas do Subgrupo Itararé, da Formação Corumbataí, da Formação Pirambóia, da Formação Botucatu, da Formação Serra Geral (Grupo São Bento), segundo a classificação de Cavalcante et al. (1979). Muito próximo, já na cidade de Mococa, encontra-se o contato da bacia com o cristalino, onde afloram as rochas pré-cambrianas da região sul do cráton São Francisco. Nesta zona ocorrem as rochas do Complexo Campos Gerais (a norte) e Varginha – Guaxupé (a leste). Também se devem destacar os eventos magmáticos alcalinos de Poços de Caldas (Maciço Alcalino de Poços de Caldas), do Cretáceo/terciário. Dito isto, a estratigrafia regional fica constituída: A) PRÉ-CAMBRIANO O Pré-Cambriano que aflora a leste do depósito em foco, segundo diversos pesquisadores (Almeida et al., 1980; Haralyi & Hasui, 1982; Artur & Wernick, 1986; Soares, 1988; Campos Neto et al., 1990; Campos Neto, 1991; Campos Neto & Figueiredo, 1992; Hasui et al., 1990; Ebert et al., 1991; Zanardo, 1992; Morales, 34 1993; Dardene, 2000; Pimentel et al., 2000; Trouw et al., 2000; Paciullo et al., 2000, entre outros) resultou de colisão continental ocorrida no neoproterozóico, relacionada à amalgamação que gerou o supercontinente Gondwana. Nesse contexto, segundo Zanardo et al. 2000 a região é composta por litotipos arqueanos afetados por ciclos tectônicos posteriores (grupos Barbacena, Amparo e Greenstone Belt Morro do Ferro); seqüências metassedimentares alóctones (grupos Araxá, São João Del Rei, Andrelândia e Itapira) e terreno alóctone de alto grau metamórfico (Complexo Guaxupé e Grupo Caconde). O topo da tectono-seqüência é constituído pelo terreno alóctone de alto grau metamórfico, que ocorre imediatamente a leste da área estudada, exibindo forma triangular com vértices voltados para noroeste, sudoeste e leste. Essa unidade limita-se a nordeste com supracrustais alóctones atribuídas ao Grupo Araxá (Zanardo, 1992), Grupos Andrelândia e São João Del Rei (Trouw et al., 1984), que aparecem dispostos sobre o terreno granito-gnáissico-greenstone de idade arqueana (Grupo Barbacena e Greenstone Belt Morro do Ferro); a sudeste, com a supracrustal alóctone denominada Grupo Itapira e infracrustal denominada Grupo Amparo e, no extremo leste, com supracrustais também alóctones atribuídas aos Grupos Andrelândia e São João Del Rei. Imediatamente a nordeste do terreno de alto grau, afetando as rochas infra e supracrustais, ocorre o Cinturão de Cisalhamento Campo do Meio, de natureza levógira transpressiva (Hasui et al. 1990), enquanto a sudeste ocorre o Cinturão de Cisalhamento Ouro Fino, ramificação ocidental do Cinturão de Cisalhamento Atlântico ou Ribeira, de natureza destral, também com características transpressiva ( Ebert et al., 1991). A área triangular limitada pelos cinturões de cisalhamento foi denominada de Complexo Varginha ou Varginha-Guaxupé (Cavalcante et al., 1979 e Fonseca et al., 1979), com porções metassedimentares em fácies granulito denominada de Complexo Caconde (Campos Neto e Figueiredo, 1985) ou Grupo Caconde (Hasui et al., 1988) e granitóides denominados de Grupo Pinhal (Wernick e Penalva, 1973) ou Complexo Pinhal (Campos Neto e Figueiredo, 1985). 35 R io P ar do R io P a rd o R io C an oas S ão P au lo M in as G er ai s 1 Ri be irã o Pr et o Se rr an a C ra vi nh os C ac on de G ua xu pé Ta pi ra ti ba S ão S im ão Sa nt a R ita d o P as sa Q ua tro Sa nt a C ru z da s P al m ei ra s Ca sa B ra nc a M on te S an to d e M in as A rc eb ur go S er ra A zu l Al tin óp ol is C ás si a d os C oq ue ir os A gu lh a Ve rm el ha De sc al va do Po rt o Fe rr ei ra S . E u dó xi a M uz an bi nh o Sã o Jo ão d a B oa V is ta P oç os d e C al da s M oc o ca LE G E N D A M A PA G E O LÓ G IC O D A R E G IÃ O D E TA M B A Ú E M O C O C A M O D IF IC A D O D A C A R T A G E O L Ó G IC A D O P R O JE T O D A P U C A Í 19 79 E S C A LA 1 :2 50 .0 00 C E N O ZÓ IC O M ES O Z Ó IC O /C E N O Z Ó IC O PA LE O Z Ó IC O P R É - C A M B R IA N O /C A M B R IA N O Q ua te rn á ri o C re tá ce o /T er ci ár io Tr iá ss ic o P er m ia n o P er m ia n o /C ar b o n ífe ro D e pó si to s A lu vi ai s F or m a çã o R io C la ro M ac iç o A lc al in o d e P oç o s de C a ld as F or m a çã o S er ra G e ra l F or m a çã o P ira m bó ia F or m a çã o C o ru m b at aí S ub gr u po I ta ra ré C o m pl ex o C a m po s G er a is C o m pl ex o V ar gi nh a - G u ax u pé F ig ur a 7 - M ap a G eo ló g ic o R eg io n al ( se m e sc al a) . M od if ic ad o d a C ar ta G eo ló gi ca d o P ro je to S ap u ca í, es ca la o ri g in al 1 :2 50 .0 00 - F o lh a d e R ib ei rã o P re to ( C a va lc an ti , 1 97 9) . 1 - Á re a on d e fo i re a liz ad a as a ti vi da d es d e co le ta d e am o st ra s - F az en d a M o sq ui to . D om ín io C ris ta lin o B a ci a D o P ar an á 36 Esta área triangular foi denominada de Maciço Mediano (Almeida et al., 1976), Cráton do Paraná (Fyfe e Leonardos, 1974), Cunha de Guaxupé (Wernick et al., 1981) e Bloco Continental Paraná ou Placa do Paraná (Soares, 1988). Esta porção crustal corresponde à crosta inferior de um bloco continental que cavalga os terrenos arqueanos e coberturas proterozóicas da Borda sul do Cráton do São Francisco. A1) Complexo Guaxupé e Grupo Caconde Unidades geológicas de natureza alóctone de forma triangular (Wernick et al., 1981; Campos Neto, 1985 e 2000; Zanardo 1992 entre outros), de idade neoproterozóica, delimitada a nordeste pelo Cinturão de cisalhamento Campo do Meio, onde faz contato com rochas alóctones, atribuídas ao Grupo Araxá (Zanardo, 1992; Zanardo et al., 1996) ou ao Grupo Andrelândia São João Del Rei (Trouw et al.., 1884), empurradas sobre o terreno gnáissico-greenstone que constitui a borda sul do Craton São Francisco. A sudeste estas unidades são limitadas pelo cinturão de Cisalhamento Ouro Fino ou Atlântico e fazem contato com a Faixa Itapira Amparo, enquanto o limite oeste é dado pelas rochas da Bacia do Paraná. O Complexo Guaxupé é constituído basicamente por biotita granitóides equigranulares e porfiroblásticos, com ou sem hornblenda, e clinopiroxênios intercalados com ortognaisses granulíticos e charnockíticos, com ou sem granada. Como intercalações menores ocorrem granulitos básicos e mais raramente rochas ultramáficas com ou sem granada e nas ultramáficas olivina. Como minerais acessórios e secundários, ocorrem magnetita, ilmenita, titanita, zircão, apatita, muscovita/sericita, epidoto, clorita, carbonatos, rutilo, etc. (Zanardo 1992). O Grupo Caconde é composto por paragnaisses migmatizados, granitóides, gnaisses quartzosos, granada gnaisses, anfibolitos, kinzigitos com granada, sillimanita e/ou cordierita, gnaisses calciossilicatos e mármores. Como minerais essenciais podem aparecer, na dependência do tipo de rocha: quartzo, plagioclásios, ortoclásio, microclínio, granadas, biotita, hornblenda, clinopiroxênios, ortopiroxênios, flogopita, sillimanita, cordierita, escapolita, wollastonita, calcita, dolomita, olivina e magnetita. Como minerais acessórios e secundários podem ocorrer: rutilo, talco, muscovita/sericita, zircão, titanita, allanita, ilmenita, espinélio, epidoto, cloritas,apatita, serpentina, goethita, pirolusita, barita, carbonatos, monazita, etc. (Zanardo, 1992). 37 A2) Complexo Barbacena Na região o Complexo Barbacena é constituído por granitóides, gnaisses e migmatitos diversos, originados no Arqueano (Cavalcante et al. 1979, Fonseca et al. 1979, Wernick et al. 1981, Teixeira et al. 1989 e Fernandes 2001), contendo restos de seqüências metavulcanossedimentares. Sobre este complexo ocorrem unidades metassedimentares alóctones, atribuídas aos grupos Araxá e Canastra, de idade meso- a neoproterozóica, e autóctone a para-autóctone, de idade neoproterozóica, pertencente ao Grupo Bambuí. Completando o quadro litológico, aparecem rochas intrusivas básicas e rochas de origem pneumatolítica, a hidrotermal de diferentes idades. Os diferentes tipos de rochas infracrustais transicionam-se entre si e são representadas, dominantemente, por gnaisses bandados e/ou migmatitos heterogêneos cinza, de composição tonalítica a monzogranítica, e outra dominada por migmatitos homogêneos e granitóides gnaissificados e/ou cisalhados cinza a róseos, dominantemente graníticos a granodioríticos (Zanardo 1992). De um modo geral, este substrato siálico é constituído por gnaisses bandados a homogêneos, freqüentemente ocelares, migmatitos parcial a totalmente gnaissificados e granitóides, com ou sem foliação tectônica, bem desenvolvida. Os diferentes litotipos ocorrem intercalados formando faixas e lentes de dimensões variadas, alongadas na direção WNW-ESE. Essas rochas exibem grande variedade textural e estrutural, resultante de anatexia em grau variado, remobilizações e injeções graníticas a tonalíticas, acompanhadas, ou seguidas, de deformações dúcteis. Posteriormente, superpõem-se deformações dúcteis/rúpteis e rúpteis com hidrotermalismo e/ou epidotização. Como intercalações nessas rochas, aparecem anfibolitos e gnaisses anfibolíticos, constituindo camadas descontínuas, lentes ou boudins. Estas rochas básicas a intermediárias são melanocráticas (anfibolitos e anfibólio xistos), mesocráticas (gnaisses anfibolíticos e anfibolitos) e mais raramente ultramelanocráticas (anfibólio xisto, clinopiroxênio fels e metapiroxenito). Exibem cor verde escuro a preto. A granulação é dominantemente média, embora existam termos finos e grossos. As estruturas variam de levemente anisotrópicas a gnáissicas ou xistosas, enquanto as texturas variam de nematoblásticas a 38 granoblásticas, com termos porfiroclásticos. É comum a presença de vênulas e filetes de cor cinza claro com ou sem anfibólio, compostos por quartzo e feldspato, concordantes e discordantes, gerando estrutura agmatítica. Ocorre também um corpo relativamente grande, com espessura hectométrica e mais de um quilometro de comprimento de granulito básico. Cortando as rochas infracrustais ocorrem intrusivas básicas, de diferentes composições (com ou sem olivina e/ou ortopiroxênio) e texturas primárias (porfiríticas, granofíricas, intergranulares e subofíticos). Estas rochas apresentam bordas de resfriamento e não cortam as supracrustais autóctones e alóctones exibindo grau variado, de incipiente a total, de neomineralização, na fácies xisto verde, em condições estáticas ou dinâmicas, quando cortadas por zona de cisalhamento. Estas litologias ainda não foram datadas, todavia possuem idades mínimas de 700 ma e máximas de 2Ga (Zanardo et al., 2000). A3) Greenstone-Belt Morro do Ferro A primazia da caracterização da seqüência vulcanossedimentar na área coube a Teixeira (1978). Este pesquisador, com base na estratigrafia clássica de terrenos greenstone-belts típicos, subdividiu essa seqüência em três unidades distintas. São elas: a Unidade Morro do Níquel (basal) é constituída por derrames komatiíticos, localmente com textura spinifex, com intercalações de camadas de rochas tufogênicas aluminosas, cherts, formações ferríferas bandadas e grauvacas. A Unidade Córrego do Salvador (intermediária) é composta de derrames básicos, rochas vulcânicas retrabalhadas e formações ferríferas bandadas. A Unidade Morro do Ferro (topo) é formada predominantemente por filitos sericíticos, mármores, cloritóide xistos e espessas formações ferríferas. As rochas ultramáficas e metabásicas podem apresentar como minerais essências serpentinas, talco, cloritas, tremolita, antofilita, hornblenda, commingtonita, olivina, ortopiroxênio, diopsídio, plagioclásio, carbonatos e sulfetos e, como acessório, podem aparecer apatita, titanita, rutilo, magnetita, cromita, ilmenita e espinélio. Nas formações ferríferas, podem aparecer cummingtonita/grunerita, hornblenda, actinolita, quartzo, magnetita, apatita, gedrita, granada e titanita. Já nos metassedimentos aparecem quartzo, granada, 39 plagioclásio, sillimanita, cordierita, estaurolita, cloritóide, estilpnomelano, rutilo, apatita, magnetita, biotita, muscovita, clorita e espinélio. (Zanardo 1992). A4) Grupos Araxá, Andrelândia e São João Del Rei Ao sul da exposição do terreno gnáissico granito-greenstone, encaixado entre este e o terreno típico de crosta inferior do Complexo Guaxupé, ocorrem rochas atribuíveis ao Grupo Araxá por critérios petrográficos, metamórficos, estruturais e estratigráficos, formando uma faixa estruturada na direção WNW-ESSE (Zanardo, 1992). Essa unidade, no limite com o Complexo Guaxupé, exibe raras intercalações de rochas ultramáficas e/ou ultrabásicas compostas predominantemente por cloritas, talco e anfibólios. Para o norte sucedem-se granitóides de natureza pré- a sin- tectônica, com raras intercalações de rochas metaultramáficas, dispostas na forma de faixas orientadas na direção E-W, intercaladas com metassedimentos e metabasitos atribuíveis às porções intermediárias a superiores da tectono- estratigrafia Araxá. Este tipo de intercalações ocorre até à altura de Jacuí, Bom Jesus da Penha e Petúnia, onde ocorrem rochas de natureza ultramáfica, na forma de corpos lenticulares de dimensões extremamente variáveis, em intercalações com gnaisses, migmatitos, granitóides e metassedimentos. Essas lentes metaultramáficas, às vezes, possuem cromititos e aparecem dispostas aproximadamente, na direção E-W, formando um cinturão, que separa dois conjuntos de litologias e estruturas diferentes, configurando nítida descontinuidade. A tectono-estratigrafia desta faixa apresenta similaridade com a tectono- estratigrafia observada no sinforme de Passos. No extremo sul, fazendo contato com o Complexo Guaxupé, como era de se esperar de acordo com a estruturação regional, ocorrem rochas correlacionáveis às do topo da tectono-seqüência Araxá, constituída por cianita-granada quartzitos, cianita-granada gnaisses, granada- clinopiroxênio, gnaisses, gnaisses quartzo feldspáticos e gnaisses ocelares com intercalações subordinadas de granada-anfibolito, talco-clorita xistos, clorita-anfibólio xistos, possíveis retroeclogitos e rochas calciossilicáticas. As litologias que ocorrem no extremo sul da faixa, a sul da Zona de Cisalhamento Campos Gerais, apresentam continuidade para leste, até o norte de Varginha, e por isso foram interpretadas por Trouw et al. (1984) como extensão para oeste dos grupos São João del Rei e Andrelândia. 40 Os grupos Andrelândia e São João Del Rei, que ocorrem no extremo leste da área, são constituídos por xistos aluminonos, quartzitos e gnaisses similares aos que ocorrem no Grupo Araxá, ou seja, constituídos por: quartzo, feldspatos (ortoclásio, microclínio, albita, oligoclásio e andesina), muscovita, biotita, clorita, granada, cianita, estaurolita, rutilo, zircão, apatita, hornblenda, titanita e monazita. A5) Grupo Amparo Segundo Zanardo (1987) e Zanardo et al. (1990), os litotipos que constituem esta unidade são representados, basicamente, por migmatitos mais ou menos gnaissificados e/ou ortognaisses e granitóides de composições tonalíticas/ trondhjemíticas a granodioríticas. Essas rochas possuem coloração cinza, muito raramente aparecem mobilizados levemente rosados e, apresentam estrutura bandada ou fitada, dobrada, schlieren, nebulítica, flebítica, oftalmítica e mais raramente ptigmáticas. A composição dessas rochas espalha-se pelos campos dos monzogranitos, granodioritos e tonalitos, e caem subordinadamente no campo dos quartzo-dioritos e quartzo monzodioritos. As composições mais básicas normalmente correspondem aos melanossomas, embora apareçam com certa freqüência leucossomas de composição tonalítica e pequenos corpos lenticulares ou boudins de anfibolito, às vezes, com granada e/ou clinopiroxênio. Nas rochas que compõem esta unidade, observa-se um padrão deformacional complexo, com dobras desarmônicas, dobras redobradas, lineação de estiramento com atitudes heterogeneamente distribuídas. Também pode ser reconhecida a presença de foliações mais antigas, preservadas em micrólitos de dimensões decimétricas a decamétricas, ou mesmo maiores. Microscopicamente essas rochas mostram textura granoblástica inequigranular lobulada, com grau variável de anisotropia e os feldspatos, freqüentemente, contêm quartzo em gotas. Como minerais essenciais aparecem: plagioclásio (oligoclásio, andesina e albita), quartzo, feldspato potássico (ortoclásio e microclínio), biotita e, às vezes, hornblenda. Como acessórios ou secundários podem aparecer: muscovita, clorita, epidoto, titanita, magnetita, ilmenita, zircão, allanita, granada, carbonatos, actinolita, hidróxidos de ferro e minerais de argila (Zanardo 1987). 41 A6) Grupo Itapira Denominação criada por Ebert (1968) para agrupar um conjunto de rochas de idade assíntica, dispostas em sinformes especiais, entre antiformes, constituídos por litotipos mais antigos (Grupo Amparo), sem aparente continuidade física com as unidades correlatas que afloram a nordeste (grupos Andrelândia e São João del Rei). Esse conjunto litológico foi englobado na Faixa Alto Rio Grande por Vasconcellos (1988), Campos Neto et al. (1990), Peloggia (1990), faixa esta, definida por Hasui e Oliveira (1984), como uma unidade geológica marginal ao Cráton do São Francisco, integrada pelos grupos Andrelândia e São João del Rei. Constituindo esta unidade aparecem quartzitos, quartzo xistos feldspáticos (ou não), xistos aluminosos com silimanita e granada e xistos quartzosos, paragnaisses com granada, orto e para-ortoanfibolitos, com ou sem granada e clinopiroxênio, rochas calciossilicáticas, mármores, gonditos, biotititos, magnetita-cummingtonita- quartzo xisto e grafita xistos, sendo que os sedimentos mais arcosianos certamente foram fundidos parcial a totalmente. Essas rochas indicam origem a partir de seqüências pelíticas, psamo-pelíticas, psamíticas, grauvaqueanas, arcosianas, margosas e calciossilicáticas com intercalações de derrames e/ou intrusivas básicas, e a rocha referida como gondito possui, por um lado, tendência pelítica (granada quartzitos e paragnaisses) e por outro, calciossilicática (metamarga silicosa). Cabe ressaltar que, em gnaisses aluminosos, localmente aparecem cristais de cianita (Zanardo, 1987). B) PALEOZÓICO B1) Subgrupo ltararé É a unidade litoestratigráfica basal da Bacia do Paraná, na área de estudo, e é litologicamente muito diversificada em função de seu ambiente de deposição e de sua posição marginal na bacia. Landim & Fúlfaro (1972) e Soares (1972) subdividiram o Grupo Tubarão em dois ciclos: o glacial e o pós-glacial. O primeiro ciclo corresponde às formações ltararé e Aquidauana, e o segundo ciclo inclui as formações Tatui, lrati e Estrada Nova. 42 Inicialmente referida como formação, essa unidade foi elevada mais tarde ao status de grupo, pois Schneider et al. (1974) propuseram sua subdivisão em três formações, sendo estas de baixo para cima: Formação Campo do Tenente, Formação Mafra e Formação Rio do Sul. Essa subdivisão é perfeitamente aplicável no Estado de Santa Catarina, mas não em São Paulo, sendo neste referida como Subgrupo. O Subgrupo ltararé pode chegar a 1300 metros de espessura na porção SW do Estado de São Paulo. Ocorre na área entre oeste de São João da Boa Vista e leste de Pirassununga, e em porções mas setentrionais (Monte Santo de Minas a norte), e está assentada diretamente sobre o embasamento Pré-Cambriano através de uma superfície de não-conformidade. O limite superior com a formação Tatuí também é discordante. Considerada de idade Permo-carbonífera, esta unidade é constituída predominantemente (segundo Soares & Landim, 1973 e Petri & Fúlfaro, 1983) por corpos arenosos de formas e dimensões variadas, ritmitos constituídos por lâminas de siltitos ou arenitos finos cinzentos ou castanhos com seixos caídos e diamictitos polimíticos de dimensões variadas. As estruturas são as mais variadas, desde marcas onduladas e estratificações cruzadas nos arenitos, também ocorrem feições de deformações plásticas pene- contemporâneas à deposição e geometrias diversas, inclusive eskers. Porém há um predomínio de estruturas maciças. Na região nordeste do Estado de São Paulo, esses sedimentos apresentam-se muito semelhantes aos da Formação Aquidauana, por sua cor avermelhada e pelas relações entre as litologias. Soares & Landim, (1973) analisando vários aspectos, tanto do Subgrupo ltararé quanto da Formação Aquidauana, apontam para essa unidade, como modelo de deposição ideal, o glacial continental predominantemente terrestre, mas com ingressões marinhas ao sul. lnúmeros trabalhos posteriores contribuíram para o melhor conhecimento desta unidade. Os autores não discordam em relação ao ambiente sedimentar, e muitos apontam os processos de ressedimentação (movimentos gravitacionais subaquosos, como deslizamento em taludes) como os responsáveis por grande parte desses sedimentos. Esta unidade foi muito utilizada na região de Mogi-Guaçu 43 (principalmente os diamictitos, para a fabricação de manilhas cerâmicas) e seus produtos de alteração desta unidade e também da Formação Aquidauana (o consagrado termo “taguá”) ainda são explorados para revestimentos cerâmicos. B2) Formação Tatuí A Formação Tatuí, também constituinte do Supergrupo Tubarão, aparece gradativamente com o acunhamento das formações Rio do Rasto e Palermo em direção ao Estado de São Paulo, onde estas últimas não ocorrem (Petri & Fúlfaro, 1983). Na região de Rio Claro ela também aflora no Domo de Pitanga e nos vales dos rios Passa Cinco, Corumbataí e Cabeça, com espessura entre 70 e 80 metros, podendo chegar a 130 metros (IPT, 1981). Esta unidade é considerada Permiano inferior a médio e, litologicamente, é composta por siltitos e arenitos finos, concrecionados e silexíticos (na porção superior da unidade), lamitos verdes, creme e chocolate, geralmente maciços ou bioturbados, constituindo uma sedimentação argilosa, tendo folhelhos, calcários e até conglomerados, subordinados. As estruturas mais comuns são estratificações cruzadas acanaladas e laminações plano-paralelas (folhelhos) (Fúlfaro et al., 1984). A base da unidade apresenta colorações marron-avermelhadas, mas em direção ao topo as rochas tomam cores amareladas e esverdeadas. Essa formação é adotada como representante de uma sedimentação plataformal, em um sistema costeiro, c