UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JÚLIO DE MESQUISTA FILHO” Instituto de Geociências e Ciências Exatas Campus de Rio Claro DEFINIÇÃO DA ASSINATURA GEOQUÍMICA MULTIELEMENTO SECUNDÁRIA DOS DEPÓSITOS DE CANOAS E PERAU – VALE DO RIBEIRA – PR E SUA APLICAÇÃO COMO FERRAMENTA NA SELEÇÃO DE NOVAS ÁREAS POTENCIAIS PARA PESQUISA MINERAL. Juliano Alex Ferreira Rio Claro - SP 2012 UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JÚLIO DE MESQUISTA FILHO” Instituto de Geociências e Ciências Exatas Câmpus de Rio Claro Juliano Alex Ferreira DEFINIÇÃO DA ASSINATURA GEOQUÍMICA MULTIELEMENTO SECUNDÁRIA DOS DEPÓSITOS CANOAS E PERAU – VALE DO RIBEIRA – PR E SUA APLICAÇÃO COMO FERRAMENTA NA SELEÇÃO DE NOVAS ÁREAS POTENCIAIS PARA PESQUISA MINERAL. Dissertação de Mestrado apresentada ao Instituto de Geociências e Ciências Exatas do Câmpus de Rio Claro, da Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho, como parte dos requisitos para obtenção do título de Mestre em Geologia Regional. Orientador: Prof. Dr. Paulo Milton Barbosa Landim Rio Claro - SP 2012 JULIANO ALEX FERREIRA DEFINIÇÃO DA ASSINATURA GEOQUÍMICA MULTIELEMENTO SECUNDÁRIA DOS DEPÓSITOS CANOAS E PERAU – VALE DO RIBEIRA – PR E SUA APLICAÇÃO COMO FERRAMENTA NA SELEÇÃO DE NOVAS ÁREAS POTENCIAIS PARA PESQUISA MINERAL. Dissertação de Mestrado apresentada ao Instituto de Geociências e Ciências Exatas do Câmpus de Rio Claro, da Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho, como parte dos requisitos para obtenção do título de Mestre em Geologia Regional. Comissão Examinadora __________________________________________ __________________________________________ __________________________________________ Rio Claro, ________ de _________________ de 2012 "Há homens que lutam um dia e são bons. Há outros que lutam um ano e são melhores. Há os que lutam muitos anos e são muito bons. Porém, há os que lutam toda a vida. Esses são os imprescindíveis." (Bertolt Brecht) Por uma vida toda dedicada ao trabalho até os últimos instantes, dedico este trabalho ao amigo e professor, Dr.Elias Carneiro Daitx (in memoriam). AGRADECIMENTOS Ao Prof. Dr. Paulo Milton Barbosa Landim pela orientação e disposição em tocar em frente este projeto após o falecimento do professor Dr. Elias Carneiro Daitx. A minha noiva Caroline pela disposição em corrigir e revisar este trabalho inúmeras vezes, mesmo super atarefada com o seu mestrado e aulas. A empresa Votorantim Metais, representada pelo Diretor de exploração Jones Belther e o Gerente geral de exploração Lucio Molinari, por disponibilizar os dados para a execução deste projeto e também pelo apoio na sua realização. Um especial agradecimento ao geólogo Francisco Abreu (Btv) pelas contribuições, discussões, incentivo e apoio enquanto estive sob sua coordenação na equipe do regional zinco Brasil. Ao amigo e colega de trabalho João Henrique Boniatti por me ajudar com a geologia regional do Vale do Ribeira. Ao meu irmão Gustavo pela ajuda sempre que necessária na entrega de documentos, protocolos e demais burocracias junto a Pós-Graduação durante minhas constantes viagens de trabalho. Aos professores Dr. Antenor Zanardo e Dr. José Ricardo Sturaro pelas dicas e discussões na minha qualificação. Ao Programa de Pós-Graduação em Geologia Regional e seu quadro de funcionários com especial agradecimento à secretária Rosângela Vacello pela atenção e auxílio sempre que necessário. "A imaginação é mais importante que o conhecimento." (Albert Einstein) RESUMO A região do Vale do Ribeira onde está inserido o Complexo Perau, contempla dois depósitos importantes de Pb-Zn-Ag, (Depósitos Canoas e Perau) além de diversas ocorrências de metais básicos (Água Clara, Pretinhos, Betara, Lavras, Salvador) e inúmeros showings de minerais oxidados de cobre. O presente estudo teve como objetivo a definição da assinatura geoquímica multielementos secundária das mineralizações de chumbo e zinco dos depósitos Canoas, Perau e sua aplicação como uma ferramenta na descoberta de novos depósitos subaflorantes. Para isso, foram utilizados os resultados analíticos adquiridos durante uma extensa campanha geoquímica de sedimento de corrente (2007 a 2008) impetrada durante a execução de um projeto de exploração mineral no Vale do Ribeira. Dentre as ferramentas ou procedimentos estatísticos uni e multivariados disponíveis, são destacados neste trabalho: Estatística Descritiva, Agrupamentos Hierárquico e Análise dos Componentes Principais além da Regressão Polinomial. Os resultados obtidos acerca da assinatura geoquímica secundária das jazidas Canoas e Perau mostram agrupamentos de elementos bem destacados em torno das microbacias contemplando zonas com mineralização aflorantes ou subaflorantes. Dentre os agrupamentos químicos que melhor representam a mineralização secundária dos depósitos Canoas e Perau, destacam-se os elementos Zn, Pb, Ba, Ag e Cu, no caso da jazida Canoas e Pb, Ba, Ag, Zn, Na e S para a jazida Perau. Para a mineralização primária foram obtidos os agrupamentos dado pelos elementos Cd, Zn, Pb, ag, S e Sb. Os resultados obtidos, compostos pelos elementos com afinidade direta à mineralização Pb- Zn e seus acessórios, foram empregados por meio de uma razão aditiva cujo objetivo foi enfatizar o sinal geoquímico produzido pela mineralização nos sedimentos ativos de drenagem, coletados ao longo de toda a extensão da área estudada. Os resultados desta função aplicados a base de dados de sedimento de corrente resultou na seleção de novas áreas potenciais, cuja análise pura e simples dos resultados de sedimento de corrente, feitas anteriormente não haviam sido capazes de fazer. Palavras-chaves: Análise multivariada, análise de tendência, assinatura geoquímica, áreas potenciais, sedimento de corrente, Vale do Ribeira. ABSTRACT Vale do Ribeira region, where is located the Perau Complex, comprises two important deposits of Pb-Zn-Ag (Água Clara, Pretinhos, Betara, Lavras, Salvador) and countless showings of oxidized copper minerals. This paper had as objective the definition of secondary multi-element geochemical signature of the mineralizations of lead and zinc in the deposits of Canoas, Perau, and its implementation as an instrument in the discovery of new sub-surface deposits. Therefore, were used the analytical results acquired during an extensive geochemical campaign of stream sediment (2007 to 2008) impetrated during the realization of a mineral exploration project in Vale do Ribeira. Among the instruments or univariate and multivariate statistical procedures available, are highlighted in this paper: Descriptive Statistics, Hierarquical Groupings and Principal Component Analysis beyond the Polynomial Regression. Results gathered on secondary geochemical signature of Canoas and Perau deposits show prominent groups of elements around micro-basins covering zones with outcropping or sub-surface mineralization. Among the chemical groups that best represent the secondary mineralization of Canoas and Perau deposits, the most important are the elements Zn, Pb, Ba, Ag e Cu in the case of Canoas deposit, and Pb, Ba, Ag, Zn, Na e S, for Perau deposit. For the primary mineralization, were obtained the groups represented by the elements Cd, Zn, Pb, Ag, S e Sb. The results obtained, composed by the elements with direct affinity to Pb-Zn mineralization and its accessories, were employed by an additive ratio whose goal was to emphasize the geochemical signal produced by the mineralization in active drainage sediments, collected over the whole extension of the studied area. The results of this function applied to the stream sediment database resulted in the selection of new potential areas, for which the pure and simple analysis of stream sediment made before was not capable to do. Keywords: Multivariate analysis, trend analysis, geochemical signature, potential areas, stream sediment, Vale do Ribeira. LISTA DE GRÁFICOS Gráfico 1: Dendograma de correlação entre os elementos analisados ................................ 86 Gráfico 2: Associação de elementos por meio da análise dos componentes principais ...... 87 Gráfico 3: Análise dos componentes principais utilizando apenas os elementos discriminados na primeira análise (ACP) ....................................................................... 88 Gráfico 4: Dendograma hierárquico de correlação entre os elementos analisados.............. 97 Gráfico 5: Associação de elementos por meio da análise de componentes principais...... 99 Gráfico 6: Análise dos componentes principais utilizando apenas os elementos discriminados na primeira análise (ACP) ............................................................................ 100 Gráfico 7: Gráfico em escala logarítmica base 10, (furo PED0039) com destaque para quebra positiva em vermelho ilustrando o horizonte mineralizado ..................................... 107 Gráfico 8: Gráfico em escala logarítmica base 10, (furo PED0039) com destaque para quebra positiva em vermelho ilustrando o horizonte mineralizado ..................................... 108 Gráfico 9: Gráfico em escala logarítmica base 10, (furo PED0039) com destaque para quebra positiva em vermelho ilustrando o horizonte mineralizado ..................................... 108 Gráfico 10: Dendograma hierárquico de correlação entre os elementos analisados ........... 109 Gráfico 11: Associação de elementos por meio da análise dos componentes principais .... 110 Gráfico 12: Análise dos componentes principais utilizando apenas os elementos discriminados na primeira análise (ACP) ............................................................................ 111 LISTA DE QUADROS Quadro 1: Características principais das mineralizações do tipo Panelas e Perau .............................. 42 Quadro 2: Quadro comparativo entre as Jazidas Perau e Canoas ........................................................ 44 Quadro 3: Método de análise e preparação das amostras de sedimento de corrente ........................... 42 Quadro 4: Elementos químicos analisados para as amostras de sedimento de corrente ..................... 42 Quadro 5: Elementos químicos analisados para as amostras de testemunho de sondagem ................ 44 Quadro 6: Elementos indicadores e farejadores em hidrogeoquímica para diferentes tipos de depósitos minerais ................................................................................................................................. 54 Quadro 7: Mobilidades de alguns elementos químicos em relação às condições ambientais de Eh/pH .................................................................................................................................................... 56 Quadro 8: Planilha ilustrando os dados disponibilizados no banco de dados ..................................... 71 Quadro 9: Resultados analíticos abaixo ou igual ao limite de detecção .............................................. 72 Quadro 10: Elementos padronizados para unidade de medida ppm .................................................... 72 Quadro 11: Estatísticas descritivas do banco de dados completo de sedimento de corrente .............. 72 Quadro 12: Banco de dados (BD) individualizado por furos com número de amostras analisadas e elementos excluídos com destaque para o furo PED0039 .................................................................... 74 Quadro 13: Sumário estatístico para amostras de sedimento de corrente do grupo-1 ......................... 75 Quadro 14: Definição das classes de anomalias .................................................................................. 79 Quadro 15: Relação de elementos excluídos por apresentarem todos os resultados analíticos abaixo do limite de detecção ............................................................................................................................ 84 Quadro 16: Resultados analíticos (ppm) para as amostras analisadas pela (ACP) ............................. 89 Quadro 17: Agrupamentos e/ou associações formadas pelos diferentes métodos utilizados (Análise de Agrupamentos Hierárquicos e Análise dos componentes principais) .............................................. 91 Quadro 18: Relação de elementos excluídos por apresentarem todos os resultados analíticos abaixo do limite de detecção ou nulos (zero) ................................................................................................... 95 Quadro 19: Quadro com as assinaturas geoquímicas secundárias dos depósitos Canoas e Perau ...... 98 Quadro 20: Resultados analíticos (ppm) para as amostras analisadas pela (ACP) ............................. 100 Quadro 21: Matriz de correlação utilizando o coeficiente de Pearson ................................................ 110 Quadro 22: Resultados analíticos sumarizados (ppm) para as amostras analisadas pela (ACP) ........ 111 Quadro 23: Elementos farejadores definidos com base na assinatura geoquímica secundária e primária dos depósitos Canoas e Perau ................................................................................................. 113 Quadro 24: Funções aditivas testadas para melhor ajustes frente às mineralizações conhecidas com destaque para a tomada como referência neste trabalho ....................................................................... 114 Quadro 25: Divisão de classes ou faixas de teores para elaboração do mapa geológico-geoquímico 115 LISTA DE TABELAS Tabela 1: Fases e principais granitóides relacionados ........................................................ 33 Tabela 2: Cuidados que se deve levar em consideração no uso da regressão polinomial (AST) ................................................................................................................................... 68 Tabela 3: Principais etapas e/ou procedimento para o cálculo da superfície de tendência 69 Tabela 4: Percentis com os teores para os principais elementos de interesse .................... 79 Tabela 5: Estatísticas descritivas ........................................................................................ 115 Tabela 6: Sumário estatístico do resultado da função aditiva ............................................ 119 LISTA DE FOTOS E FLUXOGRAMA Foto 01: Relevo acidentado da área de estudo. (visada de SE para NE, região Perau, Vale do Ribeira) .................................................................................................................. 23 Quadro de fotos: Fotos ilustrando as principais etapas da amostragem de sedimento de corrente ................................................................................................................................ 47 Fluxograma: Fluxograma de trabalho ilustrando as principais etapas de análise e manipulação dos dados ........................................................................................................ 59 LISTA DE FIGURAS Figura 1: Mapa de localização e vias de acesso da área de estudo ................................................. 22 Figura 2: Áreas cratônicas com destaque para área do projeto; Paranapanema (P); Congo (C); Kalahari (K) ..................................................................................................................................... 25 Figura 3: Mapa geológico simplificado do Escudo Paranaense, demonstrando o empilhamento estratigráfico sugerido pela Mineropar ............................................................................................ 27 Figura 4: Coluna litoestratigráfica simplificada da área de estudo.................................................. 34 Figura 5: Coluna Estratigráfica do Complexo Perau....................................................................... 36 Figura 6: Mapa geológico do projeto Perau .................................................................................... 38 Figura 7: Tipologia de depósitos tipo Panelas................................................................................. 38 Figura 8: Reservas de zinco (A), Recursos (B) e produção (C) em 2004........................................ 39 Figura 9: Arquitetura de bacias sedimentares associadas a depósitos do tipo Sedex (Sedimentary basin architecture for SEDEX deposits............................................................................................. 40 Figura 10: Mapa geológico de detalhe contemplando os principais depósitos dentro da área de estudo ............................................................................................................................................... 41 Figura 11: Amostras de sedimento coletadas no projeto................................................................. 46 Figura 12: Amostras coletadas durante o projeto, separadas em dois grupos conforme método de preparação e análise química........................................................................................................ 48 Figura 13: Figura ilustrando duas possibilidades para formação de halos geoquímicos primários em depósito de ouro filoniano .......................................................................................................... 55 Figura 14: Figura ilustrando a destruição supergênica de um depósito mineral ............................. 55 Figura 15: Posição dos quartis, decis e percentis na curva normal.................................................. 60 Figura 16: Posição dos quartis, decis e percentis na curva normal.................................................. 61 Figura 17: Curvas de distribuição unimodal, bimodal e polimodal ................................................ 61 Figura 18: Dendograma................................................................................................................... 65 Figura 19: Exemplo de gráficos bidimensionais obtidos através da análise de agrupamentos de similaridade ...................................................................................................................................... 66 Figura 20: Mapa geológico da área com teores de sedimento separados por classes de anomalias (Zn ppm) .......................................................................................................................................... 80 Figura 21: Mapa geológico da área com teores de sedimento separados por classes de anomalias (Pb ppm) ........................................................................................................................................... 80 Figura 22: Mapa geológico da área com teores de sedimento separados por classes de anomalias (Ba ppm) .......................................................................................................................................... 81 Figura 23: Mapa geológico da área com teores de sedimento separados por classes de anomalias (Cu ppm) .......................................................................................................................................... 81 Figura 24: Mapa geológico da área com teores de sedimento separados por classes de anomalias (Ag ppm) .......................................................................................................................................... 82 Figura 25: Mapa geológico da região de entorno dos depósitos Canoas I, II e III com área de influência da rede de drenagens e amostras de sedimento de corrente ............................................ 83 Figura 26: Mapa geológico da região de entorno da Mina Perau com área de influência do depósito e amostras de sedimento de corrente ................................................................................. 84 Figura 27: Mapa geológico da região de entorno dos depósitos Canoas 1, 2 e 3 com área de influência do depósito e amostras de sedimento de corrente ........................................................... 90 Figura 28: Mapa de tendência linear para os elementos Zn e Pb (C1, C2 e C3 = Corpo Canoas 1, Canoas 2 e Canoas 3) ................................................................................................................... 92 Figura 29: Mapa de tendência linear para os elementos Cu e Ba (C1, C2 e C3 = Corpo Canoas 1, Canoas 2 e Canoas 3) ................................................................................................................... 92 Figura 30: Mapa de tendência linear para o elemento Ag (C1, C2 e C3 = Corpo Canoas 1, Canoas 2 e Canoas 3) ....................................................................................................................... 93 Figura 31: Mapa de resíduos para os elementos Zn e Pb (C1, C2 e C3 = Corpo Canoas 1, Canoas 2 e Canoas 3) ....................................................................................................................... 94 Figura 32: Mapa de resíduos para os elementos Cu e Ba (C1, C2 e C3 = Corpo Canoas 1, Canoas 2 e Canoas 3) ....................................................................................................................... 94 Figura 33: Mapa de resíduo para o elemento Ag (C1, C2 e C3 = Corpo Canoas 1, Canoas 2 e Canoas 3) .......................................................................................................................................... 95 Figura 34: Mapa de tendência linear para os elementos Zn e Pb (+Perau => Depósito Perau) ..... 101 Figura 35: Mapa de tendência linear para os elementos Na e Ba (+Perau => Depósito Perau) .... 102 Figura 36: Mapa de tendência linear para os elementos Ag e Cd (+ Perau => Depósito Perau) .... 103 Figura 37: Mapa de tendência linear para os elementos S (+Perau => Depósito Perau) ................ 104 Figura 38: Mapa de resíduos para os elementos Zn e Pb (+Perau => Depósito Perau) .................. 104 Figura 39: Mapa de resíduos para os elementos Zn e Pb (+Perau => Depósito Perau) .................. 104 Figura 40: Mapa de resíduos para os elementos Na e Ba (+Perau => Depósito Perau) ................. 104 Figura 41: Mapa de resíduos para os elementos Ag e Cd (+Perau => Depósito Perau) ................. 105 Figura 42: Mapa de resíduos para o elemento S (+Perau => Depósito Perau) ............................... 105 Figura 43: Mapa geológico da área Canoas com destaque em vermelho para linhas de contorno de corpo mineralizado, e furo utilizado para a definição da assinatura geoquímica ....................... 106 Figura 44: Perfil geológico esquemático perpendicular ao prolongamento do corpo Canoas-3, e furo utilizado para definição da assinatura geoquímica (PED0039) ................................................ 107 Figura 45: Mapa geológico com resultados de sedimento de corrente (grupo-1) discriminando em classes (Zn ppm) ........................................................................................................................ 116 Figura 46: Mapa geológico com resultados de sedimento de corrente (grupo-1) discriminando em classes (Pb ppm) ......................................................................................................................... 117 Figura 47: Mapa geológico com resultados de sedimento de corrente (grupo-1) discriminando em classes (Ba ppm) 117 Figura 48: Mapa geológico com resultados de sedimento de corrente (grupo-1) discriminando em classes (Ag ppm) ........................................................................................................................ 118 Figura 49: Mapa geológico-geoquímico com destaque para as principais anomalias geradas pela função aditiva ................................................................................................................................... 120 Figura 50: Mapa geológico regional com amostragem de sedimento de corrente, rede de drenagem e principais ocorrências e depósitos conhecidos ............................................................. 121 Figura 51: Mapa geológico regional com resultados da geoquímica de sedimento de corrente (Zn – ppm) .................................................................................................................................. 122 Figura 52: Mapa geológico regional com resultados da geoquímica de sedimento de corrente (Pb – ppm) ........................................................................................................................................ 123 Figura 53: Mapa geológico regional com resultados da geoquímica de sedimento de corrente (Ba – ppm) ....................................................................................................................................... 124 Figura 54: Mapa geológico regional com resultados da geoquímica de sedimento de corrente (Ag – ppm) ....................................................................................................................................... 125 Figura 55: Mapa geológico regional com resultados da geoquímica de sedimento de corrente (Função Aditiva) .............................................................................................................................. 126 Figura 56: Mapa geológico regional com resultados da geoquímica de sedimento de corrente com destaque para resultados da função aditiva com anomalias pré-selecionadas ......................... 127 Figura 57: Mapa geológico regional com resultados da geoquímica de sedimento de corrente com destaque para resultados da função aditiva com anomalias priorizadas para check de campo 128 Figura 58: Disposição de todas as amostras de sedimento de corrente (grupo-1) utilizadas para a geração das superfícies de tendência e mapas de resíduos .............................................................. 129 Figura 59: Mapa de tendência linear (TL) e mapa de resíduo pela mínima curvatura (MR) – Zn 130 Figura 60: Mapa de tendência linear (TL) e mapa de resíduo pela mínima curvatura (MR) - Pb 130 Figura 61: Mapa de tendência linear (TL) e mapa de resíduo pela mínima curvatura (MR) – Ba 130 Figura 62: Mapa de tendência linear (TL) e mapa de resíduo pela mínima curvatura (MR) – Ag 131 Figura 63: Mapa de tendência linear (TL) e mapa de resíduo pela mínima curvatura (MR) – Função Aditiva ............................................................................................................................... 131 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO 1.1 Aspectos Gerais ................................................................................................. 20 1.2 Objetivo ............................................................................................................. 20 1.3 Localização e Acessos ....................................................................................... 21 1.3.1 Geomorfologia ............................................................................................... 22 1.3.2 Hidrografia ..................................................................................................... 23 1.3.3 Vegetação ....................................................................................................... 24 1.3.4 Clima .............................................................................................................. 24 1.3.5 Solo ................................................................................................................. 24 CAPÍTULO 2. QUADRO GEOLÓGICO REGIONAL E LOCAL 2.1 Geologia Regional do Vale do Ribeira .............................................................. 25 2.2 Estratigrafia ....................................................................................................... 27 2.2.1 Complexo Costeiro ou Cristalino ................................................................... 27 2.2.2 Grupo Setuva .................................................................................................. 28 2.2.2.1 Formação Perau ........................................................................................... 28 2.2.2.2 Formação Água Clara .................................................................................. 28 2.2.3 Grupo Açungui ............................................................................................... 29 2.2.3.1 Formação Votuverava ................................................................................. 29 2.3.3.2 Metabásicas ................................................................................................. 30 2.2.3.3 Formação Capiru ......................................................................................... 30 2.2.3.4 Formação Itaiaoca ....................................................................................... 31 2.2.3.5 Formação Antinha ....................................................................................... 31 2.2.3.6 Formação Camarinha .................................................................................. 32 2.2.3.7 Intrusivas Básicas ........................................................................................ 32 2.2.3.8 Intrusivas Ácidas ......................................................................................... 32 2.3 Geologia Local .................................................................................................. 33 CAPÍTULO 3. MINERALIZAÇÕES .................................................................. 38 3.1 Gênese e Características dos Depósitos tipo Perau ........................................... 39 CAPÍTULO 4. COLETA DE DADOS, PREPARAÇÃO E ANÁLISES QUÍMICAS 4.1 Coleta de Sedimento ativos de drenagem .......................................................... 46 4.1.1 Preparação e análise ....................................................................................... 47 4.2 Amostragem de rocha em testemunhos de sondagem ....................................... 50 4.2.1 Preparação e análise ....................................................................................... 51 CAPÍTULO 5. PRINCÍPIOS GEOQUÍMICOS EXPLORATÓRIOS 5.1 Introdução .......................................................................................................... 53 5.2 Associações de elementos ................................................................................. 53 5.3 Elementos indicadores e farejadores ................................................................. 53 5.4 Halos geoquímicos ............................................................................................ 54 5.5 Dispersão geoquímica ....................................................................................... 55 5.6 Anomalias Geoquímicas .................................................................................... 57 CAPÍTULO 6. ANÁLISE ESTATÍSTICA DOS DADOS 6.1 Introdução .......................................................................................................... 58 6.2 Estatística Descritiva ......................................................................................... 59 6.2.1 Medidas de tendência central ......................................................................... 59 6.2.1.1 Média Aritmética ......................................................................................... 60 6.2.1.2 Mediana, Quartis, Decis e Percentis ............................................................ 60 6.2.1.3 Moda ............................................................................................................ 61 6.2.1.4 Medidas de dispersão .................................................................................. 62 6.2.1.4.1 Amplitude ................................................................................................. 62 6.2.1.4.2 Variância .................................................................................................. 62 6.2.1.4.3 Desvio Padrão ........................................................................................... 62 6.2.1.4.4 Coeficiente de Variação ........................................................................... 63 6.2.2 Correlação e regressão linear ......................................................................... 63 6.3 Estatística Multivariada ..................................................................................... 64 6.3.1 Análise de Agrupamentos Hierárquicos (AAH) ............................................ 64 6.3.2 Análise de Componentes Principais (ACP) .................................................... 65 6.3.3 Regressão Multipla do Tipo Polinomial ........................................................ 66 CAPÍTULO 7. ADEQUAÇÃO DA BASE DE DADOS 7.1 Base de dados (Sedimento de Corrente) ............................................................ 70 7.1.1 Adequação do Banco de Dados de Sedimento de Corrente ........................... 71 7.1.2 Adequação do Banco de Dados de Sondagem ............................................... 73 CAPÍTULO 8. RESULTADOS 75 8.1 Análise estatística descritiva dos principais elementos químicos de interesse 79 8.2 Teor de fundo (background) e limiar ................................................................ 83 8.3 Assinatura geoquímica secundária das mineralizações conhecidas – áreas Canoas e Mina Perau ............................................................................................... 84 8.3.1 Assinatura Geoquímica Secundária do Depósito Canoas .............................. 85 8.3.1.1 Análise de Agrupamentos Hierárquicos (AAH) ......................................... 86 8.3.1.2 Análise de Componentes Principais (ACP) ................................................. 91 8.3.1.3 Regressão Polinomial .................................................................................. 93 8.3.1.4 Mapa de resíduos ......................................................................................... 93 8.3.2 Assinatura Geoquímica Secundária do Depósito Perau ................................. 95 8.3.2.1 Análise de Agrupamentos Hierárquicos (AAH) para o Depósito Perau ..... 97 8.3.2.2 Análise de componentes principais (ACP) para o Depósito Perau ............. 98 8.3.2.3 Regressão Polinomial .................................................................................. 102 8.3.2.4 Mapa de resíduos ......................................................................................... 104 8.4 Assinatura Geoquímica da Mineralização Primária .......................................... 105 8.4.1 Análise de Agrupamentos (AG) ..................................................................... 108 8.4.2 Análise de componentes principais (ACP) ..................................................... 109 CAPÍTULO 9. FUNÇÃO ADITIVA E SELEÇÃO DE ÁREAS POTENCIAIS 113 9.1 Testes de validação da função aditiva selecionada ........................................... 114 9.1.1 Área Perau – Canoas ...................................................................................... 114 9.1.2 Regional .......................................................................................................... 120 9.2 Testes com regressão polinomial ...................................................................... 128 10. CONCLUSÃO ................................................................................................. 132 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................ 134 APÊNDICE 1 ......................................................................................................... 142 APÊNDICE 2 ......................................................................................................... 144 APÊNDICE 3 ......................................................................................................... 147 APÊNDICE 4 ......................................................................................................... 153 APÊNDICE 5 ......................................................................................................... 153 20 1. INTRODUÇÃO ________________________________________________________________________________________________________________________________ 1.1 - Aspectos Gerais O Vale do Ribeira já foi considerado uma província mineira promissora, mas ainda hoje seu potencial é pouco compreendido. Trabalhos de prospecção e levantamentos geológicos feitos por órgãos governamentais na região, alguns destes feitos em escala de semi-detalhe (1:25.000; JICA/MMAJ, 1984), e principalmente os trabalhos de pesquisas para metais-base feitos pela empresa Plumbum na década de oitenta e início dos anos noventa (em parte sintetizados em DAITX, 1996), revelaram a presença de fortes indícios de mineralizações de zinco e chumbo, caracterizadas indiretamente por anomalias geoquímicas em solos e diretamente pela presença de gossans com teores elevados de zinco e chumbo. Apesar de a empresa Plumbum ter abandonado as pesquisas na região, devido principalmente a mudanças econômicas na sua controladora (Grupo Trevo) (DAITX, informação verbal), ainda apresenta potencial para a descoberta de novos corpos de minério de zinco- chumbo-prata por sua ambiência geológica similar a dos outros depósitos conhecidos como a mina Perau e Canoas corroborados pelas ocorrências de materiais ferruginosos semelhantes a gossans distribuídos ao longo da sua extensão, cuja presença de anomalias de sedimento de corrente com valores similares àqueles detectados na área da jazida Canoas e que levaram à sua descoberta (VENUSSO, 1990; DAITX, 1992). 1.2 – Objetivo Com frequência geólogos de exploração se vêem forçados a diferenciar anomalias geradas por levantamentos geoquímicos (sedimento de corrente, solo ou mesmo rocha) diretas ou indiretamente associadas à mineralizações, do background regional (CHENG, 1999), com o único objetivo de direcionar recursos e tempo na descoberta de novos depósitos minerais. Embora em um primeiro momento esta pareça ser uma tarefa aparentemente simples e rotineira, na prática, muitos são os problemas e dificuldades associados à avaliação de dados espaciais (ZHANG et al.,1998) culminando por vezes em produtos e interpretações equivocadas, 21 que por sua vez podem facilmente induzir a erros e com isso despender tempo e recursos financeiros das companhias na seleção e avaliação de áreas com potencial exploratório duvidoso. O presente estudo tem como objetivo definir a assinatura geoquímica multielemento secundária das mineralizações de chumbo e zinco dos depósitos Canoas e Perau e sua aplicação como uma ferramenta na descoberta de novos depósitos subaflorantes. Para isso, foram utilizados os resultados analíticos adquiridos durante uma extensa campanha geoquímica de sedimento de corrente (2007 a 2008) impetrada durante a execução de um projeto de exploração mineral no Vale do Ribeira pela empresa VOTORANTIM METAIS cujo objetivo era a descoberta de depósitos de metais básicos como Zn, Pb e Ag. Foram ainda desenvolvidos durante este período, concomitantemente, a coleta de sedimento de corrente, atividades como mapeamento regional (escala 1:50.000) e de semi-detalhe (escala 1:10.000), geoquímica de solo, amostragem de rocha e sondagem exploratória. 1.3 – Localização e Acessos A área a ser investigada (Figura 1) situa-se na porção SW dos Estados do Paraná e São Paulo, envolvendo as cidades de Ribeira - SP, Adrianópolis – PR e Tunas do Paraná – PR, cobrindo uma extensão de aproximadamente 820 km2. A área engloba, em parte, as Folhas Topográficas (DSG, 1981) SG22XBIV4 (Tunas), (IBGE, 1987); SG22XBVI (Apiaí), (IBGE, 1987); SG22XBV3 (Marquês de Abrantes), na escala 1:50.000 que serviram como base cartográfica para o presente trabalho. A área de estudo é servida por estradas pavimentadas ou não. A partir de Curitiba o acesso pode ser feito pela BR-476 até a altura do chamado "Quilômetro 40", distante 95 km da capital do estado, ponto central a partir do qual se tem acesso aos extremos NE e SW da área. Essa mesma área pode também ser acessada a partir da cidade de Adrianópolis, distante 135 km de Curitiba, percorrendo-se aproximadamente 20 km pelas estradas "do Perau", Canoas e adjacência. As estradas de modo geral apresentam condições normais de tráfego ao longo de todo o ano, exceto em épocas de grande pluviosidade de dezembro a março, quando é comum sua interrupção por curtos períodos. 22 Figura 1: Mapa de localização e vias de acesso da área de estudo 1.3.1 – Geomorfologia A região do Vale do Ribeira, com uma história complexa de 2.6 bilhões de anos, esteve envolvida ao longo do seu tempo em uma série de superposições de vários eventos tectônicos envolvendo rochas de origens diversas e por sua vez com características químico-mineral diferenciadas. Esta diversidade de rochas e eventos tectônicos se traduz em uma diversidade geomorfológica, pedológica e hidrológicas diferenciadas com relevos variando de plano- ondulados a bastante acidentados com desníveis de até 300 m (Foto 1). 23 Foto 01: Relevo acidentado da área de estudo. (visada de SE para NE, região Perau, Vale do Ribeira) Os vales são entalhados em forma de “v”, o que dificulta o desenvolvimento de atividades agropecuárias e favorece problemas com escorregamento de encostas muito frequentes durante os períodos chuvosos. A presença de rochas calcárias e a alta pluviosidade favorecem a presença de dolinas, sumidouros e cavernas, típicas de terrenos cársticos. 1.3.2 – Hidrografia Devido ao clima úmido e a alta precipitação pluviométrica, a rede de drenagem do vale do Ribeira é extremamente densa, sendo o rio Ribeira o coletor mais importante da bacia tendo como principais afluentes dentro do estado de São Paulo os rios Pardo e Juquiá. Normalmente os maiores volumes de água ou cheias são gerados de janeiro a março. Em contrapartida, a menor vazão ocorre em meados de julho. Na região da área de estudo, a rede de drenagem local é representada por uma diversidade de pequenos afluentes do ribeirão Grande, em sua vertente ocidental, e do ribeirão das Canoas em sua vertente leste onde estão alojados os depósitos de Canoas. 24 1.3.3 – Vegetação A alta pluviosidade aliada à forte umidade relativamente constante permite a existência de uma densa cobertura vegetal tropical do tipo mata atlântica que ocorre principalmente ao longo dos vales dos Rios Ribeira. Acima de altitudes de 600m a vegetação apresenta uma formação florestal de transição com predomínio de bracatinga chegando às formações típicas das florestas de Araucárias (RAMALHO; HAUSEN, 1975). Devido aos fortes declives da topografia, ainda encontram-se preservados remanescentes da fauna típica da região que vem perdendo espaço para o reflorestamento de pinus. 1.3.4 – Clima A região do Vale do Ribeira apresenta um clima tropical semi-úmido, mesotérmico (tipo Cfa, de Köppen), com estação seca de abril a outubro e estação chuvosa de novembro a março, período com média superior a 1.600 mm, podendo superar a 2.000 mm, e alcançando frequentemente valores diários superiores a 100 mm. A temperatura média anual da região situa- se entre 14º e 18ºC, com média térmica do mês mais frio entre 10 e 15 ºC e do mês mais quente entre 20 e 22 º C. 1.3.5 – Solo São três os tipos de solo presentes na bacia do Ribeira: solos eluviais, solos sobre aluviões fluviais e solos sobre depósitos marinhos (RAMALHO; HAUSEN, 1975). Nessa região em particular, onde afloram as rochas do Grupo Açungui desenvolveram-se principalmente os solos podzolizados e os latossolos. Os primeiros são ácidos, ricos em húmus; os segundos são também ácidos, argilosos, profundos e típicos de áreas de morros, adaptando-se bem às culturas tropicais. Nas áreas de estudo é dominante a presença de um solo argiloso, residual, com pouco quartzo, decorrentes da alteração dos grandes pacotes xistosos que recobrem a maior parte da área. 25 2. QUADRO GEOLÓGICO REGIONAL E LOCAL ______________________________________________________________________________________________________________________________________ 2.1 - Geologia Regional do Vale do Ribeira A região do Vale do Ribeira se insere na porção centro sul da província Mantiqueira, sendo esta particularmente relacionada a duas grandes unidades geotectônicas denominadas de Faixa de Dobramentos Apiaí e Maciço de Joinvile. Estas unidades representam um sistema orogênico Neoproterozóico que resultou na amalgamação do continente Gondwana (Figura 2). Figura 2: Áreas cratônicas com destaque para área do projeto; Paranapanema (P); Congo (C); Kalahari (K) (Modificado de Campanha & Sadowski, 1999) 26 A geologia da região é caracterizada pela predominância de rochas supracrustais estruturadas principalmente na direção NE-SW de grau metamórfico variando de baixo a médio, reunidas em rochas do Grupo Setuva e Açungui (CAMPANHA et al., 1996). Existe na literatura uma grande variedade de dados e vertentes quanto ao quadro estratigráfico das rochas do Grupo Açungui (CARVALHO E PINTO, 1937; OLIVEIRA E LEONARDOS, 1943; MAACK, 1947; BIGARELLA E SALAMUNI, 1956; MARINI et al. 1967; MARINI, 1970; EBERT, 1971; FUCK et al. 1971; POPP et al. 1979; SCHÖLL et al. 1980; PONTES, 1980; 1982; SCHÖLL, 1981; LOPES, 1983; FIORI et al. 1984; SOARES, 1987; REIS NETO E SOARES, 1987; FIORI, 1991; CAMPANHA, 1991; e FIORI E SALAMUNI, 1995; FASSBINDER, 1996; FASSBINDER et al. 1999) e FILHO (2005); que devido a pequena quantidade de dados geocronológicos ainda carece de estudos que melhor definam o posicionamento destes pacotes litológicos. Nesse contexto e para este trabalho, será adotada a seguinte estratigrafia baseada em Daitx (1996) e Mineropar (2001) compreendendo da base para o topo: Complexo Costeiro ou Cristalino, sequência vulcanossedimentar representada pelos Grupo Setuva (unidade basal) contemplando as formações Perau e Água Clara (Complexo Perau), Grupo Açungui abarcando a Formação Votuverava, Rochas básicas metamorfisadas, Formação Capiru, Formação ltaiacoca, Formação Antinha, Intrusivas Básicas, Intrusivas Ácidas (granito Três Córregos, Cerne, Piedade, Rio Abaixo, Morro Grande e Varginha), (Figura 3). 27 Figura 3: Mapa geológico simplificado do Escudo Paranaense, demonstrando o empilhamento estratigráfico sugerido pela Mineropar. Modificado de Mineropar (2001). 2.2 – ESTRATIGRAFIA 2.2.1 – Complexo Costeiro ou Cristalino Segundo Marini et al. (1967), o Complexo Costeiro ou Cristalino representa o embasamento das rochas supracrustais reunindo rochas metamórficas da fácie granulito, de idade arqueana constituído por gnaisses, anfibolitos, rochas básicas e xistos magnesianos. Na região de estudo estas rochas se encontram aflorantes no interior das Antiformas Anta Gorda, Água Clara e Perau. Predominam no topo desta unidade rochas gnáissicas, gnáissico- xistosas e anfibolíticas, sendo prováveis paragnaisses intensamente deformados e imbricados com quartzitos inferiores do Complexo Perau (DAITX, 1996). Área de estudo 28 2.2.2 - Grupo Setuva Bigarella e Salamuni (1956) definiram originalmente o Grupo Setuva englobando a porção basal da Série Açungui composta por gnaisses, xistos e quartzitos que segundo Marini (1970) corresponderia a um ciclo orogênico anterior ao Açungui cuja idade foi atribuída ao Proterozóico inferior por Batolla et al. (1981). Campanha et al., (1996) identificou nesta mesma sequência a presença de mármores, quartzo xistos e quartzitos com raras intercalações de metabasitos, muscovita-biotita gnaisse e anfibólio-biotita gnaisse. Pierkarz (1981) e Takahashi et al. (1981), seguidos posteriormente por Fritzsons Jr. et al. (1982), dividiram o Grupo Setuva em duas formações: Perau (base) logo acima dos xistos e gnaisses do embasamento e a formação Água Clara (topo). 2.2.2.1 – Formação Perau Definida preliminarmente por Pierkarz (1981) e Takahashi et al. (1981), seguidos posteriormente por Fritzsons Jr. et al. (1982), a Formação Perau é considerada por estes autores como a base do Grupo Setuva composta por quartzitos, carbonatos, xistos clásticos, metabasitos e formações ferríferas. Daitx (1996) por meio de colunas estratigráficas elaboradas a partir de furos de sondagens presentes nas regiões dos jazimentos Betara, Água Clara, Perau e Canoas, agrupou parte das rochas do Grupo Setuva, no que chamou de Complexo Perau, contemplando dentro deste pacote níveis quartzíticos seguidos por rochas carbonáticas e pelitocarbonática representadas por mármores calcíticos e rochas calciossilicáticas seguido por níveis anfibolíticos. 2.2.2.2 – Formação Água Clara A Formação Água Clara foi originalmente proposta por Marini et al. (1967) e corresponde a uma sequência de rochas cálciossilicáticas, calco xistos, carbonato xistos, mármores e intercalações de quartizitos, mica xistos, metabasitos e anfibolito xistos que por sua vez repousam, segundo este autor, discordantemente sobre a Formação Votuverava. 29 2.2.3 - Grupo Açungui O Grupo Açungui é caracterizado segundo Fuck et al. (1971), por um conjunto de rochas predominantemente metamórficas de baixo grau representados por metassedimentos de origem clástica fino (filitos e metassiltitos) e metacalcários a metadolomitos de origem química que por sua vez se encontram associadas a quartzitos, cálcio xistos, metaconglomerados e metabasitos. Segundo Fiori (1991), o Grupo Açungui pode ser subdividido em diversas sequências litológicas separadas por falhas de cavalgamento e/ou transcorrências. Em termos geotectônicos a bacia Açungui é do tipo retro-arco e sua evolução marcada pelos seguintes eventos: � Atividade glacial no início da sua evolução passando para sequências turbidíticas depositadas em águas mais profundas. � A medida que a bacia ficava mais rasa, condições de deposição em mar relativamente raso e quente passaram a existir com intensa atividade biológica (extensas colônias de algas) testemunhadas pela abundância de estromatólitos nos mármores da Formação Capiru. � Na sequência adveio um forte tectonismo por meio de falhas de cavalgamento, frutos da colisão continente-arco-continente, levando ao seu total fechamento. � Em decorrência do tectonismo, a coluna estratigráfica original foi fragmentada e seus segmentos ou faixas são transportados para sul-sudeste por meio de falhas de cavalgamento e reempilhadas aleatoriamente. � No final da sua evolução, a bacia ainda foi submetida pelo sistema de dobramentos de Apiaí que por sua vez afetaram as estruturas e o empilhamento anteriormente formado, originando novas estruturas e conformações atuais do quadro geológico do Grupo Açungui. 2.2.3.1 – Formação Votuverava Inicialmente descrita e nomeada por Bigarella e Salamuni (1958), é composta por filitos, quartizitos, metaconglomerados e calcários presentes na parte central do Grupo Açungui que por sua vez afloram a noroeste da falha da Lancinha. As rochas calcárias podem ser diferenciadas da 30 Formação Capiru por apresentarem teores menores de MgO, ou seja, são mais calcíticos, Bigarella e Salamuni (op. cit.). Sua elevação a Grupo foi sugerida por Campanha (1991) que por sua vez o subdividiu em dois subgrupos: Ribeira (basal) e Lajeado. O Subgrupo Ribeira (basal) é composto por metassiltitos finos, ardósias e filitos, com intercalação de quartzo filitos, carbonato filitos, metassiltitos, meta-argilitos maciços, clorita filitos, xistos verdes, formações ferríferas, com expressivas intercalações de rochas metabásicas enquanto que o Subgrupo Lageado é formado por uma sequência plataformal de águas rasas, porém não litorâneas, constituído pela alternância de pacotes relativamente espessos de composição carbonática e psamo-pelítica. Fiori (1993) subdivide a Formação Votuverava em três conjuntos litológicos distintos, denominados de Bromado, formado por filitos, quartzitos e metaconglomerados polimíticos; Coloninha representado por metarenitos, metassiltitos, metarritimitos e metaconglomerados; e Saivá formado por filitos, metarritimitos, mármores e metamargas. 2.2.3.2 – Metabásicas De acordo com Frascá et al. (1990) as rochas metabásicas presentes no Açungui, ocorrem com frequência na Formação Votuverava e apresentam granulação fina a média, estrutura maciça podendo apresentar orientação mineral, geralmente concordante com a foliação regional. Têm coloração cinza escuro a cinza escuro esverdeado, sendo compostos por hornblenda e/ou actinolita, plagioclásio (andesina, oligoclásio, labradorita), por vezes com quantidades subordinadas de diopsídio. epidoto, titanita, opacos, granada, biotita e apatita ocorrem como traços. A textura predominante é nematoblástica. 2.2.3.3 – Formação Capiru Definida por Bigarella & Salamuni (1956), é constituída por mármores dolomíticos, por vezes estromatolíticos, metassiltitos, metarritmitos, ardósias, quartzitos, metarenitos, xistos e filitos grafitosos com finas intercalações de metachert, metarenitos e metarcóseos 31 correspondendo segundo Campanha etal. (1996), a uma seqüência plataformal de águas rasas e litorâneas, com alternância de pacotes carbonáticos, psamíticos e pelíticos. Fiori (1991, 1993), fragmenta a Formação Capiru em três conjuntos litológicos diferenciados denominados de Juruqui, Rio Branco e Morro Grande. 2.2.3.4 – Formação Itaiacoca Desenvolvido em ambiente plataformal de águas rasas e litorâneas numa bacia rifte de margem continental, a Formação Itaiacoca é caracterizada como uma sequência de rochas alongadas principalmente segundo a direção NE-SW composta predominantemente por filitos, metassiltitos, quartzitos, metarcóseos, metabasitos e metacarbonatos, com corpos quartzíticos subarcosianos considerados do Grupo Açungui, de idade Proterozóica Superior (Soares, 1987). Este conjunto de rochas ocorre segundo Mineropar (2001) juntamente com a sequência Abapã, entre os complexos Cunhaporanga e Três Córregos, sendo composta por mármores dolomíticos, metapelitos e metadoleritos intercalados. 2.2.3.5 – Formação Antinha Segundo Fiore (1991), a Formação Antinha pode ser subdividida em três conjuntos litológicos denominados de Tacaniça, Capivara e Vuturu que por sua vez podem ser correlacionadas com as unidades estipuladas por Salazar Jr. (1987), A, B, C ou D. O conjunto Tacaniça (A) é representado por metarritimitos sílticos de coloração acinzentada com intercalações de níveis areno conglomeráticos enquanto que Capivara é composta por metarritimitos síltico-arenosos de coloração avermelhada com intercalações de níveis areno-conglomeráticos e conglomerados oligomíticos. Já a unidade Vuturu (C) é constituída por metacalcários rítmicos de coloração cinza claro a escuro, com intercalações de camadas síltico argilosas e de carbonatos impuros e a unidade D pode ser caracterizada por ritmitos arenosos de coloração esbranquiçada com intercalações de níveis sílticos e conglomeráticos. 32 2.2.3.6 – Formação Camarinha Definida por Muratori et al. (1967), a Formação Camarinha é formada por rochas sedimentares clásticas, siltitos, lamitos, ritmitos imaturos e intercalações de conglomerados polimíticos mal selecionados. Esta sequência se encontra dobrada, porém sem metamorfismo, ocorrendo entre o Grupo Açungui e Formação Furnas. 2.2.3.7 – Intrusivas Básicas Dispostas principalmente na forma de diques de composição básica a intermediária com direção N40-60W, ocorrem discordantes das rochas do escudo Paranaense. Segundo Marini et al (1967), estes diques estão relacionados com os derrames basálticos toleíticos datados do Jurássico-Cretáceo que por sua vez estão relacionados aos basaltos de composição predominantemente toleítica da Formação Serra Geral assim como dioritos, dioritos- pórfiros e quartzo-dioritos. 2.2.3.8 – Intrusivas Ácidas Ocorrem na porção noroeste do Grupo Açungui stocks e batólitos graníticos intrusivos sendo as principais ocorrências denominadas de Três Córregos, Cerne, Piedade, Rio Abaixo, Morro Grande e Varginha (Tabela 1). Segundo Marini et al (1967), associado a esses corpos se encontram auréolas de contato cujas rochas encaixantes apresentam um caráter polimetálico. O granito Três Córregos é considerado, segundo Fuck et al. (1967), o maior batólito granítico intrusivo no Grupo Açungui se extendendo-se desde Itaiacoca até o Rio Itapirapuã. Macroscopicamente pode ser definido como um granito holocristalino, de granulação média à grossa, de cor cinza claro, apresentando uma textura porfiróide com cristais centimétricos de feldspatos potássicos (Salamuni e Bigarella, 1967). 33 IDADE FASE GRANITÓIDES (TIPO) 800-700 Pré-colisional Complexo Cunhaporanga e Três Córregos, migmatitos e granitos de anatexia brasilianos em abiente de arco magmático. 700-600 Sin a tardicolisional Granitos gerados por fusão da crosta continental:Serra da Prata, Costeiro, Batólito Paranaguá, na região litorânea e Morro Grande e Banhado no Primeiro Planalto. 600-500 Tardi a pós- colisional Intrusões dos corpos concordantes e alongados, monzograníticos a álcali- sienogranitos no domínio de retroarco, compreendendo os granitos Cerne, Passa Três e Piedade 550-500 Pós-colisional Corpos discordantes e arredondados, álcali-graníticos, representados pelos granitos Graciosa, Marumbi, Morro Redondo e Anhangava na Serra do Mar, e os alaskitos, na faixa noroeste do compartimento, denominados granitos Francisco Simas, Joaquim Murtinho e Carambeí. Tabela 1: Fases e principais granitóides relacionados. Fonte: Adaptado de (Mineropar) http://www.mineropar.pr.gov.br/modules/conteudo/conteudo.php?conteudo=23 acesso em 10 mai 2011 2.3 - GEOLOGIA LOCAL A área de interesse possui 136 km2 contemplando predominantemente uma sequência de rochas metavulcanossedimentares do Complexo Perau e rochas metassedimentares da Formação Votuverava (Figura 4) compartimentadas por duas grandes zonas de cisalhamento intituladas de Ribeirão Grande e Lancinha. O mapa apresentado neste tópico é fruto da integração de vários mapas geológicos em diferentes escalas incluindo Daitx (1996), JICA/MMAJ (1981, 1982), bem como diversos mapeamentos na escala de detalhe (1:10.000) realizado nos vários prospectos da companhia VOTORANTIM METAIS ao longo da região, culminando em um mapa integrado na escala 1:50.000, inédito até então, detalhando a geologia entre os depósitos Perau e Canoas. O embasamento ocorre restrito a zona de charneira das mega antiformes Anta Gorda, Ribeirão da Barra e Perau posicionado na parte centro-norte da área de estudo. É constituído por biotita feldspato quartzo muscovita-xisto, de coloração acinzentada com presença de pequenos porfiroblastos de quatzo e feldspatos. 34 As rochas do embasamento fazem contato de topo com níveis quartzíticos pertencentes ao Complexo Perau (DAITX, 1996), de idade mesoproterozóica no qual assume importância destacada por contemplar logo acima as mineralizações conhecidas da mina Perau e Canoas entre outras ocorrências de menor notoriedade. Figura 4: Coluna litoestratigráfica simplificada da área de estudo. Fonte: (Silva, 2008) 35 O Complexo Perau representando uma associação sedimentar correlacionado a ambiente de margens continentais submetidas a regime extensional, pode ser subdividido na região em três conjuntos litológicos principais: a) Conjunto 1 (base): Composto por dois níveis de quartzito considerados a principal camada-guia do Complexo Perau, são intercalados por um nível de anfibólio xistos e anfibólio biotita xistos. É possível distinguir dentro deste pacote a presença de paleo-estratificações e minerais detríticos arredondados, indicando região costeira com eventuais intercalações geradas por correntes de turbidez. b) Conjunto 2 (intermediário): Compreendem níveis carbonático/pelítico-carbonática com destacada importância, pois abrange os jazimentos Perau e Canoas bem como as áreas das ocorrências Água Clara e Betara (Figura 5 e 6). É formada por mármores dolomíticos e calcíticos, predominando o primeiro, com níveis de material silicático próximos à base do pacote, e aluminossilicatos próximos ao topo. Relacionado a esta sequência ainda é possível individualizar outros pacotes rochosos sobrepostos como níveis de sericita-xistos carbonosos, encontrados apenas nas áreas da mina Perau e Betara, rochas vulcanogênicas félsicas, formadas por meta-tufos e meta-brechas vulcânicas na área Perau (DAITX et al. 1992) e metavulcanitos na área Betara (PIEKARZ, 1984). Os níveis mineralizados (Pb-Zn-Ag-Ba), formados por leitos de sulfeto maciço, semi- maciço encontram-se disseminados em rochas cálcio-silicáticas e micáceo-carbonáticas, com intercalação de metacherts. Geralmente, encontram-se níveis enriquecidos em magnetita disseminada ou tipo formação ferrífera bandada logo acima dos corpos sulfetados (jazidas Perau e Canoas) seguido por pacote pelito-aluminosa/anfibolítica superior, subdividida em dois litotipos principais representados por uma sequência metassedimentar composta por quartzo-mica xistos e grafita mica-xistos, e por uma sequência anfibolítica ortoderivada, localmente bandada, com presença de pequenos corpos de anfibolitos para-derivados restritos. 36 c) Conjunto 3 (topo): Contempla as rochas com maior exposição na região. Representado por uma sequência de rochas pelítico-aluminosas/anfibolítica que podem ser divididas em dois subconjuntos: metassedimentos síltico-argilosos e anfibolitos-anfibolito xistos. Figura 5: Coluna Estratigráfica do Complexo Perau. Fonte: (Adaptado de Daitx, 1996). 37 Separado do complexo Perau pela zona de falha do Ribeirão Grande, o grupo Votuverava é representado na região de estudo por um grande pacote de rochas metassedimentares tais como metapelitos, grafita-sericita xisto bem como níveis de carbonato xisto. Estruturalmente estas rochas estão orientadas segundo as direções NE/SW com mergulho para sudeste influenciado pela falha do Ribeirão grande. Figura 6: Mapa geológico do projeto Perau (Inédito/Relatório interno Votorantim) 38 3. MINERALIZAÇÕES ______________________________________________________________________________________________________________________________________ Segundo a equipe MMAJ/JICA (1982), as mineralizações de sulfetos de metais básicos (Chumbo e Zinco) na área de estudo podem ser agrupadas em duas tipologias principais de depósitos: tipo Panelas (Skarn) e Perau (SEDEX). Os depósitos tipo Panelas apresentam mineralizações do tipo filonares hospedadas em rochas carbonáticas marinhas associadas ao subgrupo Lageado redefinidos por Campanha, (1991). A origem da mineralização, constituída por galena, pirita, esfalerita, arsenopirita, pirrotita e sulfossais argentíferos, apresenta opiniões controversas relacionadas a estágios finais do episódio metamórfico regional ou origem hidrotermal relacionadas a intrusões graníticas (Figura 7). Independente de sua origem o fato é que as mineralizações do tipo Panelas foram responsáveis por mais de 90% da produção de chumbo do Vale do Ribeira, destacando-se a mina Panelas com 55%, Rocha 25% e Barrinhas e Furnas com 5% respectivamente (DAITX, 1996). Figura 7: Tipologia de depósitos tipo Panelas. (Compilado de Araújo, 1999) Em termos exploratórios, a erraticidade e o baixo volume deste tipo de depósito corroborado pelas então descobertas da Mina Perau e Canoas com volume e morfologia mais 39 atraentes, desmotivaram as companhias a investirem em pesquisa para descobertas de novos depósitos do tipo Panelas. 3.1 – Gênese e Características dos Depósitos tipo Perau Os depósitos tipo SEDEX (Depósito Sedimentar Exalativo) no qual podem ser incluídos os depósitos tipo Perau (Depósitos Perau, Canoas e Araçazeiro) (DAITX 1996), contemplam os principais e maiores depósitos de metais base do mundo, a exemplo de Broken Hill, Mount Isa e McArthur na Austrália, Sullivan (British Columbia), bem como Red Dog (Alaska) cuja gênese hoje pode também ser enquadrada dentro dos depósitos tipo CD ou Clástic Dominanted respondendo estes depósitos, respectivamente, por praticamente mais de 50 % das reservas mundiais (Figura 8). Figura 8: Reservas de zinco (A), Recursos (B) e produção (C) em 2004. (Compilado de Hunt, 2006) Os depósitos tipo SEDEX ou sedimentar exalativo ocorrem a partir de soluções hidrotermais submarinas associadas a bacias tipo rifte com provável atividade magmática associada, conferindo um contexto de elevado fluxo térmico que culmina com o carreamento de 40 metais em solução ao longo de estruturas de alívio como falhamentos regionais até encontrar ambiente com temperatura e ph adequado para precipitação e formação dos depósitos (Figura 9). Figura 9: Arquitetura de bacias sedimentares associadas a depósitos do tipo Sedex (Sedimentary basin architecture for SEDEX deposits. (Compilado de Goodfellow, 2007) Os depósitos tipo Perau enquadrados dentro da área de pesquisa (Minas Perau e Canoas) se encontram hospedados na sequência Perau ou Complexo Perau (DAITX, 1996) (Figura 10), de grau metamórfico baixo a médio constituído como pode ser observado no capítulo 2.3 geologia local em três unidades principais: � Basal: Formada por quartzitos com delgados níveis de biotita xistos e anfibolitos; � Intermediária: Formada por sequencia pelito-carbonática, composta por rochas calcossilicáticas, mármores calcíticos, dolomitos e mica-carbonato xistos; � Superior: Predominantemente pelítica composta por mica xistos intercalado com anfibolitos e níveis grafitosos e carbonáticos; Daitx, (1996) efetuou estudos de detalhe tendo elaborado um quadro com as principais características das duas principais tipologias de depósitos na região conforme quadro-1. 41 Figura 10: Mapa geológico de detalhe contemplando os principais depósitos dentro da área de estudo (Inédito/Relatório interno Votorantim Metais). 42 Quadro 1 - Características principais das mineralizações do tipo Panelas e Perau (Compilado de Daitx, 1996) Principais Características DEPÓSITOS TIPO- PANELAS DEPÓSITOS TIPO-PERAU Unidade litoestratigráfica encaixante Subgrupo Lageado Complexo Perau Idade modelo Pb/Pb 1.200 Ma - 1.100 Ma. 1.650 Ma. - 1.400 M.a. Litotipos encaixantes Metadolomitos e metacalcários Rochas cálcio-silicatadas, mica- carbonato xistos, quartzo-sericita xistos, rochas baritífero- carbonáticas e meta-cherts Relação estrutural Nitidamente discordantes na maioria dos casos Geralmente concordantes; raros mobilizados discordantes Relação cronológica dos níveis sulfetados com as encaixantes Posteriores, pouco ou não deformados Sincrônicos; apresentam-se deformados junto com as encaixantes Forma geométrica dos corpos de minério Veios, charutos, lentes, estiletes, geralmente subverticalizados Lenticulares, tabulares; fracamente mergulhantes a sub- horizontalizados Controle estrutural Forte e característico para cada jazida: intersecções de fraturas x acamamento; fraturas em zonas axiais de dobras, fraturas disten- sionais em sistemas cizalhantes Possível associação com falhamentos sin-sedimentares; espessamento de corpos em zonas apicais de dobras intrafoliais; espessuras maiores em zonas repetidas por dobramentos intrafoliais Controle litológico/litoestratigráfico Distribuição stratabound dos corpos em três pacotes de rochas carbonáticas; associação com passagens de facies carbonáticas para facies pelíticas e/ou pelítico/- carbonáticas Forte controle litoestratigráfico; todos os depósitos e indícios conhecidos posicionam-se na porção superior da unidade carbonática do Complexo Perau, próximo à passagem para a sequência pelítico-aluminosa Associação litológica particular Alternância de rochas carbonáticas e dolomíticas (hidrotermalitos) com aspecto bandado, na mina Furnas; associação com rochas dolomíticas na mina Rocha Rochas enriquecidas em magnetita, na capa; associação com lentes de barita e camadas de metachert e/ou de rochas ricas em turmalina; níveis enriquecidos em fragmentos de rochas vulcânicas felsíticas na lapa da jazida Perau Zoneamento mineralógico dos corpos de minério Lateral: py nas bordas; sph na faixa mediana; gn na porção central; vertical: py e sph aumentam em profundidade? Lateral: gn + py →sph + po→bar, py→ mt→hm (distal); vertical: cpy, py → sph,po→ gn,py� bar,py→ mt (topo) 43 Halo de dispersão de metais e outros elementos associados à mineralização Halo restrito às bordas dos filões, com dimensões centimétricas; marcado por Pb-Ag-Fe-F-Rb-K Halos enriquecidos em Pb-Zn-Cu- Fe- Ba-S-B-Mn, com dimensões métricas (vertical) a hectométricas (lateral) Estrutura e textura do minério Maciço, grã grossa, pouco ou nada deformados Principalmente disseminado; também semi-maciço e maciço. Deformado; grã fina, texturas cataclásticas/miloníticas e/ou recristalizadas Mineralogia característica gn-py-sph (cpy, sulfossais de Sb/As) gn-py-sph-po (cpy, sulfoantimonietos) Mineralogia peculiar Arsenopirita, estanita, esfalerita rica em índio, bournonita, antimônio nativo, sulfoteluretos de prata, tennantita, electrum; rara pirrotita (exceto na jazida Panelas) Ullmanita, millerita, violarita, sulfetos de prata, marcassita, bismuto, pirrotita frequente nas encaixantes da lapa do minério; rara arsenopirita; Características geoquímicas Alto teor em prata: entre 1 e 3 kg de Ag/t Pb metálico; As > >Sb Menor teor em prata: geralmente < 1 kg Ag/t Pb metálico; As< Sb Elementos raros presentes Sn, In, Au, Te Ni, Co Mineralogia da ganga Quantidade reduzida de ganga: carbonatos (calcita, dolomita, Fe-Mn-dolomita), quartzo, sericita Grande quantidade de ganga: carbonatos (calcita, dolomita), barita, silicatos (quartzo, flogopita, tremolita, clorita, muscovita, granada, diopsídio, turmalina) Minerais peculiares na ganga Rara fluorita Ba-feldspatos, Ba-muscovita, gahnita OBS: gn = galena; py = pirita; sph = esfalerita; cpy = calcopirita; po = pirrotita; mt = magnetita; hm = hematita; bar = barita A mina Perau, atualmente com lavra paralisada, foi operada pela empresa Mineração Barra do Perau Ltda entre 1974 e 1986, período no qual foram lavrados aproximadamente 200.000 toneladas de minério com teor médio de 6,13% Pb e 67 g/t Ag em um dos dois níveis de minério do tipo “sulfeto maciço” identificados no local. A mina Canoas, igualmente paralisada, foi operada pela empresa Plumbum entre 1988 e 1995 período no qual foram lavradas aproximadamente 343.000 toneladas de minério, com teor médio de 5,4% Pb+Zn e 61 g/t Ag, de dois dos três corpos de minério identificados no local. O corpo 3 descoberto na fase final das atividades na Mina Canoas continua intacto e aberto nas suas extensões. 44 No quadro - 2 é apresentado um quadro comparativo entre as duas principais jazidas e seus corpos mineralizados. Quadro - 2: Quadro comparativo entre as Jazidas Perau e Canoas (fonte: DAITX, 1996) Características dos corpos de minério Mina Canoas Mina Perau Morfologia Geometria Lentiforme extremamente alongada divida em 3 corpos principais (>2000m x 250 x 5 m) Geometria relativamente curta (1300m x 900m x 4m) Disposição dos corpos Ocorrem em um único nível com espessura máxima de 7,6m interrompido ao longo da sua extensão por erosão e falhamento subdividido em 3 corpos (Canoas I, Canoas II e Canoas III) Ocorrem em cinco níveis mineralizados da base para o topo (cuprífero inferior, dois níveis de sulfeto maciço Pb- Zn (inferior), nível baritífero-sulfetado (Zn/Pb) e um horizonte Cuprífero superior. Rocha encaixante Principalmente rochas carbonáticas, cálcio-silicáticas com participações de flogopita, tremolita e diopsídio. Principalmente rochas carbonáticas, cálcio- silicáticas com participações de flogopita e tremolita. Mineralogia Galena, esfalerita, pirita, pirrotita e calcopirita com participação secundária de sulfossais de prata (freibergita, pirargirita, polibasita, stephanita e argentita) Galena, esfalerita, pirita, pirrotita e calcopirita com participação secundária de sulfossais de prata (freibergita, pirargirita, polibasita, stephanita e argentita) Zoneamento metálico Progressivo decréscimo no valor da razão Pb/Pb+Zn no sentido Canoas I para Canoas III (menor participação do minério Baritífero neste mesmo sentido). Maior enriquecimento em Zn nos níveis superiores. Distribuição de Prata relacionada diretamente com Pb. Distinto entre os níveis mineralizados mas com tendencia geral para enriquecimento em Pb no sentido vertical nos níveis superiores sulfetados. Distribuição de Prata relacionada diretamente com Pb. Deformação Ao menos 5 fases deformacionais marcadas por dobras intrafoliais recumbentes, zonas de cisalhamento de baixo ângulo, frenquente presença de diques de diabásio recortando horiz. Mineralizado Ao menos 5 fases deformacionais marcadas por dobras intrafoliais recumbentes, zonas de cisalhamento de baixo ângulo, rara presença de diques de diabásio recortando horiz. Mineralizado 45 Estrutura Predomina o tipo bandado nos minérios baritíferos e cálcio- silicáticos (sulfetado maciço), e disseminado nos minérios silicáticos. Predomina o tipo bandado nos minérios baritíferos e cálcio-silicáticos, e as do tipo "brecha" nos minérios silicáticos e sulfetado maciço. Idade * 1626-1843 1482-1799 Formação Ferrífera Bandada Discreto horizonte de BIF rico em magnetita intercalado com biotita carbonato xisto. Horizonte de BIF rico em magnetita, com espessura variável de 3 a 10 m. 46 4. COLETA DE DADOS, PREPARAÇÃO E ANÁLISES QUÍMICAS ____________________________________________________________________________________________________________________________________ 4.1 Coleta de Sedimento ativos de drenagem Durante o projeto foram coletadas um total de 1846 amostras de sedimento de corrente fruto de um amplo recobrindo ao longo de toda a extensão do Complexo Perau (horizonte prospectivo de maior potencial) (Figura 11). Com base em estudo orientativo prévio, a amostragem foi realizada em pontos previamente selecionados tomando como referência uma amostra a cada 500m nas drenagens principais e uma amostra a cada 250m nas drenagens secundárias (Quadro de fotos 01). Para cada amostra foi realizado em campo um peneiramento preliminar na fração 2 mm e coletado um total de aproximadamente 3kg de material em pontos de baixa energia, previamente demarcados ao longo dos cursos d’água e nos limites de uma faixa de, no máximo, 30 metros acima ou abaixo do local demarcado. As amostras coletadas em campo tiveram ainda um número sequencial além de a cada grupo de 20 amostras a inserção de uma duplicata para controle de laboratório e amostragem. Figura 11: Amostras de sedimento coletadas no projeto. 47 Quadro de Fotos 1: Fotos ilustrando as principais etapas da amostragem de sedimento de corrente. 4.1.1 Preparação e análise Todas as amostras coletadas foram remetidas ao laboratório ALS CHEMEX onde passaram por peneiramentos secundários e análises multielementos realizadas por meio de Espectrometria de Emissão Atômica com Plasma Indutivamente Acoplado�ICP-AES (Inductively Coupled Plasma – Atomic Emission Spectroscopy) e ICP-MS (Inductively Coupled Plasma – Mass Spectometry). 48 A utilização desta metodologia de análise multielementar se torna fundamental para o mapeamento de zonas de alteração hidrotermal e mineralizações através de elementos móveis e de elementos farejadores. Durante os trabalhos, e com base nos resultados obtidos nas primeiras campanhas de amostragem, foram utilizados dois métodos de preparação e análise diferenciadas, fruto da necessidade de melhorar a discriminação dos resultados geoquímicos de interesse do background (teor de fundo) da região, bem como melhorar a sensibilidade do limite de detecção para elementos como mercúrio, prata, cádmio entre outros. Desta forma, em função do método de análise e preparação diferenciada estas amostras, foram agrupadas em dois grandes conjuntos (Figura 12) que por sua vez serão melhor detalhados nos quadros - 3 e 4 abaixo. Figura 12: Amostras coletadas durante o projeto, separadas em dois grupos conforme método de preparação e análise química. 49 Quadro - 3: Método de análise e preparação das amostras de sedimento de corrente Método de analise e preparação Grupo 1 Grupo 2 Peneiramento < 80 # [180 µm] < 150 # [100 µm] Método analítico ICP - AES ICP – MS Ataque químico Água Regia Tetra Ácido (HF + HNO3 + HClO4 + HCl) N° de elementos analisados 35 48 Total de amostras 1240 606 OBS: # = mesh Quadro 4: Elementos químicos analisados para as amostras de sedimento de corrente. Grupo 1 Grupo 2 Elemento Símbolo Limite de detecção Unidade Elemento Símbolo Limite de detecção Unidade Inferior Superior Inferior Superior Prata Ag 0.2 100 ppm Prata Ag 0.01 100 ppm Alumínio Al 0.01 25 % Alumínio Al 0.01 25 % Arsênio As 2 10000 ppm Arsênio As 0.1 10000 ppm Boro B 10 10000 ppm Bário Ba 10 10000 ppm Bário Ba 10 10000 ppm Berílio Be 0.05 1000 ppm Berílio Be 0.5 1000 ppm Bismuto Bi 0.01 10000 ppm Bismuto Bi 2 10000 ppm Cálcio Ca 0.01 25 % Cálcio Ca 0.01 25 % Cádmio Cd 0.01 1000 ppm Cádmio Cd 0.5 1000 ppm Cério Ce 0.02 500 ppm Cobalto Co 1 10000 ppm Cobalto Co 0.1 10000 ppm Cromo Cr 1 10000 ppm Cromo Cr 1 10000 ppm Cobre Cu 1 10000 ppm Cobre Cu 0.2 10000 ppm Ferro Fe 0.01 50 % Césio Cs 0.05 500 ppm Gálio Ga 10 10000 ppm Ferro Fe 0.01 50 % Mercúrio Hg 1 10000 ppm Gálio Ga 0.05 10000 ppm Potássio K 0.01 10 % Germânio Ge 0.05 500 ppm Lantanio La 10 10000 ppm Háfnio Hf 0.02 500 ppm Magnésio Mg 0.01 25 % Índio In 0.005 500 ppm Manganês Mn 5 50000 ppm Potássio K 0.01 10 % Molibdênio Mo 1 10000 ppm Lantanio La 0.2 10000 ppm Sódio Na 0.01 10 % Lítio Li 0.1 10000 ppm Níquel Ni 1 10000 ppm Magnésio Mg 0.01 25 % Fósforo P 10 10000 ppm Manganês Mn 5 50000 ppm Chumbo Pb 2 10000 ppm Molibdênio Mo 0.05 10000 ppm Enxofre S 0.01 10 % Sódio Na 0.01 10 % Antimônio Sb 2 10000 ppm Nióbio Nb 0.05 500 ppm Escândio Sc 1 10000 ppm Níquel Ni 0.2 10000 ppm Estrôncio Sr 1 10000 ppm Fósforo P 10 10000 ppm Tório Th 20 10000 ppm Chumbo Pb 0.2 10000 ppm Titânio Ti 0.01 10 % Rubídio Rb 0.1 10000 ppm 50 Tálio Tl 10 10000 ppm Rênio Re 0.001 50 ppm Urânio U 10 10000 ppm Enxofre S 0.01 10 % Vanádio V 1 10000 ppm Antimônio Sb 0.05 10000 ppm Tungstênio W 10 10000 ppm Escândio Sc 0.1 10000 ppm Zinco Zn 2 10000 ppm Selênio Se 0.2 1000 ppm - - - - - Estanho Sn 0.2 500 ppm - - - - - Estrôncio Sr 0.2 10000 ppm - - - - - Tântalo Ta 0.01 500 ppm - - - - - Telúrio Te 0.01 500 ppm - - - - - Tório Th 0.2 10000 ppm - - - - - Titânio Ti 0.005 10 % - - - - - Tálio Tl 0.02 10000 ppm - - - - - Urânio U 0.05 10000 ppm - - - - - Vanádio V 1 10000 ppm - - - - - Tungstênio W 0.05 10000 ppm - - - - - Ítrio Y 0.05 500 ppm - - - - - Zinco Zn 2 10000 ppm - - - - - Zircônio Zr 0.5 500 ppm 4.2 Amostragem de rocha em testemunhos de sondagem Durante os trabalhos de sondagem foram analisadas 680 amostras de rocha extraídas de 8 furos exploratórios feitos pela VOTORANTIM METAIS na região do Depósito Canoas. As amostras coletadas ao longo dos intervalos litológicos respeitaram sempre o limite mínimo de 0,50m (zona mineralizada) e dimensão máxima de 1,5m nos restante do furo, observando sempre os contatos geológicos dos testemunhos, ou seja, o início e fim de cada amostra nunca pôde transpassar os contatos litológicos do testemunho. Para a retirada das amostras, primeiro foi feita uma prévia descrição dos furos já orientados com a identificação das principais estruturas e feições que indiquem o acamamento da rocha assim como zonas de interesse com potencial para mineralizações (Zn/Pb/Ag/Cu). Feito isso, os testemunhos foram serrados longitudinalmente ao meio, de forma que apenas metade deste seja destinado ao laboratório, ficando a outra metade acondicionada nas caixas para controle e reamostragem se necessário. 51 4.2.1 Preparação e análise Todas as amostras foram analisadas pelo laboratório ALS CHEMEX, como dito, no qual passaram primeiramente por um processo de secagem com posterior britagem primária, seguida de peneiramento em fração 2mm (9 mesh). Deste processo foram coletadas 250g de material que foi reduzido a 75 microns constituindo o que se chama de polpa. O ataque químico amostral foi feito com tetra ácido (HF + HNO3 + HClO4 + HCl) e analisado por meio de ICP – AES (Inductively Coupled Plasma – Atomic Emission Spectroscopy) para 42 elementos conforme quadro - 5 abaixo. Quadro - 5: Elementos químicos analisados para as amostras de testemunho de sondagem. Elementos Símbolo Limite de detecção Unidade Inferior Superior Prata Ag 0.5 100 ppm Alumínio Al 0.01 50 % Arsênio As 5 10000 ppm Bário Ba 10 10000 ppm Berílio Be 0.5 1000 ppm Bismuto Bi 2 10000 ppm Cálcio Ca 0.01 50 % Cádmio Cd 0.5 500 ppm Cobalto Co 1 10000 ppm Cromo Cr 1 10000 ppm Cobre Cu 1 10000 ppm Ferro Fe 0.01 50 % Gálio Ga 10 10000 ppm Potássio K 0.01 10 % Lantanio La 10 10000 ppm Magnésio Mg 0.01 50 % Manganês Mn 5 100000 ppm Molibdênio Mo 1 10000 ppm Sódio Na 0.01 10 % Níquel Ni 1 10000 ppm Fósforo P 10 10000 ppm Chumbo Pb 2 10000 ppm Enxofre S 0.01 10 % 52 Antimônio Sb 5 10000 ppm Escândio Sc 1 10000 ppm Estrôncio Sr 1 10000 ppm Tório Th 20 10000 ppm Titânio Ti 0.01 10 % Tálio Tl 10 10000 ppm Urânio U 10 10000 ppm Vanádio V 1 10000 ppm Tungstênio W 10 10000 ppm Zinco Zn 2 10000 ppm Lítio Li 10 10000 ppm Nióbio Nb 5 2000 ppm Rubídio Rb 10 10000 ppm Selênio Se 10 1000 ppm Estanho Sn 10 10000 ppm Tântalo Ta 10 10000 ppm Telúrio Te 10 10000 ppm Ítrio Y 10 10000 ppm Zircônio Zr 5 500 ppm 53 5. PRINCÍPIOS GEOQUÍMICOS EXPLORATÓRIOS ____________________________________________________________________________________________________________________________________ 5.1 Introdução Neste capítulo são abordados, sucintamente, alguns conceitos básicos utilizados em geoquímica exploratória de forma a permitir uma melhor compreensão da análise quantitativa dos dados nos próximos capítulos deste trabalho. A geoquímica exploratória surgiu como uma aplicação da ciência geoquímica voltada à exploração mineral baseada na premissa de que os depósitos minerais podem ser classificados como concentrações anômalas de determinados elementos na crosta terrestre, que por sua vez irão contrastar com teores normais das rochas encaixantes (LICHT, 1998). 5.2 Associações de elementos Conceito importante da geoquímica exploratória, também utilizado em outras áreas como a petrologia, a associação de elementos diz respeito a elementos com afinidades geoquímicas entre si de forma que seja possível predizer a presença de um elemento quando detectada a presença de outro elemento com afinidade geoquímica ao primeiro. 5.3 Elementos indicadores e farejadores Em um levantamento geoquímico, um elemento analisado com o objetivo de detectar um corpo de minério é chamado de elemento indicador. Na maioria das situações, o elemento indicador é um componente economicamente importante (elemento maior) no minério procurado, por exemplo, Cu para mineralizações cupríferas, ou U para mineralizações uraniníferas. No quadro-6, a seguir, encontram-se alguns exemplos de elementos indicadores e farejadores utilizados para a pesquisa de diferentes tipos de depósitos minerais. Abordado preliminarmente por Warren e Delavaut (1958), elementos farejadores (elementos menores ou traços) são elementos com afinidade ou propriedades intrínsecas aos elementos indicadores e que na ausência deste (indicadores), seja por apresentar dificuldades 54 analíticas, mobilidade reduzida ou então produzir dados de interpretação difícil, podem ser utilizados na procura de mineralizações de interesse. Quadro – 6: Elementos indicadores e farejadores em hidrogeoquímica para diferentes tipos de depósitos minerais. �������� �� ������ ������������������������ �� ��������������� �� ��������������������� ���������������������� ������ � ��� � ��������������� ���������������������� ��������� �������������������������� ��� ���� �� ������������ �������������� ������ �� �������������������� � ��� !��"� #�� ��������� ����������� ��������������������� ����������������� � $ ������ �����%� �� ������������ ���������� ������ �� ����������� � � �&� ������ ��� � ��������������������������� ������� ����� ������������������� ���#'� ����� !(� �� )�������������������������� � ���������������� � � �&� ����������*�� ������������� ������� �������� ����� ������������ ������ ���� ���%+���� $ ������� ��������� � ����� ,� �� !�� �� � �� ����������������������������� � �� ��������� ���%� #�� �� !��"� #�� ��������� ����������������� ��������������� ���%� ���� �� ��� ������� �� ����� �������� � �������%- ��� � ��� ��������������������������.� � ����������������� Fonte: Beus, A. A. & Grigorian, S.V. – Geochemical exploration metzhods for mineral deposits, 1975. Table 45, p. 207. 5.4 Halos geoquímicos Halo geoquímico é definido segundo LICHT (2001), como a área que apresenta teores anormalmente elevados ou baixos de determinados elementos presentes nas rochas encaixantes, solos, vegetação, águas superficiais e subterrâneas de forma a destacar a presença de um alvo geoquímico. Os Halos geoquímicos podem ser divididos em dois tipos, halos geoquímicos primários ou relacionados com os processos de formação da mineralização ou secundários relacionados à destruição supergênica da fonte primária (Figura 13 e 14). 55 Figura 13: Figura ilustrando duas possibilidades para formação de halos geoquímicos primários em depósito de ouro filoniano, (Boyle, 1982). Figura 14: Figura ilustrando a destruição supergênica de um depósito mineral formando zonas de alteração (em vermelho) enriquecidas ou empobrecidas em vários elementos químicos relacionados a mineralização (Adaptado de Licht, 1998). 5.5 Dispersão geoquímica As rochas da crosta terrestre estão em constante processo de transformação por meio de ações físicas e químicas, que pode ser enquadrado dentro de ciclos geoquímicos. 56 Dentre os vários processos geoquímicos atuantes em uma rocha após sua formação o processo intempérico é um dos mais importantes da geoquímica exploratória. Este estabelece novas relações de equilíbrio tendo em vista que as rochas se encontram sob condições ambientais diferentes daquelas onde foram geradas como baixas pressões e temperaturas, presença de oxigênio e água, configurando ações destrutivas e/ou erosivas. Dependendo do clima, as ações destrutivas ou erosivas terão o predomínio dos fenômenos químicos ou físicos e através da geoquímica é possível acompanhar e entender a migração dos elementos associado às rochas e aos depósitos minerais (geoquímica exploratória) no que se pode classificar de dispersão secundária (ROSE et al, 1979). A mobilidade química dos elementos em solução, particularmente os metais, está relacionada a vários fatores, mas um dos mais importantes é pH e Eh (Quadro-7). O conceito e o entendimento da dispersão dos metais são essenciais na geoquímica exploratória na medida em que um halo de dispersão de um determinado depósito mineral poderá variar em intensidade e composição na medida que se afasta da fonte primária (depósito). Quadro – 7: Mobilidades de alguns elementos químicos em relação às condições ambientais de Eh/pH (Fonte: Rose et al (1979) Condições ambientais Mobilidade relativa pH 5 - 8 pH < 4 Redutoras Altamente móveis Cl, Br, I, S, Rn, He, C, N, Mo, B Cl, Br, I, S, Rn, He, C, N, B Cl, Br, I, Rn, He Moderadamente móveis Ca, Na, Mg, Li, F, Zn, Ag, U, As, (Sr, Hg, Sb?) Ca, Na, Mg, Sr, Hg, Cu, Ag, Co, Li, F, Zn, Cd, Ni, U, V, As, Mn, P Ca, Na, Mg, Li, Sr, Ba, Ra, F, Mn Pouco móveis K, Rb, Ba, Mn, Si, Ge, P, Pb, Cu, Ni, Co, (Cd, Be, Ra, In, W) K, Rb, Ba, Si, Ge, Ra K, Rb, P, Si, Fe Muito pouco móveis Fe, Al, Ga, Sc, Ti, Zr, Hf, Th, Sn, ETR, Platinóides, Au, (Cr, Nb, Ta, Bi, Cs?) Fe, Al, Ga, Sc, Ti, Zr, Hf, Th, Sn, ETR, Platinóides, Au, As, Mo, Se Fe, Al, Ga, Ti, Hf, Th, Sn, ETR, Platinóides, Au, Cu, Ag, Pb, Zn, Cd, Hg, Ni. Co, As, Sb, Bi, U, V, Se, Te, Mo, In, Cr, Nb, Ta 57 5.6 Anomalias Geoquímicas Por definição uma anomalia é um desvio da normalidade e, portanto, uma anomalia geoquímica pode ser entendida como a diferenciação da concentração de elementos de uma determinada área em relação ao background da região adjacente a mesma (HAWKES & WEBB, 1962). O termo background foi introduzido pela primeira vez em trabalhos na área da geoquímica exploratória e segundo Hawkes & Webb (1962) é utilizado para diferenciar concentrações normais ou naturais na crosta terrestre de anomalias geoquímicas, que por sua vez, podem ser indicativas de ocorrências de mineralizações. Outro termo muito utilizado no contexto de anomalias geoquímicas é o limiar ou Threshold. O limiar pode ser definido como um valor acima do qual o teor de uma amostra pode ser considerado como anômalo. Existem, na literatura, diferentes formas de se determinar ou diferenciar o background, limiar e anomalias (REIMANN & GARRETT 2005). Na era pré-digital o mais comum em áreas com algum tipo de informação como, por exemplo, ocorrências conhecidas, era realizar um levantamento orientativo nas áreas conhecidas e ao redor das mesmas. Posteriormente eram gerados mapas de ocorrências, histogramas e/ou frequência acumulada selecionando visualmente o melhor valor que diferenciasse a ocorrência relacionada com o restante dos dados. Já na era digital o método mais comum caso não se tenha informações prévias da área e os dados resultantes do levantamento amostral não apresentem uma distribuição gaussiana, reside em efetuar uma transformação logarítmica, sendo o limiar determinado pela média mais duas vezes o desvio padrão. Em termos de visualização estatística de uma população e/ou distribuição de dados e outliers, o box plot é uma ferramenta muito utilizada e eficiente. Neste trabalho é aplicada a regressão polinomial para a obtenção de superfícies de tendência de 1º grau, que indicarão o background, e os respectivos mapas de resíduos que apontarão zonas positivas e negativas, ou seja, regiões anômalas. 58 6. ANÁLISE ESTATÍSTICA DOS DADOS ____________________________________________________________________________________________________________________________________ 6.1 Introdução No caso da geoquímica prospectiva, os métodos da análise estatística multivariada são uma ferramenta indispensável, pois são raros os casos em que uma simples análise visual dos resultados químicos seja capaz de fornecer todas as respostas para as questões levantadas em um trabalho prospectivo (FRIZZO; LICHT, 2007). Assim, na tentativa de localizar o recurso mineral em potencial são utilizados diversos métodos para simplificar as informações, realçar feições de interesse e entender o comportamento dos elementos analisados (LICHT, 1998). Dentre estas ferramentas ou procedimentos disponíveis, são destacados neste trabalho, além da Estatística Descritiva a Análise de Agrupamentos Hierárquicos, Análise de Componentes Principais e Análise de Regressão Polinomial. O objetivo do emprego destas ferramentas é conseguir, por meio de uma análise multivariada dos dados geoquímicos de sedimento de corrente e rocha (testemunhos de sondagem), procurar chegar a uma definição de agrupamentos químicos que melhor representem a assinatura geoquímica do minério primário e secundário das mineralizações conhecidas (Jazidas Canoas e Perau) e por submeter estes resultados a uma análise espacial. Os resultados obtidos, compostos, sobretudo pelos elementos com afinidade direta, ou seja, a mineralização Pb-Zn e seus acessórios, serão empregados por meio de uma razão aditiva cujo objetivo é enfatizar o sinal geoquímico produzido pela mineralização nos sedimentos ativos de drenagem, coletados ao longo de toda a extensão da área estudada, culminando na seleção de novas áreas potenciais cuja análise pura e simples dos resultados de sedimento de corrente, feitas anteriormente não havia sido capaz de ser obtida. Para facilitar a visualização dos passos e metodologia utilizada na análise dos dados foi elaborado um fluxograma simplificado das principais etapas necessárias para a conclusão do trabalho (Fluxograma 1). 59 Fluxograma 01: Fluxograma de trabalho ilustrando as principais etapas de análise e manipulação dos dados. 6.2 Estatística Descritiva Por meio da estatística descritiva é possível descrever, organizar e sumarizar conjuntos de dados facilitando seu entendimento e discernimento. Esta análise preliminar dos dados constitui uma etapa muito importante principalmente quando se trabalha com um volume muito grande de informações. Assim, serão sumariados neste capítulo algumas técnicas utilizadas neste trabalho para descrição univariada dos dados. 6.2.1 Medidas de tendência central Existem várias medidas de tendência central cujo emprego vai depender do objetivo e finalidade que se deseja alcançar. A mais comum é a média aritmética, existindo também média ponderada, média harmônica, média geométrica, mediana, moda, quartis, decis e percentis e por fim a moda. 60 6.2.1.1 Média Aritmética A média aritmética é representada pelo símbolo e calculada segundo: Esta média é de fácil compreensão, mas apresenta uma limitação por ser afetada por valores extremos (outliers) e por isso é usada com restrição em análise de dados geoquímicos. 6.2.1.2 Mediana, Quartis, Decis e Percentis A mediana ocupa a posição central de um conjunto de dados ordenados, em outras palavras, a mediana divide um conjunto de dados ordenado em duas partes iguais (Figura -15) de forma que metade dos dados terá valores inferiores e metade superiores à mediana. É muito utilizada quando se deseja reduzir a influência de valores extremos (outliers). Figura-15: Posição da mediana na curva normal Quartis, decis e percentis são medidas de posição similares à mediana onde os quartis dividem a distribuição em quatro partes iguais, os decis em dez e os percentis em cem partes iguais (Figura -16). 61 Figura -16: Posição dos quartis, decis e percentis na curva normal 6.2.1.3 Moda A moda é o valor, ou classes de valores que ocorrem com mais frequência em um conjunto de dados. É comum dados gerados por levantamentos exploratórios geoquímicos apresentarem mais de uma moda uma moda (unimodal), duas modas (distribuição bimodal), ou mais modas (distribuição polimodal) em decorrência da heterogeneidade da composição dos materiais amostrados (Figura -17). Figura - 17: Curvas de distribuição unimodal, bimodal e polimodal. 62 6.2.1.4 Medidas de dispersão Medidas de dispersão são aquelas que mostram a distribuição dos dados em torno de uma tendência central e podem ser obtidas pela amplitude, variância, desvio padrão e coeficiente de variação. 6.2.1.4.1 Amplitude É a diferença entre o maior e o menor valor de um conjunto de dados: A=(Xmax – Xmin) 6.2.1.4.2 Variância É a dispersão de valores em torno da média e é obtida segundo: 6.2.1.4.3 Desvio Padrão É a medida mais utilizada para quantificar a dispersão de um conjunto de dados cuja representação se dá pela letra (S) e é obtido pela raiz quadrada positiva da variância. 63 6.2.1.4.4 Coeficiente de Variação É utilizado quando se deseja fazer uma comparação de diferentes distribuições, pois apresenta uma ideia da regularidade ou homogeneidade dos dados que estão sendo estudados. Valores elevados ou superiores a 1 ou 100%, representam dados com grande heterogeneidade; em contrapartida, valores abaixo de 0,4 ou 40% refletem homogeneidade dos dados (Andriotti, 2003). Dentre as medidas de dispersão relativa, o coeficiente de variação de Pearson (CVp) é o mais utilizado: 6.2.2 Correlação e regressão linear O coeficiente de correlação linear é uma medida de intensidade da relação linear entre duas variáveis e é representado por r, no qual os valores variam entre -1 (correlação inversa) e +1 (correlação direta). Quando ele for igual ou próximo de 0, significa a inexistência de um relacionamento linear entre as duas variáveis. O coeficiente de correlação mais utilizado é o de Pearson: Segundo Andriotti (2003), como o coeficiente de correlação linear é uma interpretação puramente matemática é preciso tomar alguns cuidados, pois o mesmo não implica a existência de causa e efeito, portanto, toda avaliação deve ser corroborada por um conhecimento da situação estudada. Estes dados, quando colocados em um diagrama de dispersão (X,Y), e sendo observado que, pontos nesse diagrama se localizam próximos a uma reta, a relação é dita linear e uma 64 equação linear torna-se apropriada para os fins de análise de regressão. Caso isso não ocorra, as variáveis podem ser independentes entre si ou existe entre as variáveis uma relação não-linear. 6.3 Estatística Multivariada 6.3.1 Análise de Agrupamentos Hierárquicos (AAH) A análise de agrupamentos hierárquicos ou cluster analysis é utilizado em diferentes áreas da ciência como geologia, medicina, biologia, arqueologia, entre outras e segundo Davis (1986), é o nome dado a uma técnica que visa analisar amostras e variáveis agrupando os valores em grupos de pares com maior similaridade entre indivíduos (modo Q) ou entre variáveis (modo R). Existem na literatura várias técnicas disponíveis, (DAVIS, 1986; JOHNSON & WICHERN, 1992). Em um estudo feito por Albuquerque (2005) com dados de vegetação fazendo uso das diferentes técnicas de análise de agrupamentos disponíveis, o autor concluiu que todos os métodos empregados demonstraram certa correlação entre si. Dentre os principais tipos de algorítmos de agrupamentos disponíveis, podem ser citados o agrupamento por k-médias, e a análise de agrupamentos hierárquica que consiste em uma série de sucessivos agrupamentos representados em um diagrama bi-dimensional, chamado dendograma, como mostrado na figura - 18. O agrupamento por k-médias foi descartado, pois este método parte do pressuposto de que já existe um conhecimento prévio a respeito do número de conjuntos em seus casos ou variáveis, o que não é o caso deste trabalho. Para a elaboração